地理信息在城市中的设计与应用

摘要：综述城市规划的目的、内容以及GIS的生产、发展，着重探讨了GIS在城市中的应用。

关键词：

地理信息系统；计算机系统；城市规划；空间数据库。

中图分类号：TU98 文献标识码： A

（一）组件式GIS的研究

建立一个小型的GIS己不是一两个人所能完成的，数字地球的建立更是一个极为庞大的工程，需要全世界各地的人们参与。因此，把庞大的GIS软件系统分解成可按应用需要组装成“定做系统”的GIS“元件”,怎样将这些GIS“元件”通过标准的系统环境(如OLE和OpenDOC)与其它非GIS的“元件”嵌接，有效地实现系统合成，自然就成了GIS的研究方向。一旦实现了这一步，全世界的人都可以参与GIS的建设，完善数据库，建立丰富的元件库，用户可根据需要拼装调用。这种组件式的GIS的各元件或数据应该是分布式的存贮，通过分布式对象管理系统进行管理。

与多媒体技术的结合

多媒体技术正在进入GIS中，以改善GIS的数据采集、数据处理以及成果表达与输出的效能，发挥声、像等多媒体的应用。目前，图形图像的立体显示己成功地融入数字摄影测量系统(DPS)中，DPS与GIS的集成和多媒体技术的应用将把我们感兴趣的东西变成一个虚拟实体，我们可以通过GIS的输出系统用视觉、听觉、触觉、嗅觉等来感知它。

（二）GIS面临的问题

(1)认识问题

国家和地方政府对GIS建设的基础投资太少，没有从战略上提出一个GIS发展构想，没有把GIS建设提到一个应有的高度。而在美国，信息高速公路、数字地球却是总统、副总统提出，并以政府文件形式下达。科索沃战争给我们一个警示，必须高度重视GIS的作用。

(2)人才问题

GIS产业对人才不仅有一个量的要求，还要有一个质的要求，这种人才不仅要有过硬的专业知识，还要有广博的知识面，不仅要懂得自然科学知识,还要懂得相当的社会科学、软科学知识。政府部门要拥有高素质的GIS人才,才能有效地利用GIS进行管理和决策。

(3)数据质量问题

影响GIS数据质量的因素千头万绪，名目繁多，存在许多不确定性，导致数据质量不好控制，给建库带来很多不便。进入数据库的数据质量过高,则是浪费;反之，质量偏低，则达不到要求，可能造成严重的后果，把握适度质量有一定难度。

(4)安全问题

特别是基于因特网的GIS,要非常注意数据的保密性。而GIS中庞大的数据要逐一核实其对外是否符合国家安全是一件很困难的事，一旦出了问题，可能造成严重后果。

（三）2GIS在城市规划与管理中的应用

在城市规划与管理中，根据数据来源不同，建设基础地理信息库的数据体系可以建立如下10类基础地理信息库：

（1）1：500、1：1000数字线划图（DLG）数据库

（2）小比例尺彩色（或假彩色）数字正射影像（DOM）数据库（缩写而成）

（3）地下综合管网数据库

（4）控制测量成果数据库

（5）分区规划数据库

（6）道路红线数据库

（7）道路现状数据库

（8）用地现状图数据库

（9）用地规划图数据库

（10）规划审批数据库

四GIS子系统可分为基础数据生产系统和基础地理信息数据管理系统。

2.1基础数据生产系统

基础数据生产系统包括地形图矢量化数据，影像数据、专题图数据等多源数据的采集、更新、编辑、质量检查和入库，最后生成带拓扑特征和属性约束的，标准编码和合理分层的地理数据，既能满足空间分析，又能满足制图的要求。数据生产子系统是基础地理信息系统的数据输入部分，是基础地理信息系统分析和查询的前提。

基础数据生产中的数据来源主要包括：基础测绘得到的地形图数据，竣工测量和修测补测数据、正射影像图数据、属性数据等。

2.2基础地理信息数据管理系统

基础地理信息数据管理系统管理的数据主要有DLG数据、DOM数据、地名数据、道路红线和道路现状数据以及相关的元数据。系统利用空间信息系统技术对基础空间数据进行输入、编辑、管理、查询、空间分析和制图输出等功能，实现相关行业信息的有效管理，为用户提供快捷方便的信息服务。

其内容包括：

（1）规划管理。包括报建管理、规划实施管理、规划成果管理等。

（2）城市管理。针对不同的用户有非空间性管理系统：包括人事、财务、银行、票务等；有空间性管理系统：包括交通、管线、环卫、灾害、旅游等。

例如：在消防中起 的作用；地理信息系统以其形象直观、操作灵活、功能强大等特点，在许多领域得到广泛应用。它将几何数据与属性数据完美的结合起来，将传统的数据库带入可视化空间，为用户提供了清晰而形象的图形界面。城市消防地理信息系统可为消防部门提供城市市域图的显示、查询、定位，消防中队的情况、分布与辖区信息，消防设施的分布与状态信息，为消防部门迅速排除险情提供诸如最短路径分析等辅助决策功能。

1） 城市规划、建设与管理 我国的城市规划成就辉煌，但城市规划的现状却并不总是令人满意；在城市各种基础设施建设中，事故时有发生；城市建设的市场不规范，许多问题急待解决；城市交通、土地、水资源、能源、灾害管理和决策的水平急需改善和提高。为寻求解决这些问题的对策，广大城市规划师和城市决策者迫切希望能够更完整、准确和全面地把握城市及其周边环境的动态空间特征。2） 城市化与城市可持续发展我国1999年的城市化水平已经达到30.9%，进入了城市化的快速发展时期。城市化是社会经济发展的必然趋势，它将给社会发展带来新的机遇，从而提高我国的总体国力和现代化水平，但城市化同时也将带来一系列问题[3，4]，如空间布局混乱、人口膨胀、环境危机、资源危机、耕地浪费、交通堵塞、灾害加剧和人居质量恶化等。为了缓解这些危机，必须及时准确地掌握相应的空间信息。

五GIS在供水系统中的应用与发展

目前，GIS在国内供水系统中的应用集中在输配水管网的日常管理中，如上海、深圳、唐山 等城市。天津大学环境工程系也曾根据供水企业的要求，先后以北京大学的Citystar和中国 地质大学(武汉)的MAPGIS为软件开发平台，建立了城市供水管网管理系统，实现了供水管网 图形数据和属性数据的计算机录入、修改；对管线及各种设施进行属性查询、空间定位以及定性、定量的统计、分析；对各类图形(包括管线的横断面图和纵断面图)及统计分析报表显示和输出；除此之外，还为爆管、漏水事故的抢修、维修提供关闸方案及相关信息，从而基本实现了供水管网的信息化管理。通过GIS的集成，使管网图形库、属性数据库及外部数据库融为一体，不仅图文并茂、准确高效，而且易于动态更新，从而大大提高了管网管理工作的效率和质量。

当然，GIS应用于供水系统所产生的功效还远不止于此。就GIS本身而言，对空间数据的管理只是最基本的功能，而更深刻的内涵在于GIS的空间分析、模型分析所产生的信息，能够对 自然过程或决策方案进行模拟和趋势预测，以便从中选择最优方案，避免管理和决策的失误。

因此，GIS在供水系统中的应用，就不能仅仅作为一个图形库和数据库只是停留在管网日 常管理的水平上，还应该利用GIS分析、模拟与预测的强大功能，与专业理论、方法相结合，进行深度开发，为管网规划设计、建设施工、各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持。

此外，GIS的空间分析、网络分析还可用于管道施工、管网维修预案和管网事故抢修决策等 方面。如在管网建设施工中，利用GIS的缓冲区(Buffer)模型，对将要敷设的管道进行缓冲区分析，并将计算出的缓冲区与数字高程模型迭加，计算其工程土方量。

结束

我们相信，未来若干年空间数据采集和GIS技术将会有新的更大的发展，从而给城市空间数据生产和GIS应用增添新的生命力。参考文献

[1] 建设部“跨世纪中国城市发展战略”课题组，经济全球化与中国城市发展对策，城市规划，1999（7）[2] 吴良镛. 城市世纪、城市问题、城市规划与市长的作用. 城市规划. 2000（4）[3] 李秉仁. 关于我国城市可持续发展若干问题的思考. 城市发展研究. 1999（4）