GIS在淄博花山山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃中的應用

馮姿霖,陶 源

(山東建筑大學建筑城規(guī)學院,山東 濟南250101)

GIS在淄博花山山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃中的應用

馮姿霖,陶 源

(山東建筑大學建筑城規(guī)學院,山東 濟南250101)

道路系統(tǒng)規(guī)劃在公園規(guī)劃中有著舉足輕重的地位,是連接公園各個功能區(qū)之間重要的紐帶。山地公園不同于一般的普通綜合公園,它獨有的地勢特征使得在道路系統(tǒng)規(guī)劃時應有別于普通綜合公園。GIS技術(shù)作為一門集信息科學、計算機科學、空間信息處理于一體的新興學科,可以很好的應用于山地公園的道路系統(tǒng)規(guī)劃設計。本文介紹了通過GIS技術(shù)的輔助,分析了淄博花山山地公園的獨特地理環(huán)境,通過計算與圖形疊加,結(jié)合現(xiàn)存的人文環(huán)境背景現(xiàn)狀,對淄博花山山地公園的道路系統(tǒng)做出初步的規(guī)劃。這為之后的花山山地公園整體規(guī)劃奠定基礎同時為以后的山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃提供了思路。

山地公園 ;GIS技術(shù);道路系統(tǒng)規(guī)劃;空間分析

隨著城市化的快速發(fā)展,人們對于景觀需求的不斷提升,公園綠地已經(jīng)成為人類生活中必不可少的重要組成部分。由于城市用地的擴張,普通綜合公園的數(shù)量早已無法滿足人口的需求。因此,一些環(huán)境條件優(yōu)越,人文地理環(huán)境良好的山林地帶逐漸的被開發(fā)為公園綠地,山地公園逐漸形成。山地公園蘊含了登山探險、宗教崇拜、植物觀賞等多種功能,是城市的后花園,為人們的生活提供良好的生態(tài)環(huán)境,是承擔城市森林的主要載體。

山地公園有著與普通綜合公園類似的功能分區(qū)、景觀結(jié)構(gòu)等,但在具體規(guī)劃中,由于其獨特的地勢條件,道路系統(tǒng)、入口規(guī)劃等又與普通綜合公園有所不同。在道路系統(tǒng)的規(guī)劃設計中,山地公園需要良好的視線通廊,合理的躲避雨水聚集處以及豐富的景觀透景線,是連接各級景點的主要通道,是一項主要的基礎設施。道路系統(tǒng)的不合理會直接導致山地公園整體的混亂無序,影響整體的景觀效果與景觀連續(xù)性。傳統(tǒng)的公園道路系統(tǒng)規(guī)劃設計思路無法較為科學的選取現(xiàn)狀要素進行分析,通過GIS技術(shù)對公園內(nèi)部環(huán)境進行合理分析,從而規(guī)劃出較為合理的道路系統(tǒng)。因此本文將GIS技術(shù)應用于花山山地公園規(guī)劃設計中,對花山內(nèi)部環(huán)境進行分析,通過圖像疊加運算,整理出較為合理的道路系統(tǒng),為進一步的花山山地公園整體規(guī)劃提供科學合理的思路。

1 花山區(qū)域概況

花山位于山東省淄博市境內(nèi),周邊交通便利,可達性較好。花山景區(qū)地處山東省淄博市張店區(qū),東鄰軍屯村,南面迎仙村,西接尚莊村,北靠街子村、解莊。北臨魯泰大道,南接聯(lián)通路,西靠花山西路,東至魯山大道。周邊交通便利,可達性較好(圖1)。花山山地公園海拔183m,規(guī)劃面積276hm2,是四寶山地區(qū)最早實施生態(tài)恢復的山體。公園地處溫帶季風性氣候,四季分明,春夏季雨水多而炎熱,秋冬雨水少而干燥的特點。

圖1 花山區(qū)位圖

花山景區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境破壞嚴重,但近幾年有所恢復,植被覆蓋率略有上升。花山最高海拔187m,中高邊低,山勢逐漸向西北傾斜。山上基巖為閃長巖,黑砂土,山下為黃沙巖及黃沙壤,土壤呈中偏酸性,中部以上土層瘠薄,多年風化沖溝100余條,水土流失嚴重。裸巖風化,沖溝滿坡,但近十幾年來由于政府重視,花山植被種類及覆蓋率逐年增加,綠化覆蓋率已達到80%以上。目前景區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境較為穩(wěn)定,自然環(huán)境較為優(yōu)美,春夏花木繁盛,并有多處泉水存在。花山自古以來為游覽勝地,文化淵源始于宋、元代,形成以道教文化及傳統(tǒng)民間廟會活動為主要人文景觀,為方圓百里的民間廟會及集市貿(mào)易中心。規(guī)劃范圍內(nèi)現(xiàn)存部分主路,少數(shù)小路,各景點聯(lián)通性一般且缺少主次順序。

2 GIS應用模塊的選擇

地理信息系統(tǒng)是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[1]。GIS在分析和處理問題時能夠方便的使用多種數(shù)據(jù)源,對空間進行數(shù)字化的分析,具有空間定型、定量和定位的綜合分析功能[1]。借助GIS技術(shù),可以更加精準的對花山地區(qū)的地形地勢進行分析,客觀的對影響道路系統(tǒng)規(guī)劃的因子進行討論分析,從疊加出正確的道路系統(tǒng)。基于這些優(yōu)勢,借助GIS技術(shù)對花山山地公園進行道路系統(tǒng)規(guī)劃十分必要。

在規(guī)劃分析中,本次設計選擇ArcGIS10.0軟件作為輔助設計的平臺,運用其自帶的空間分析模塊(Spatial Analyst)進行數(shù)據(jù)處理。在ArcGIS的空進分析模塊提供了一個功能強大且范圍全面的工具集,他通過對DEM數(shù)據(jù)的處理,得到有關(guān)地形的各種分析。包括地形的坡度、坡向,對場地內(nèi)部的柵格計算、表面分析、重分類等。在這一輔助模塊的幫助下,還可以進行量化計算,根據(jù)權(quán)重比例與對周邊環(huán)境的分析,可以進行選址分析、最佳路徑計算、統(tǒng)計分析等[3]。利用這些分析模塊進行數(shù)據(jù)疊加、權(quán)重分析,最終得出初步的道路系統(tǒng)規(guī)劃。

在花山山地公園的規(guī)劃設計中,首先使用AotuCAD建立DEM數(shù)字高程模型,在運用ArcGIS對DEM數(shù)據(jù)進行進一步分析,包括坡度、坡向、地質(zhì)類型、視覺敏感度等,對各因子賦予權(quán)重比例。通過ArcGIS對花山山地地勢的分析僅僅是一部分,花山獨特的人文地理背景,在對花山山地公園規(guī)劃時進行一定的融合,使得規(guī)劃后的花山山地公園道路系統(tǒng)具有科學性同時保留原有的人文性。

3 研究方法與過程

3.1 道路系統(tǒng)規(guī)劃因子選擇

3.1.1 規(guī)劃因子選擇原則

影響公園道路系統(tǒng)規(guī)劃的因素很多,選取準確的影響因子對于道路系統(tǒng)合理性的構(gòu)建有著一定的影響。制約道路規(guī)劃系統(tǒng)規(guī)劃因子的條件很多,有定量和定性兩種類別的因子。在對于道路規(guī)劃因子選擇時應遵循以下原則。

(1)差異性選擇:不同的土壤類型所構(gòu)成的土質(zhì)不同,因此對道路系統(tǒng)的選擇也會有一定的影響。

(2)主導性選擇:影響花山山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃的自然因素很多,應在眾多因素中選擇影響最大的主要因子,剔除次要因子的干擾,使得最終的計算結(jié)果更具有客觀性。

(3)穩(wěn)定性原則:對于選取計算的影響因子應當具有一定的穩(wěn)定性,因子的改變不能隨著季節(jié)、氣候、溫度的變化而變化[2]。這樣有利于最終結(jié)果的穩(wěn)定性,使得最終的道路規(guī)劃選擇有利于后期的規(guī)劃設計。

(4)準確性原則:在對數(shù)據(jù)進行計算處理時,應當保證前期數(shù)據(jù)的準確性。AutoCAD對于前期DEM數(shù)據(jù)的處理應當客觀,減少誤差,這樣才能保證之后的空間分析計算結(jié)果正確。

3.1.2 規(guī)劃因子類型

通過分析得知規(guī)劃因子的選擇對于空間數(shù)據(jù)處理有著一定的影響作用。根據(jù)規(guī)劃因子選擇原則對花山山地公園進行分析,由于花山的獨特的土質(zhì)以及地形地貌,選定的規(guī)劃影響因子如下。

(1)高程

高程即山形的高低錯落[2],主要用于分析基地內(nèi)高程的變化,是山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃的一個重要依據(jù)。花山最高海拔為187m,它的特殊之處在于花山的山體內(nèi)有著十多條溝壑,用傳統(tǒng)方法進行道路規(guī)劃過于繁瑣且容易出錯。因此運用GIS進行輔助設計,對溝壑位置進行準確定位,有利于道路的合理性。

(2)坡度

坡度是指地面的傾斜程度。坡度是影響道路系統(tǒng)規(guī)劃的主要因素之一。山勢的陡緩會影響道路的規(guī)劃路線。在花山山地公園道路系統(tǒng)的規(guī)劃中,山師的陡緩不僅影響了道路系統(tǒng)的選擇,同時,由于花山的土質(zhì)所帶來的生態(tài)環(huán)境脆弱等影響,在過陡的地勢上進行規(guī)劃不利于生態(tài)環(huán)境的恢復。同時,坡度也影響了花山內(nèi)原有景點之間的道路連接性,新建景點與原有景點之間的過渡聯(lián)系需要合理的道路規(guī)劃。因此,坡度成為影響道路系統(tǒng)的規(guī)劃因子。

(3)視覺敏感度

視覺敏感度是景觀被注意到的程度的度量,是景觀醒目程度的綜合反映[4]。花山山地公園的道路系統(tǒng)規(guī)劃多是處于連接性角度出發(fā),缺乏一定的景觀性,對景觀的提取度較低。因此,在花山山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃中,景觀視覺敏感度的計算分析提升道理系統(tǒng)的合理性的同時也增加了景觀辨識度。

(4)山體陰影

山體陰影也是也是山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃中應當考慮的組要因素之一。處在山體陰面或陽面對于道路系統(tǒng)的建立有著一定的影響。山地公園的道路規(guī)劃系統(tǒng)圍繞山地進行時需考慮景觀需求,進而考慮山體的陰陽面對于山體本身的影響。因此,山體陰影也是道路系統(tǒng)建設的一個影響因子。

3.2 道路系統(tǒng)規(guī)劃因子權(quán)重

在確定道路系統(tǒng)規(guī)劃因子的選擇后,應進行各影響因子權(quán)重比例的計算。權(quán)重比例的確定選擇用層次分析法進行計算。

(1)建立比較矩陣

矩陣內(nèi)具體數(shù)據(jù)由老師以及當?shù)卮迕竦脑L談中得出。

(2)計算權(quán)重

首先將表一中的數(shù)據(jù)進行按列求和,然后將以上比例矩陣中數(shù)據(jù)除以其所在列的和,得到標準比例矩陣。最后將表2中的數(shù)據(jù)進行求和,并除以評價因子的個數(shù)4,可得到最終的每項因子的權(quán)重值。

(3)一致性檢測

a:計算一致向量。講所得數(shù)據(jù)進行求和,在與相對應權(quán)重相比,即得出一致向量。

b:計算一致性指標C.I.。

一致性指標C.I,運用上述結(jié)果得出的一致向量,除以矩陣得階數(shù),可得出C.I.的值。

c:計算一致性比例C.R.。

通過C.I.與 R.I.的比值可以得出一致性比例。其中R.I.的值可通過表格進行查詢,經(jīng)過查詢計算得出,一致性誤差在可允許的范圍內(nèi),即第2部中所計算的矩陣符合要求。

表1 道路系統(tǒng)規(guī)劃比例矩陣

表2 道路系統(tǒng)規(guī)劃的標準比例矩陣

表3 道路系統(tǒng)規(guī)劃的一致性檢驗

3.3 GIS在道路系統(tǒng)規(guī)劃中的應用

GIS在花山山地公園中的應用,是根據(jù)花山的基地狀況選擇適合進行道路系統(tǒng)規(guī)劃的影響因子,即上述所選取的高程、坡度、視覺敏感度、土質(zhì)4項。對這4項進行GIS的空間分析,得出四幅矢量圖,然后對矢量圖中每個因子的對道路系統(tǒng)建立的影響度作出評價,繼而根據(jù)各個影響因子的特征對其進行重分類并賦值。幾種圖層進行疊加后最終得到較為科學的道路系統(tǒng)規(guī)劃線路。這僅僅是一個比較客觀的規(guī)劃方向,接下來應繼續(xù)結(jié)合花山公園內(nèi)部原有的人文景觀建筑以及人文歷史影響因素,在GIS的道路規(guī)劃線路的基礎上對道路系統(tǒng)進行進一步的規(guī)劃,從而得到科學且較為人性化的道路系統(tǒng)(圖2)。

圖2 思路整合

4 結(jié)語

經(jīng)過科學的計算和分析研究表明,GIS在山地公園道路系統(tǒng)規(guī)劃中的應用是可行的。利用所掌握的基礎資料數(shù)據(jù),對基地進行分析,大大的減少的前期工作量。對于花山山地公園這樣本身基地內(nèi)部具有一定復雜性的山地公園的開發(fā)與規(guī)劃,GIS技術(shù)可以較為科學精準的為公園內(nèi)部的規(guī)劃提供空間分析,這提升了效率,同時減少了前期設計的誤差,為之后的花山山地公園其他專項規(guī)劃以及擴初的設計的準確性提供了條件。但花山山地公園存在一定的特殊性,因而在GIS技術(shù)輔助設計之后,人為的的規(guī)劃調(diào)整也必不可少。這是GIS在應用過程中的應該加以關(guān)注的問題,同時也為之后GIS技術(shù)更好地應用于公園規(guī)劃提供思路。

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The application of GISin Zibo Huashan mountain park road system planning

The road system planning plays an important role in the park planning,and it serves as an important link among various functional areas of the park.A mountain park is different from an ordinary comprehensive park,and its unique terrain feature makes the road system planning much different from the ordinary comprehensive one.As a collection of information science,computer science and spatial information processing,GIS technology can be applied in the mountain road system planning and design of a park very well.This paper analyzes the unique geographical environment of Zibo Huashan Mountain Park by using GIS technology.Through the calculation and graphic overlay,together with the situation of the existing cultural environment background,finishing the preliminary planning of Zibo Huashan Mountain Park’s road system.This could serve as a foundation for the later overall planning of the park and provide a new thought for the mountain park road system planning.

mountain park;GIS technology;road system planning;spatial analysis

P208.2

B

1002－2724(2016)05－0097－04

2016－05－27

馮姿霖(1991－),女,山東濟南人,山東建筑大學建筑城規(guī)學院風景園林專業(yè)碩士研究生。電子郵箱:315636230＠qq.com。