智慧城市建設背景下土地利用規劃GIS技術應用策略

俞謙德 閆浩 郭正凱 趙志鵬

（山西農業大學 山西晉中 030600）

1 智慧城市建設

智慧城市的建設需要從兩方面做起：一方面，需要從互聯網展開對城市的全面管理，并通過有效的網絡信息感知，使城市的各個設施、各個功能能夠有效地聯系，并形成智能化的處理方式；另一方面，需要從城市的實際功能性入手，對城市的數據進行有效的預測，并在交通、醫療、居住等各個城市功能的區域劃分中進行有效的智能規劃，使其能夠達到物理層面的資源優化配置。從技術的角度上來講，智慧城市的建設意味著城市信息、智能技術的應用深度，需要從技術的角度上對運行過程中產生的各種數據進行有效的追蹤，并根據城市物理環境的各種變化，通過智能系統，進行有效的更新與管理［1］。在使用數字、智能技術對城市的運行效率進行改善的同時，可以進一步有效分配城市的各種資源，從而達到對城市的精準管理。

城市的智能規劃需要從土地資源的合理分配中進行展開。一方面，城市的土地資源較為有限，同時，各種生活建筑與功能性建筑混用的現象十分明顯，在鼓勵城市生態圈形成的同時，還需要有效解決城市土地資源有限的問題；另一方面，在對城市進行規劃的過程中，可以根據區域的功能、支撐功能運行的設施體系，進行科學的土地利用規劃，可以進一步提升土地資源的利用效率。在此過程中，需要基于傳統的土地規劃利用理論，針對現代技術對城市建設所帶來的影響，體現城市發展特色的同時，還需要通過信息、智能、數據技術的充分利用，構建智慧城市的“神經元”，并通過有效的支持體系，形成屬于城市的智能“神經系統”，進一步增強城市土地的可持續發展能力［2］。

2 智慧城市規劃建設中對GIS的技術需求

2.1 GIS技術與土地規劃設計的緊密聯系

從GIS技術的功能上來講，該技術需要將地理數據進行信息化處理，與地理數據相關的工作可以使用計算機系統對其進行可視化的處理。同時，現階段GIS技術的發展可以在導入地理數據的過程中形成該地區的三維模型，進一步幫助相關工作人員直觀地觀看并操作，從而提升數據處理的精準性和有效性，因此，該技術也在土地規劃設計的過程中應用得較為廣泛。在使用GIS技術的過程中，可以利用該技術的優勢，合理安排、規劃區域的土地開發、利用、環境整治及保護等工作，對于實現區域土地資源的宏觀調控及對城市功能性用地與生活、商業用地進行合理的調整，達到良好均衡度的同時，確保城市的功能得到有效的發展。從GIS技術發展的角度上來講，現階段GIS技術的先進性可以實現有效的二次開發，上文所講的區域三維模型可以根據實際的使用和規劃需求，來增加未來的建筑、設施、空間模型，從而幫助土地規劃設計人員動態了解城市未來可能發展的趨勢，并讓土地利用規劃可以面向未來有效展開。

2.2 GIS技術在土地利用規劃中的技術優勢

城市的土地資源較為有限，而土地利用規劃需要利用有限的土地資源，確保該資源得到合理的分配。因此，需要充分考慮土地的綜合利用率，不僅涉及土地的使用功能，還需要從人文、經濟、社會等多個角度上對其進行有效的協調，從而形成科學的城市布局，以幫助城市取得良好的發展前景。總體上來說，GIS技術在應用的過程中具有以下3個較大的優勢。

（1）基于信息、計算機技術的GIS技術可以有效提升土地利用規劃設計的科學性，確保城市在功能性上獲得有效的區域協調。同時，GIS技術最大的優勢在于其優秀的空間分析和判斷能力，對于城市開發過程中所產生的規模龐大的空間、設施數據可以進行統一的處理和分析，使土地利用規劃的過程中可以結合多樣性的發展策略來進行合理的判斷，以確保規劃方案的科學性和可發展性［3］。

（2）城市建設發展是一個動態的過程，存在各種不確定的因素。為了避免不確定因素對土地利用規劃帶來的不良影響，一方面，需要對其進行多次論證，探討方案的合理性和可行性，并將規劃方案對城市發展所帶來的影響進行有效的預測；另一方面，需要對城市的土地利用規劃進行動態的管理，這種方式可以有效減少土地利用規劃與城市發展過程中存在的時間差，利用龐大的數據處理對規劃方案的可行性進行有效的探討，在動態調整的過程中保證合理利用。總體上來說，GIS技術在土地利用規劃的過程中可以進行動態化的調整，從而減少相關數據的處理量，提升規劃效率，為城市土地利用規劃人員提供便利的技術服務。

（3）從技術先進性的角度上來講，GIS技術融合了計算機、信息和數據技術，其技術的優勢使其在土地利用規劃的過程中得到有效的利用。一方面，可以在規劃設計方案的角度上直觀地使用模型空間數據進行展示，從而了解規劃的實際情況，針對其中的問題，進行有效的修訂；另一方面，從城市發展的角度上來講，GIS技術的預測功能遠比傳統的預測方式強大，各種數據的可視化可以讓規劃設計人員對方案的發展情況了如指掌，并對未來城市發展過程中產生的變化有深入的了解，從而達到良好的技術應用效果。

3 智慧城市建設背景下土地利用規劃GIS技術的具體應用

3.1 城市地理、空間數據庫的構建

從土地利用規劃模式的角度上來講，需要對該區域某一時間段的土地利用情況進行有效的管理。結合該地區的設施、功能、經濟等綜合條件，對土地的利用進行有效的規劃，使其能夠發揮實用價值，因此，需要城市地理、空間數據庫提供可靠的數據基礎。GIS技術的應用首先需要建立城市的地理、空間數據庫，針對該區域的地理、空間數據，進行有效的信息收集，并結合實際的空間和地理信息，建立對應區域的地理和空間數據庫，使其為未來的工作展開提供可靠的數據服務［4］。在使用GIS技術的過程中，可以針對該區域的使用情況和未來的規劃用途來建立對應的土地資源信息庫，使未來的城市規劃建設可以根據土地資源的情況來進行有效的管理和規劃。但需要注意的是，該數據庫的可靠程度對于最終的規劃利用成果具有較高的影響，因此，務必采集現階段真實的城市地理空間、數據，從而確保其服務功能得到有效發揮。

3.2 數字化的數據編輯和圖形顯示

現代技術的發展使GIS技術可以將空間地理信息通過三維模型進行圖形化的展示，通過可靠的人際交互方式來展示和改變空間、地理數據。在實際利用的過程中，可以借助計算機進行有效的編輯，并通過在線調整的方式，確保總體規劃工作的統一性，使相關人員可以針對不同的規劃方案展開圖形化的處理，進一步提升規劃的工作效率。同時，該技術的有效應用可以有效改變傳統規劃過程中在野外收集大量信息的工作方式。土地利用規劃工作具有較高的復雜性，數字化的數據編輯和圖形顯示可以有效提升測量工作的精度，并使規劃數據變得更加精準，使其能夠提供可靠的數據服務。在此之上，數字成圖技術在現代發展的過程中也可以使用移動設備進行訪問，通過遠程一體化的圖形顯示模式，精準、簡便地提供地理、空間數據信息，從而使土地利用規劃過程中的測繪效率得到有效提升。

3.3 空間分析

針對空間的分析，可以有效提升土地利用規劃的可行性。雖然傳統的規劃過程中也會借助計算機來進行空間分析，但分析過程主要還是以人工為基礎，導致工作效率和工作精度無法得到保障。現代GIS技術具有獨立的空間分析能力，在使用的過程中，可以根據土地利用規劃系統將相似的模型進行有效的結合，并對比分析地理空間中的差異情況，從而綜合得出當前的土地利用和規劃情況，對于土地利用規劃整治工作的有效展開可以提供良好的技術支持。

3.4 土地利用數據的拼接

在智慧城市的建設過程中，會根據區域的功能和使用方向來進行行政轄區的劃分，以確保該區域的經濟和社會得到有效發展。在建立數據庫的過程中，也會根據行政區展開數據的分類。但在實際的規劃過程中，需要進行數據匯總，在此過程中，需要進行有效的數據拼接，需要根據不同區域的土地利用信息進行相似度的數據拼接，并將相同的要素在目標層中進行有效的計算，從而達到不同區域土地利用數據的拼接效果。在此基礎上，還可以將歷史數據和當前數據進行有效的對比、拼接，從而掌握城市土地開發利用實際情況，使工作人員可以充分參考歷史的成功經驗，實現規劃設計方案的進一步優化。

3.5 土地利用規劃

在基于GIS技術建立土地利用規劃系統的過程中，可以通過對應的數據庫來準確得出需要利用土地的相關信息。而其具備的空間分析能力可以對利用規劃過程中的各種方案進行對比，并指出各方案中的不同，從而方便規劃設計人員選擇最優的規劃方案［5］。另外，在土地利用規劃的過程中，會根據不同的規劃方案及歷史發展數據來建立不同的模型，但在分析處理模型的過程中，花費的時間和人力成本較大，同時周期也會較長，而人為導致的誤差勢必會影響最終的規劃成果。因此，也需要在土地利用規劃的過程中充分利用GIS技術，并使用其模擬和空間分析的優勢，對不同設計方案不同模型中存在的問題及未來的發展情況進行有效的模擬，從而有效節省規劃設計人員的時間和人力成本，并通過該技術提供的地理、空間數據庫，以確保規劃方案的合理性與可行性。

3.6 土地利用規劃編制

在土地利用規劃編制的過程中，需要對土地使用面積、權屬、分類等信息進行細致的劃分，以確保土地利用的可靠性，使規劃用地得以合理、有效的使用。在使用GIS技術的過程中，一方面，可以通過土地規劃的精準定位和數據導入，使土地的使用信息、利用信息能夠顯示在三維模型中；另一方面，GIS數據庫會直接記錄和導入相關的規劃信息，工作人員只需要查詢對應的數據庫，便可以了解到土地的具體使用情況、權屬和分類。此外，基于該技術建立的GIS平臺，可以根據不同階段的土地利用規劃來進行有效的編制和修改，并在借助計算機和智能技術的前提下進行動態化的管理。同時，在未來的開發與利用過程中，GIS技術提供的數據庫和分析能力可以進一步為土地利用的總體規劃提供可靠、詳盡的信息數據。

4 智慧城市建設背景下土地利用規劃GIS技術的應用策略

4.1 集成化的發展方向

首先，集成化的發展方向可以保證GIS技術在應用的過程中與其他的部門展開有效的數據和信息交流。例如，現階段，CAD、3Dmax、Matlab 等圖形工具軟件建立GIS技術的連接接口，雖然各種工具軟件的應用方向不同，但都可以幫助GPRS 技術的工作效率得到有效的提升。其次，集成化的發展方向可以有效提升GIS技術的可靠性。例如，Google Sketch Up 與Arc GIS 的集成可以將谷歌搜集到的城市3D 模型導入到GIS系統中，在進一步擴展城市地理、空間信息測繪方式的同時，還可以發揮3D 圖形軟件的優勢，建立更加精準有效的GIS 模型。此外，還有CAD 與ARC GIS 的集成，利用CAD 的工程技術精準性，將土地利用開發的計劃導入到GIS 系統中，從而對土地利用規劃進行動態化的管理和控制。

4.2 時空、多維的動態拓展

城市的發展與建設是動態化的過程，產生的結果及數據的變化會導致土地利用規劃方案的有效性、合理性受到影響。為了適應城市的發展趨勢，并在變化的過程中進行合理的調整，需要從時空、多維的角度上展開GIS技術的動態拓展。一方面，在合理利用現有GIS技術功能的基礎上，掌握當前或者過去的城市空間、地理信息；另一方面，還需要將GIS技術的應用放到未來的動態發展過程中，從而使城市的土地利用規劃策略與城市的發展方向和發展需求進行合理匹配，從而提升規劃設計方案的合理性與有效性。例如，在地下管線信息的規劃和應用過程中，通過三維GIS技術的使用，來精確了解當前及未來的地下管線信息發展趨勢，從而實現對城市地下管線的動態和智能規劃，有效保證GIS技術的時空多維拓展［6］。

4.3 智能技術的有效融合

大量的地理、空間數據是城市土地利用規劃過程中的處理難題，同時還需要配合城市的發展和規劃來進行數據的分析和預測。雖然現階段GIS技術已經得到一定程度的有效利用，但主要用于對空間地理信息的采集、存儲和加工，對信息的處理、整合多是由人工來進行處理，也就是說，在預測和決策方面，該技術的應用不夠智能化。因此，在未來智慧城市的建設過程中，也需要結合智能技術的優勢，使GIS技術能夠根據導入的相關信息來做出準確的預測和決策，進一步提升土地利用規劃工作的效率，并進一步發揮GIS技術的技術優勢和價值。

5 結語

綜上所述，城市土地利用規劃過程中需要處理的地理、空間數據十分龐大，GIS技術的優勢已經在過去的工作中得到證明，但在智慧城市的發展過程中，需要進一步對該技術的有效利用進行研究。一方面需要加強傳統的功能應用；另一方面還需要加強該技術的集成化、智能化應用，從而實現對城市發展的動態管理與規劃。