生態(tài)規(guī)劃論文：生態(tài)規(guī)劃中GIS的運(yùn)用探究
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本文作者：邢雯嬌、張雪花、張宏偉 單位：天津工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
GIS在城市生態(tài)規(guī)劃中的應(yīng)用
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，gis的強(qiáng)大功能可以代替人工作業(yè)進(jìn)行各種數(shù)據(jù)采集、分析和模擬工作，在生態(tài)規(guī)劃中的作用也日益突出。GIS技術(shù)在城市生態(tài)規(guī)劃中有著不可替代的優(yōu)勢［3］，目前已有很多專家學(xué)者在此領(lǐng)域展開研究并且取得了一定成果，根據(jù)研究現(xiàn)狀，可以總結(jié)出GIS在生態(tài)規(guī)劃應(yīng)用中的三方面功能。通過GIS，可以使生態(tài)環(huán)境信息能在空間上進(jìn)行直觀的顯示［4］，例如生態(tài)功能區(qū)的劃分，道路、河流的顯示，土地利用類型的分類顯示等。此外，通過GIS可以動(dòng)態(tài)地顯示生態(tài)環(huán)境空間信息的變化，如生態(tài)功能區(qū)的重新劃分、水環(huán)境功能區(qū)的改變均可通過改變矢量圖層或與其關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)［5］。
研究現(xiàn)狀述評
通過整理該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，可以將GIS在城市生態(tài)規(guī)劃中的應(yīng)用分為兩個(gè)方向，一方面是以GIS為主要工具的生態(tài)規(guī)劃研究，另一方面是GIS與其他技術(shù)相結(jié)合的生態(tài)規(guī)劃研究。
孫青麗和姚崇懷［8］在武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)綠地景觀的生態(tài)規(guī)劃中，以地理信息系統(tǒng)軟件Arc/INFO為支撐，運(yùn)用其強(qiáng)大的信息管理、空間數(shù)據(jù)處理分析功能，結(jié)合景觀生態(tài)研究理論，在景觀評價(jià)的基礎(chǔ)上，對武漢開發(fā)區(qū)綠地進(jìn)行景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計(jì)。該研究主要運(yùn)用了GIS的分析功能，對武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)綠地從5個(gè)方面進(jìn)行單因子評價(jià)，然后將其疊加，進(jìn)行疊加分析，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行綠地景觀生態(tài)規(guī)劃。陳小華和張利權(quán)［9］在廈門市沿海岸線景觀的生態(tài)規(guī)劃中，根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)的基本原理和方法，運(yùn)用GIS技術(shù)與因子加權(quán)疊加法，對廈門市沿海岸線進(jìn)行了多目標(biāo)的景觀生態(tài)適宜性分析，提出廈門市沿海岸線及近岸海域的景觀生態(tài)規(guī)劃方案。該研究主要運(yùn)用了GIS的分析和空間可視化功能，對廈門沿海岸線從6個(gè)方面進(jìn)行加權(quán)疊加評價(jià)，綜合得出合理的規(guī)劃方案，系統(tǒng)地將沿海岸線分成7類功能區(qū)域，提出了每一區(qū)域的主導(dǎo)功能和生態(tài)保育對策。白占勇［10］等人在臺(tái)州生態(tài)市建設(shè)規(guī)劃中，從空間數(shù)據(jù)庫的建立、生態(tài)規(guī)劃分析研究和專題圖制作三方面，探討了ArcGIS在整個(gè)規(guī)劃過程中的應(yīng)用情況及應(yīng)用方法。該研究利用ArcGIS的個(gè)人GeoDa-tabase數(shù)據(jù)優(yōu)勢，分類建立了基礎(chǔ)資料的空間數(shù)據(jù)庫;利用ArcGIS的空間分析功能，獲得了大量的圖形數(shù)據(jù)，完成了較為復(fù)雜的生態(tài)規(guī)劃分析研究;利用ArcGIS的圖形功能和豐富多樣的數(shù)據(jù)符號化方法，繪制了不同類型的專題圖。劉海斌和吳發(fā)啟［11］在黃土塬區(qū)村級土地生態(tài)規(guī)劃中，以陜西淳化縣西坡村為例，借助于GIS技術(shù)，對其土地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了分析，將西坡村土地劃分為39個(gè)生態(tài)單元，并根據(jù)坡度、土壤和PI值的大小，將其分為7大類。并且利用GIS技術(shù)將各專題圖件進(jìn)行疊加，得到不同的土地生態(tài)單元。最后對全村土地利用進(jìn)行了生態(tài)規(guī)劃，做出不同土地類型利用的設(shè)計(jì)方案。趙兵［12］在汶川縣威州鎮(zhèn)的生態(tài)規(guī)劃及災(zāi)后重建研究中，通過ArcGIS生成的空間數(shù)據(jù)模型和生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)分析，將姜射壩列為生態(tài)保育和限制開發(fā)區(qū)，郭竹鋪鳳坪列為農(nóng)業(yè)耕作功能區(qū)，七盤溝列為工業(yè)功能區(qū)，主街區(qū)(包括較場壩、桑坪)為居住集中區(qū)。結(jié)合生態(tài)分區(qū)策略，提出災(zāi)區(qū)生態(tài)恢復(fù)和產(chǎn)業(yè)調(diào)整政策，為汶川縣縣域的災(zāi)后重建提供政策依據(jù)。
陳春來［13］等以嘉善縣魏塘鎮(zhèn)生態(tài)規(guī)劃為例，在RS與GIS技術(shù)的支持下，對研究區(qū)域進(jìn)行了生態(tài)敏感性分析、生態(tài)適宜性評價(jià)及生態(tài)建設(shè)工程的生態(tài)環(huán)境效益分析評價(jià)，并在此基礎(chǔ)上對該區(qū)域提出了生態(tài)功能分區(qū)、規(guī)模化利用土地及調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局等規(guī)劃方案。鄧文勝［14］等在孝感市的生態(tài)規(guī)劃中，采用遙感影像進(jìn)行土地利用分類獲取生態(tài)生產(chǎn)性土地面積，具有科學(xué)性、真實(shí)性和實(shí)用價(jià)值。在研究過程中應(yīng)用RS、GIS技術(shù)與生態(tài)足跡法結(jié)合進(jìn)行了科學(xué)和直觀的生態(tài)規(guī)劃。范文義［15］等在哈爾濱市郊景觀生態(tài)規(guī)劃中，采用高分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)，利用GPS精確定位，以GIS為平臺(tái)將數(shù)據(jù)綜合處理。利用GIS對多個(gè)因子進(jìn)行綜合分析，并借助數(shù)字高程模型(DEM)進(jìn)行景觀生態(tài)規(guī)劃，在定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能區(qū)的劃分。在“3S”技術(shù)支持下，建立哈爾濱市郊的景觀生態(tài)類型編碼系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際需要，制作多種景觀類型專題圖，得出科學(xué)的規(guī)劃方案。
綜觀以上實(shí)例，研究者們在生態(tài)規(guī)劃研究中不同程度地運(yùn)用了GIS的相關(guān)功能，其研究成果也各有不同。其中武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的生態(tài)規(guī)劃研究［8］、廈門沿海岸線的生態(tài)規(guī)劃研究［9］、黃土塬區(qū)村級土地生態(tài)規(guī)劃研究［11］和汶川縣災(zāi)后生態(tài)規(guī)劃研究［12］在研究方法和研究成果上頗為相似，都運(yùn)用了GIS最基礎(chǔ)的可視化及分析功能進(jìn)行因子加權(quán)疊加。但是，陳小華和張利權(quán)在廈門沿海岸線的研究過程中選擇分區(qū)域進(jìn)行研究評價(jià)，在研究成果中，也將研究區(qū)域科學(xué)地劃分成不同功能區(qū)，形成了更加科學(xué)規(guī)劃方案;而趙兵以汶川縣威州鎮(zhèn)為研究對象，介紹了GIS在災(zāi)后重建中的應(yīng)用，為汶川縣縣域的災(zāi)后重建提供了決策依據(jù)。臺(tái)州市的生態(tài)規(guī)劃研究［10］則更加全面地運(yùn)用了GIS的強(qiáng)大功能，該研究中不僅運(yùn)用了空間可視化及分析功能，還運(yùn)用ArcGIS建立了空間數(shù)據(jù)庫，有效管理規(guī)劃所需的基礎(chǔ)資料;在研究過程中進(jìn)行了嚴(yán)格的功能區(qū)劃分，明確了臺(tái)州市生態(tài)系統(tǒng)類型的結(jié)構(gòu)及其空間分布特征;在研究成果中，依據(jù)ArcGIS強(qiáng)大的制圖功能繪制了不同類型的專題圖，包括現(xiàn)狀專題圖和規(guī)劃專題圖等，使規(guī)劃方案更加直觀，更具操作性和可行性。與此類似的還有Ibra-himBaz［16］等人運(yùn)用ArcGIS所進(jìn)行的伊斯坦布爾生態(tài)規(guī)劃研究。嘉善縣魏塘鎮(zhèn)生態(tài)規(guī)劃研究［13］、孝感市的生態(tài)規(guī)劃研究［14］和哈爾濱市郊的生態(tài)規(guī)劃研究［15］中都介紹了GIS和其他技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。在哈爾濱市郊的生態(tài)規(guī)劃中，研究者在數(shù)據(jù)收集分析、功能區(qū)劃分、制作專題圖以及得出規(guī)劃方案的過程中，綜合運(yùn)用GPS、RS和GIS技術(shù)，并且建立了DEM數(shù)字高程模型，通過定性分析，最終做到對景觀的定量規(guī)劃。從該研究案例可以看出3S技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)成功地應(yīng)用于城市及區(qū)域生態(tài)規(guī)劃中，并且發(fā)揮了重要作用。與此類似的研究還有劉洪岐［17］等人基于RS和GIS的北京市生態(tài)規(guī)劃研究。GIS在城市生態(tài)規(guī)劃領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟和完善，但是，目前的研究還存在以下不足:首先，現(xiàn)有技術(shù)所支持的數(shù)據(jù)精度尚不理想，大多數(shù)誤差大于1m［18］，因而還不能應(yīng)用于小尺度范圍、高精度要求的規(guī)劃設(shè)計(jì);其次，由于環(huán)境統(tǒng)計(jì)的深度及廣度也不盡人意，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的缺乏更使得基于GIS的生態(tài)規(guī)劃決策支持系統(tǒng)不能充分發(fā)揮作用，這些都制約了生態(tài)規(guī)劃的發(fā)展。
前景展望
在城市生態(tài)規(guī)劃工作中，GIS功能多樣的分析技術(shù)為規(guī)劃提供了更具科學(xué)性、效率更高的決策依據(jù)，其應(yīng)用也逐漸趨于成熟和完善，效益十分明顯。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)精確度的不斷提高，小尺度范圍、高精度要求的區(qū)域生態(tài)規(guī)劃將成為研究的熱點(diǎn)。并且，隨著歷史數(shù)據(jù)的積累，GIS的動(dòng)態(tài)分析和模擬功能將發(fā)揮更大的作用，通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，尋找變化規(guī)律，模擬景觀未來的發(fā)展動(dòng)態(tài)，因勢利導(dǎo)，根據(jù)趨勢實(shí)現(xiàn)城市和區(qū)域的動(dòng)態(tài)規(guī)劃。
