地理信息系統(tǒng)在城市地下空間規(guī)劃中的應(yīng)用

韓正昌 劉吉雷 王志亮

山東正元地球物理信息技術(shù)有限公司 山東 濟南 250000

由于我國推行綠色發(fā)展理念，因此在重大戰(zhàn)略的制定中遵循因地制宜原則。在對城市地下空間進行規(guī)劃的過程中，采用地理信息系統(tǒng)對空間整體加以勘測、調(diào)動、配置及方案制定顯得尤為重要[1]。它可以在一定程度上化解空間利用率不足的問題，在源頭上防范因地下空間資源流失而導致規(guī)劃方案失效的現(xiàn)象，并對城市地下空間的不合理使用作出必要的控制，最大限度地提升地域使用權(quán)限。地理信息系統(tǒng)可以輔助資源與規(guī)劃部門的相關(guān)人員制定科學的土地使用方案，在已有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對地下空間布局規(guī)劃進行明確的信息支撐。如果對地下空間作出規(guī)范性統(tǒng)籌建議，地理信息系統(tǒng)會在技術(shù)層面給予智能化、信息化的支持，進而獲得更為全面、客觀、真實的地下空間規(guī)劃方案。

1 地理信息系統(tǒng)內(nèi)涵概述

地理信息系統(tǒng)指的是在城市規(guī)范化建設(shè)進程中對地形勘探、規(guī)劃建設(shè)、城市升級和改造等環(huán)節(jié)作出精準預判的數(shù)據(jù)解構(gòu)系統(tǒng)。在航天技術(shù)已獲得快速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，選擇地理信息系統(tǒng)對城市規(guī)劃作出合理的指導是很有必要的，它可以快速、高效地對實際空間規(guī)劃問題進行重組[2]。地理信息系統(tǒng)的簡稱是GIS系統(tǒng)，它包含著關(guān)鍵的影像存儲、數(shù)據(jù)傳輸、人機互動流程，需要在認真熟悉它的工作原理前提下預先設(shè)定使用參數(shù)。地理信息系統(tǒng)對地下城市空間規(guī)劃的重要作用主要體現(xiàn)在以嚴謹?shù)臄?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)對空間規(guī)劃方案進行理性、中肯的設(shè)計，在充分掌握各類地理要素信息的背景下，依據(jù)審核通過的規(guī)劃方案加以建設(shè)。通常情況下，地理信息系統(tǒng)可以為城市地下空間規(guī)劃部門提供必要的信息和技術(shù)支持，這是它獨特的優(yōu)勢；但是如何科學運用地理信息系統(tǒng)為規(guī)劃決策部門作出相應(yīng)的輔助是需要仔細考慮的。對于城市地下空間的空間解構(gòu)是正確應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的關(guān)鍵，應(yīng)遵循空間使用特點進行統(tǒng)籌規(guī)劃，以確保地理信息技術(shù)在探尋城市地下空間的路徑中掌握其內(nèi)在規(guī)律。從長遠角度來看，地理信息系統(tǒng)的核心技術(shù)有常規(guī)數(shù)據(jù)分析、空間波動分析和核算密度分析等方面，在實際規(guī)劃過程中要按照當?shù)氐木唧w情況作出具體解析。

2 地理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 人機交互技術(shù)

地理信息技術(shù)中的人機交互技術(shù)表現(xiàn)為地理勘測人員與計算機地理數(shù)據(jù)處理技術(shù)相互融合，具有良好的空間適應(yīng)性和位置適配性。當進行地理信息收集和匯總的時候，計算機處理技術(shù)會綜合之前提供的各類地理信息對城市地下空間資源的使用狀況進行合理解讀，確保所提供的地理信息是準確和科學的[3]。人機交互技術(shù)在一定程度上化解了人力資源不足的局面，是地理信息從業(yè)者的有效輔助形式；在計算機的資源數(shù)據(jù)庫中，實時地圖搜索數(shù)據(jù)可以幫助使用者全面了解城市地下空間規(guī)劃的布局。依據(jù)網(wǎng)格化管理方式，對地下空間資源進行合理規(guī)劃。尤其是在地理信息的解析過程中，人機交互技術(shù)可以為構(gòu)建準確的信息網(wǎng)絡(luò)提供豐富的數(shù)據(jù)信息，增強空間規(guī)劃的可行性，同時也加快了計算機信息處理速率。

2.2 多媒體交互技術(shù)

多媒體交互技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)使地理信息系統(tǒng)在運行的過程中以數(shù)據(jù)資源共享和收集地理信息的方式對城市地下空間的合理性作出解讀。它需要由技術(shù)人員對空間規(guī)劃作出方案預設(shè)，從整體上促進地理規(guī)劃的進程。在多媒體交互技術(shù)的實際應(yīng)用中，空間規(guī)劃參與者可以以不同形式的規(guī)劃方案對地下空間的使用狀況加以展示，在第一時間將修改意見向外界進行公布[4]。多媒體交互技術(shù)可以依據(jù)空間規(guī)劃方案的實施情況對具體的空間環(huán)境做出科學的分析，并積極按照專家學者的建議對規(guī)劃方案進行合理的補充和完善，進一步優(yōu)化數(shù)據(jù)展示平臺，以高效、便捷的服務(wù)理念對城市地下空間的規(guī)劃作出明確指示。

2.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)中包含著重要的地理屬性因素，只有對地形、地塊的構(gòu)造情況作出合理的解讀，才有可能熟練運用該技術(shù)對地理空間規(guī)劃作出指導。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機處理技術(shù)與地理信息系統(tǒng)配合的表現(xiàn)，它可以將地下空間規(guī)劃工作落實到位。在虛擬場景的設(shè)定中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)會在一定程度上協(xié)助地理信息勘察人員進行嚴格的數(shù)據(jù)審核，進一步促進地理信息數(shù)據(jù)的可循環(huán)使用。特別是在二維信息的數(shù)據(jù)識別過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)顯示了獨特的圖像處理作用，它將地理信息系統(tǒng)有效地加以轉(zhuǎn)化，以較為合理的處理方式幫助城市地下空間資源規(guī)劃體系獲得系統(tǒng)的調(diào)整，也使地理信息收集人員對地理規(guī)劃工作形成正確的認識。

2.4 GIS信息技術(shù)

GIS信息技術(shù)是地理信息系統(tǒng)中的重要應(yīng)用技術(shù)，它是geographical information system的簡稱，也被稱為空間分析技術(shù)[5]。GIS信息處理技術(shù)既可以有效地存儲地理屬性信息，也可以快速合成必要的地理信息操作系統(tǒng)，是城市地下空間資源的區(qū)域性綜合信息處理技術(shù)。在該項技術(shù)的應(yīng)用過程中，計算機系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)進行全要素數(shù)據(jù)分析，以良好的空間展現(xiàn)形態(tài)對地下空間資源的地理位置進行鎖定，使空間預測與感知水平獲得提升；進一步減少了城市地下空間規(guī)劃預判的失誤。地理學模型的巧妙使用是GIS信息技術(shù)的外化形式，它可以從始至終協(xié)助空間規(guī)劃者進行合理的方案制定和技術(shù)應(yīng)用，以確保地理空間信息的專業(yè)性和準確性。在未來的數(shù)字化地理信息統(tǒng)籌規(guī)劃時代，只有強化GIS信息技術(shù)的多樣性和全面性，才有可能真正實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)在地下空間規(guī)劃中的重要作用。

2.5 遙感通信技術(shù)

遙感通信技術(shù)是地理信息系統(tǒng)中不可或缺的應(yīng)用技術(shù)。當?shù)乩砑夹g(shù)工作人員距離勘測地點較為遙遠的時候，就需要選用遙感通信技術(shù)對城市地下空間規(guī)劃作出指示。特別是在地下空間中的水資源、土地資源、交通資源等重要方面的調(diào)度，遙感通信技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵的聯(lián)通作用；為尋求城市地下空間的高效利用，相關(guān)從業(yè)人員務(wù)必按照地理信息系統(tǒng)中的相關(guān)標準對城市建設(shè)和規(guī)劃作出明確的遠程控制，使城市規(guī)劃中的基礎(chǔ)設(shè)施和公共配套設(shè)施具備合理性和科學性。通信技術(shù)的出現(xiàn)大大縮短了地理空間規(guī)劃的進程，進一步推動了城市化速度。計算機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)為遙感通信技術(shù)作出升級的調(diào)整，目的就是為了強化地理信息系統(tǒng)的可操作性與可視化。

3 地理信息系統(tǒng)在城市地下空間規(guī)劃中的應(yīng)用

3.1 地理信息系統(tǒng)對城市地下空間的規(guī)劃應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)對于城市地下空間的規(guī)劃應(yīng)用主要體現(xiàn)在空間總體性規(guī)劃中，其中含有城市地上空間與地下空間的共建中。在數(shù)據(jù)集中和匯總的過程中，地理信息系統(tǒng)發(fā)揮了功不可沒的作用；首先，在地下空間的專項規(guī)劃中，地理信息系統(tǒng)充分表現(xiàn)出了數(shù)據(jù)分析的專業(yè)性，不斷協(xié)助地理工作從業(yè)者進行準確的思考和判斷，將數(shù)字化、智能化的城市建設(shè)方案以生動、直觀的方式加以呈現(xiàn)[6]。其次，在城市地下空間資源的應(yīng)用設(shè)計環(huán)節(jié)，地理信息系統(tǒng)以其獨特的信息化、多元化實施形式對城市中曾經(jīng)閑置的部分空間進行二次利用，使民眾傾向于對城市地下空間合理性的支持，進一步明確了如何以創(chuàng)新型城市規(guī)劃與建設(shè)方案助力城市的可持續(xù)發(fā)展。再次，地理信息系統(tǒng)結(jié)合了最新的國土空間使用法規(guī)對具有地下空間資源的城市進行周密的計劃，使可利用的空間資源實現(xiàn)效益最大化，進而增強了城市地下空間規(guī)劃的社會效益和經(jīng)濟效益。在空間的規(guī)劃中，地理信息系統(tǒng)可以對調(diào)研數(shù)據(jù)作出準確的解讀，使從業(yè)者了解到動態(tài)地理信息對于空間規(guī)劃的重要性。

3.2 嵌入式地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用

在進行城市地下空間的規(guī)劃建設(shè)前期籌備階段，嵌入式地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)綜合分析應(yīng)用是必不可少的環(huán)節(jié)，它將間接地對城市地下空間作出精準分析和統(tǒng)籌安排，這是由它的自身特點所決定的。由于嵌入式地理信息系統(tǒng)可以為從業(yè)者提供非常精確的定位、導航服務(wù)外，還可以憑借面積小、重量輕、能耗低、環(huán)境適應(yīng)能力強、安全系數(shù)高等無可比擬的優(yōu)勢被選作地下空間規(guī)劃方案的可操作性項目。在對城市前期規(guī)劃的準備過程中，需要嵌入式地理信息系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果，以便在形成科學規(guī)范方案的基礎(chǔ)上對具體地理環(huán)境進行勘察。如果發(fā)現(xiàn)當?shù)氐牡叵驴臻g不具備開發(fā)利用的條件時，如地基不牢固、地面附著物較多、地面承載力較弱等情況出現(xiàn)后，就要及時更換空間利用方案。嵌入式地理信息系統(tǒng)在此時便可派上用場，在地塊選擇、地形分析、方案設(shè)計的步驟中發(fā)揮它的優(yōu)勢化作用，積極營造適合地下空間規(guī)劃的良好氛圍，進一步助推城市空間可視化發(fā)展。此外，為了獲得優(yōu)質(zhì)的城市地下空間影像資源，嵌入式地理信息系統(tǒng)可以深入地下進行輔助拍攝、影像回傳及綜合存儲的方案實施計劃，從源頭上確保了城市地下空間規(guī)劃的順利實施。

3.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)對城市地下空間的輔助應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實技術(shù)對城市地下空間的輔助作用主要表現(xiàn)為以大面積的地下空間為主導，積極開發(fā)豐富的城市資源，進而推動地圖測繪、制圖邁向精準化。眾所周知，虛擬現(xiàn)實技術(shù)以其龐大的數(shù)字化影像成像系統(tǒng)高度還原了城市地下空間的真實場景，對于有條件建設(shè)區(qū)、不可建設(shè)區(qū)、中間建設(shè)區(qū)等地塊形態(tài)作出個性化的城市規(guī)劃方案定制。對于具備地下規(guī)劃建設(shè)條件的城市而言，可以在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的幫助下充分依照相關(guān)的規(guī)章制度進行合理統(tǒng)籌；對于不具備地下空間規(guī)劃的城市而言，可以通過地理信息的整合為城市規(guī)劃提供有效的備用方案；對于城市地下空間的規(guī)劃方案而言，只有依托虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為可靠性規(guī)劃技術(shù)，對城市地下空間進行規(guī)劃可行性數(shù)據(jù)分析，使城市建設(shè)的專家、學者依據(jù)虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供的準確數(shù)據(jù)進行科學而準確的規(guī)劃預備工作。另外，可以將虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到城市地下空間的統(tǒng)計和開發(fā)中，將具有明顯地下空間的城市納入到智慧城市的綜合治理體系中，不斷強化虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實際作用。

3.4 地理信息技術(shù)與地下空間資源的具體應(yīng)用

地理信息技術(shù)實施過程中的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，可以通過全站儀等精密測量儀器獲得。也可以通過數(shù)字化信息處理設(shè)備，如掃描儀等電子儀器對地下空間資源利用率作出科學推導，進一步帶動地下空間資源的可持續(xù)利用。這些與信息技術(shù)相關(guān)的儀器可以將城市地下目標空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中，對于打造城市立體空間應(yīng)用、樹立良好城市形象具有重要的指導作用。在地下空間資源的具體應(yīng)用方面，地理信息系統(tǒng)的構(gòu)建有利于地理信息數(shù)據(jù)的規(guī)范運行，還需要借助靈活的地理信息處理工具來營造科學合理的地理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)可以使城市地下空間資源的使用得以實現(xiàn)，也可以增加城市地下空間的數(shù)量。為了切實提升地下空間的使用效果，城市規(guī)劃建設(shè)部門可以依托科學的地下用地方案對城市進行依法依規(guī)的重建，不斷提升地理信息技術(shù)在具體應(yīng)用中的作用。將城市地下空間進行規(guī)范化安排和構(gòu)建可以應(yīng)對國土空間不足帶來的劣勢，從長遠角度來看，垂直化空間利用方案會促進城市化進程。

3.5 基于遙感信息技術(shù)的地下空間規(guī)劃和應(yīng)用

基于遠程遙感技術(shù)的地理信息技術(shù)一方面可以幫助工作人員進行地下空間資源的可循環(huán)利用，另一方面也可以對地質(zhì)災(zāi)害進行必要的監(jiān)測，這是它的獨特優(yōu)勢。依靠地理信息系統(tǒng)對當?shù)氐淖匀粸?zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害進行推理演繹可以預防不可控的次生災(zāi)害發(fā)生，為城市災(zāi)害抵御系統(tǒng)提供切實可行的數(shù)據(jù)支撐。在規(guī)避自然災(zāi)害、提前預警、化解風險等方面具有出色的信息預判機制，可以科學地降低自然界中不可抗力所導致的地質(zhì)災(zāi)害。地理信息系統(tǒng)中的遙感信息技術(shù)在城市地下空間資源的應(yīng)用方面具有權(quán)威性和不可復制性，一旦地下空間中具有異樣信號的傳達，遙感信息技術(shù)系統(tǒng)會在第一時間內(nèi)綜合儀器中的數(shù)據(jù)進行分析，來判斷是否有地面塌陷、洪水波動、巖石松動等現(xiàn)象發(fā)生，進而使地理空間規(guī)劃人員對規(guī)劃方案加以及時的調(diào)整，將地下空間中潛在的危險性降至最低。因此，選擇遙感信息技術(shù)對地下空間進行統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)運用是很有必要的一項城市規(guī)劃舉措，需要認真研究當?shù)氐牡匦螚l件后再作出明確的選擇。

4 結(jié)束語

綜上所述，在科技興國宏觀政策的背景下，采用依靠地理信息系統(tǒng)為核心的地下空間資源規(guī)劃方案可以有效地幫助決策部門進行制度優(yōu)化。在對城市地下空間進行調(diào)整、升級的進程中，地理信息系統(tǒng)發(fā)揮了重要的導向作用，為我國的城市建設(shè)、空間利用等作出了必要的指導。隨著我國城市化進程的加快，未來需要地理信息系統(tǒng)在收集信息、數(shù)據(jù)存儲、綜合管控和空間解構(gòu)中起到更為專業(yè)的地理動態(tài)監(jiān)測作用，使規(guī)劃工作從業(yè)人員更加明確應(yīng)如何強化地下空間規(guī)劃中的土地使用效率和使用方式，將地下空間資源在科學、高效的環(huán)境中獲得良好的使用。因此，在未來的城市地下空間構(gòu)建過程中，務(wù)必將地理信息系統(tǒng)作為科技主導引入到規(guī)劃建設(shè)中來，為高品質(zhì)的城市發(fā)展保駕護航。