小议GIS分析在山地校园规划中的应用

摘　要:结合江苏省农林职业技术学校高庙校区的建设,介绍了将GIS软件应用于山区地形的分析。提出在复杂地形下运用新的技术手段给设计提供更加科学直观的依据,丰富了山地校园规划设计的思路和手段。

关键词:山地:校园规划:GIS

中图分类号:TU984.14

文献标识码:B

文章编号:1008-0422(2010)01-0070-03

1　引言

随着高等教育事业的发展和国家土地政策的日益从紧,利用城市周边的山地建立新校区成为越来越多高校的选择。而山地校园规划有着不同于平原地区的特点,需要对现场更加细致的调研和分析,对设计师的场地处理能力也提出了更高的要求。

GIS对于地形有着较强的建模能力,能对地形不同特征加以精确分类和分析。目前,我国规划设计单位多将GIS应用于大范围的风景区规划和建设项目选址,或者仅仅应用于数据的管理和分析,对GJS的地形分析功能应用于类似山地校园这样的中小等级建筑群规划中尚不多见。

笔者在参与的江苏农林职业技术学院新校区设计中部分应用了GIS的地形分析功能,对场地地形进行了较为详细的分类,为设计取得了更加科学和直观的依据,取得了较好的效果(图1)。

2　GIS地形分析功能简介

2.1　GIS技术含义

地理信息系统fGeographic InformationSystem,简称GIS),是一系列用来收集、存储、提取、转换和显示空间数据的计算机软件工具,它使用空间的、描述性的图表。来定义如山脉、湖泊或道路等真实世界的特征,能模拟多维空间的实际效果。

2.2　GIS地形功能及应用

2.2.1　GIS的建模功能

GIS有较强的地形建模功能,有栅格模型和不规则三角网数据(TIN)模型(图2)两种形式,栅格模型是以栅格组成的矩阵,每个栅格具有相同尺寸,并包含相应的空间地理信息,适合大范围地形建模:不规则三角网(TIN)模型的本质是空间拓扑矢量模型,它用连续的互不重叠的三角面来表示表面,可以精确、高效地表示连续的三维表面,但TIN模型数据量较大,不适宜大范围运用。本次设计由于规模不大,为提高精度,使用的是TIN模型。

2.2.2　GIS的地形分析

GlS提供了丰富的地形分析功能,主要有高程分析,坡度分析,坡向分析和表面分析等等,例如高程分析是将地面上具有相同高度信息的面域用同种颜色表示出来,相对于等高线图能更直观地反映面积概念,在某些高原地带,用于对大范围地区划分高原反应区有直观的效果;坡度坡向反映的是斜坡的倾斜程度和所面对的方向,这两个指标对建筑物的场地选择影响较大,经常用于建筑物的建设场地选择:表面分析可比较工程前后地表变化量,往往用于土方平衡,关系到工程的经济指标。 　 2.2.3　GIS的可视分析 　 可视分析也是规划中常常使用的方法和景观控制依据之一。在G1s分析中,常用的可视分析有以下三种:视线分析,指两点之间的可见区域:视域分析是不指定目标点的可视分析,用以判断区域内可见范围;视频分析,是指在多个视点情况下,叠加各视点的视域,统计空间中各点被看到的次数。

3　背景介绍

3.1　项目概况

江苏农林职业技术学院位于江苏省句容市,通过几十年不懈发展,原有的校园已不能满足学校发展的需要,学校在句容的高庙山区批下了包括原高庙中学校址的一块用地,用于新校区建设。这样既可以利用一部分原来的教学设施,也可以结合用地周边有良好的林地和茶场,以实现学校产学研结合的发展思路。新校区规划人住人数3000人,要求有独立的行政,教学,实验,生活,运动区域,校区占地约17hm2,总建筑面积55121m2。

3.2　场地现状

建设场地大体呈L形,是一处较典型的丘陵地貌,地表植被茂密且种类丰富,北部山林中还有不少白鹭栖息;区域东南部地势较低,有自然形成的湖泊和部分人工开挖水塘,自然条件十分优越;原有的校舍主要位于场地西南侧,建筑大体也依山而建(图4)。如何合理利用地形,最大限度地保护现有环境,成为设计师必须考虑的重点。

4　设计理念

4.1　功能分区

本次校园规划的难点之一就是如何处理新功能分区,场地环境及原有建筑三者之间的关系,最终形成一个统一的整体。首先就要充分了解各种分区对于场地的特殊要求:比如运动场地最好放在地势要平缓,和其他功能区有一定分隔的区域,避免干扰:教学区行政区要交通便利,且具有公共性,开放程度高,可以放在地势较低的,与外界交流便利的区域;生活区要保持一定私密性,可以放在地势较高,开放度较低的区域。另外新建建筑要结合老建筑,使最终规划尽可能紧凑,便于今后的使用和管理。

4.2　地形利用

山地地形的设计虽然含有诸多限制,但是合理巧妙地加以利用,却可以创造出不同于平地丰富的空间和视觉效果,还可以减少对于场地的破坏,降低工程造价。这样也需要对场地不同区块的性质做合理的分类:不同的坡向也可以限定建筑的类型,建筑顺应坡向也可以丰富建筑空间,提升建筑的气势:而不同的坡度对规划也有影响,比如坡度较大变化复杂的地方,不适宜布置大型建筑,可以稍加改造做成景观。

4.3　道路及水系 　 园区道路不应单纯注意平面上的构图美观,而宜结合高程图合理布置,适当的时候也可架桥开洞,提高运行效率,丰富空间层次。水系同样也是要以等高程图为参照,先确定可以布置水系的范围,再具体设计水系的构图,提高设计成果的可行性。

5　GIS分析及设计成果

5.1　数据生成及设计流程　为达成设计理念,我们将甲方提供的地形图高程数据输入到GIS软件,建立了地形模型,并通过三维分析工具分别取得了高程图,坡度图以及坡向图(如图4,5,6)。而设计的过程则是对所得图像进行再分类,并对各种因素综合考虑的结果(图7)。

5.1　功能分区

通过对高程的分析,可以发现整个地形大体呈北高南低,两侧高而中间低的现状。根据场地不同的高程,将场地分为三个层次(图8),地势较高的地方开放度低,地势较低的地方开放程度高,以此来作为学校教学和生活功能分区的重要依据。场地东北的最低部分,作为公共广场,全校的景观核心:地势较低且平坦的南部作为体育活动区,布置大操场和体育馆,与外部道路的便捷联系也使这一区域具有一定的社会公共性质:稍高一级的区域,主要作为教学楼和行政办公楼,对广场形成较强的围合感和向心力:而新建学生生活区主要分布于场地西北地块边缘的较高区域,私密性得到保障,

也和原有学生公寓连成一个带状生活区,而将后勤服务设施放置在生活带中段,一来减轻交通压力,方便两侧学生,二来也可以将生活区男女分开,便于今后的安排和使用(图9)。

5.2　地形利用

场地的坡度通过不同颜色的色块加以区别,用以区分建造的适宜程度,将不适宜建造的坡度坡向变化较大的地区用颜色区分出来,加以规避(图10)。行政楼布置在南向缓坡上,有利于大多数房间的采光,也增强了建筑物的气势;教学楼则位于朝东的缓坡上,我们采取在东面架空的手法,结合地形做出丰富的内庭院效果:地块中部新老教学区中间地块地形坡度变化较大,不宜建造,预留给道路和景观;而南部生活区内部地形变化起伏较大的区域,是老校区大多为二到三层的学生宿舍:我们尽量予以保留并见缝插针地布置一些小型运动场地和景观,以改善生活区的环境质量:体育场东面的自然坡地可以加以利用作为草坡看台,既减少了工程量,也增加了景观和生态效果。

5.3　道路系统及水体规划

场地东面有地势较高的外部道路,主入口选择离核心区较近的路段进入。逐步降低大约5m,和内部沿等高线设置的内环路相连,盘旋并逐步降低标高,最终和景观大道衔接,形成有平缓而又丰富的空间序列,同时自然地将行政教学区和生活区分开;西南部平坦的地势,平行于老教学楼的道路加以拓宽成景观大道,将教学区,体育运动区和行政办公区串联起来,形成贯穿整个场地的“一环一轴”的校园道路主线,到达各个建筑都十分方便快捷(图11)。

水体设计仅仅布置在地势较低处,沿景观大道将原有的人工池塘延伸到核心广场中心,形成景观水塘,所有的水系都采用了自然的驳岸,种植本土的亲水,伴水植物,体现出具有农林学院特色的乡土景观(图12)。

6　结论

山地校园规划设计方法一直为人们所关注,虽然长久以来人们对山地设计的场地利用给予高度重视,但仍然给人以主观和个人经验主义的印像,GIS的应用对比以往有以下几点优势:

1)可以方便地对地形进行精确的三维建模

2)提供了多种分析工具,结合现场调研对于地形进行精确分类:

3)具有丰富直观的可视化效果,有利于和甲方的交流。

但在本次设计中也存在一些遗憾,比如由于场地不太大,视线分析的作用没有体现:而GIS对土方平衡的测算也没有得到应用。

设计创作是个在实践中不断总结进步的过程,地理信息技术的应用给创作增添了新的手段,希望本案对当代的山地校园规划设计提供一些有益的参考。

(图2数据来源为:ArcGIS地理信息系统空间分析试验教程),其他图片均由都林国际南京公司提供)

参考文献:

[1]Masuda N,1andscape plannlngusing GlS:an educational p rog ram byGSD af Harvard University[J],landscapeResearch Japan,2001,64(3):212-215,

[2][美]约翰・・西蒙兹,景观设计学的场地规划与设计手册,[M],俞孔坚译,北京:中国建筑工业出版社2002.

[3]汤国安,杨昕,ArcGIS地理信息系统空间分析试验教程,科学出版社2007,

[4]涂慧君,大学校园整体设计,中国建工出版社,2007.

[5]阎瑾,赵红红,山地大学校园特色的创造一以湖北理工学院校园规划为例[J],规划师,2005(01)30-33.

[6]何镜堂,郭卫宏,马明华校园与山水共生一重庆工学院花溪校区规划设计[J],建筑学报,2005(11)15―17.