地理信息系統對風景園林規劃作用

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摘要：隨著我國風景園林建設的發展，精確的地理數據對設計者合理分析場地科學規劃起著至關重要的作用。本研究闡述了應用地理信息庫、MODIS系統、3D立體模型等地理信息系統的應用對風景園林規劃的生態目標、安全目標的影響，展示了地理信息系統對園林規劃的必要性，以期提升風景園林規劃的科學性、合理性，保護園林生態環境，提高園林安全系數，為地理信息系統在風景園林規劃實踐中的應用提供一定理論支持。

關鍵詞：風景園林；規劃設計；地理信息系統

1研究背景

隨著城鎮化建設加快、城市自然格局被割裂、空間破碎化現象嚴重[1]。對此，國家提出要做到“加大治理力度，實現提質增綠”，以生態、安全為發展標準，科學合理地進行風景園林規劃。隨著城市發展、人們生活水平的提高，現代園林也在不斷發展。傳統風景園林設計主要注重地形、植物、建筑、水體，然而現代風景園林規劃又加入了生態保護、調節小氣候、人文歷史等因素，疊加社會、經濟、環境三方面的功能。設計要素的逐步增多，對風景園林規劃的從業者來說是一個巨大的挑戰。在傳統的風景園林規劃過程中，規劃設計人員與專家學者憑借專業知識、工作經驗、場地實測等對景觀場地進行用地分析，但在面對地形復雜多變或有輻射的危險地區進行景觀設計時，難以進行實地觀測，體現了傳統規劃方式的局限性。而且我國大多數的規劃設計部門都沒有建立地理信息系統數據庫，極少部分擁有園林數據庫的部門彼此之間也沒有做到數據互聯互通，導致一些科研項目在需要數據分析時，只能耗費大量人力物力去收集，或實地測量后再對數據進行整理分析。所以，利用地理信息系統建立地理信息數據庫，輔助風景園林規劃，是必要且迫切的。

2地理信息系統對風景園林規劃的意義

地理信息系統是運用航空器和衛星的多個傳感器、攝像機、數字掃描儀和激光雷達遠距離記錄目標物的電磁波特性對目標物進行數據采集，通過對航空照片判讀，建立環境數據模型，將綜合性探測技術與地理數據、社會環境相結合，進行數據可視化分析，從而揭示出場地的特性。例如地理信息系統中的MODIS，就是基于光譜識別模式的信息提取方法，對植物、氣候、土壤變化情況進行觀測，利用不同波段的光譜亮度值進行像元的自動分類。而且MODIS系統觀測數據更新穩定且數據更新時效性高，通常每2天進行1次。可利用其數據反饋，分析在特定時間內建設場地的環境變化。MODIS系統專門為地表物體反饋設計了7個波段，利用地物的反射光，包括紫外光、可見光、近紅外光的光譜特性的曲線直觀表達出來，分析規劃植物生長適宜環境、棲息地，做到數字化、可視化管理[2]。其中，可見光中綠色波段對區分植被類別十分敏感，紅色波段對植被覆蓋度、植被生長狀況十分敏感，可反映土壤鹽漬化、土地退化狀況、植被覆蓋情況。在園林建成后期的養護、修復、調查和保護中也有運用，如利用地理信息系統中的可見性色譜分析功能，監測不能及時養護、植被的成活率低的地區，對植被、古樹名木生長狀況進行實時監測，對日后發展狀況進行預見性分析，提高植被的成活率，確保養護效果。所以MODIS系統對于風景園林規劃中的植被選擇、后期養護具有指導意義[3]，為風景園林規劃提供了豐富的數據資料。MODIS系統用于對項目建設用地的地理數據、現狀資源、環境容量進行系統化的評價分析，建立3D立體模型，達到數據可視化、系統化。全面掌握城市園林景觀規劃的現狀環境特征，在場地選址時能夠對場地質量、地形情況進行數據分析，降低風景園林規劃勘探難度。在區域數據需要調整和更改時，只需要修改數據庫中對應的地理信息或相關分析模型即可，不僅節省使用者的時間和操作步驟，還能夠盡快地查看其修改結果，提高了反饋信息的速度和決策分析的精準度，有利于風景園林規劃方案的設計。MODIS系統還可以依據生境退化程度來評價植物生長、棲息地質量。同時對水污染、土地污染等生態威脅因子進行疊加分析。再根據初期的場地評估結果，對場地總體規劃及環境建設要求進行基礎構建，同時面對生態環境、功能承載、服務對象等方面的復雜性，選擇不同的方式進行保護，能最大程度地減少人類活動對園林生態安全造成的負面影響。確定風景園林規劃的生態、安全兩個目標導向，實現利用地理信息系統完成對風景園林規劃中的地形、植物等關鍵因素統籌規劃的目標。

3地理信息系統在實現風景園林規劃兩大目標中的實際作用

3.1生態目標

在維護場地原有生態環境的基礎上，加強風景園林規劃對園林生態系統服務的指導，計算生態阻力值的大小，通過地理信息系統，對主要與地表覆蓋類型、人為干擾因素的提取與計算，對建設場地的生態功能進行合理性量化分析，根據地形、道路、氣候、植物等要素進行科學合理的規劃，營造舒適的生態環境[4-5]。運用地理信息系統獲得基礎影像數據，需要利用軟件進行幾何校正和大氣矯正，達到精度要求，輸入到軟拷貝系統，將同一個空間中捕捉到的景觀單項因子中的兩個以上疊加在一起。例如地理信息系統將反映降雨量的雨量線制成雨量線圖，與地理位置上照片關聯，與相同區域的其他圖層進行疊加分析，判斷出哪塊水域在一年中的那些時間段河流枯涸或雨洪危機。通過有限數量點的數據，估計出整個地表的特征，進行景觀生態修復設計，引種鄉土植物[6]，在植物景觀設計中，注重發揮速生樹種及自播野花的特點，形成多樣的群落結構，涵養水源，預防干旱，利用植被設計調節小氣候，預防雨洪，或體現地域特色，形成疏林、喬灌、野花、草坪、水生植物的復合植物景觀層次[7]。或者利用緩沖區分析技術進行定量分析，實現可達性數字化分析，為實現綠地設計提供了一個可視化的工作平臺，模擬場地的真實效果，可對場地空間布置、地勢特征、道路原有框架、現有建筑組合布局、植物種類配置、周邊環境、植被數量、植物群落構成等進行直觀的圖像反饋，展示規劃多角度的細節。可通過建立空間模型，設定飛行路線，實現三維動態漫游，真實反映生態環境狀況。讓規劃設計人員對整個環境的發展變化有一個直觀、清晰的了解，因地制宜進行設計，適地適樹進行配置分析、視線分析等，確保游憩時的舒適性，例如把適宜表現山地形態特征的園林小品布置在地勢較高的地帶造景，或依據地形地勢進行功能分區。針對綠色空間覆蓋變化，可利用地理信息系統中的擴展速度、擴展系數，分析綠色空間在時間序列上的面積變化；利用矩陣分析綠色空間面積變化速率，進行綠色空間轉換分析。例如調查城市的綠色空間在一定時間內的演變狀況，獲取能夠有效反映植被覆蓋的植被指數、歸一化植被指數（NDIV），得出其變化趨勢曲線，選取重要節點進行綠色空間分析[8]，使規劃設計人員了解原有植被生長速率、景觀效果、生態環境，通過風景園林規劃達到生態修復的作用，便于人類活動和生態環境的協調發展。

3.2安全目標

隨著經濟的發展，城市化進程的加快，產生了一系列氣候問題，導致了自然災害的頻繁發生。需要地理信息系統實時檢測氣象、交通、地理、建筑等多方面信息變化，利用拓撲分析、緩沖區分析、空間統計分析、可達性分析，對園林綠地的防災避險功能進行布局、面積的計算，使用地理信息系統的監測功能，對城市綠地進行防災預演及災難預警分析[9]。例如，MODIS數據可對園林火災的災前、災時、災后進行監測，提高城市安全性[10]。對項目地塊防災避險進行科學理性的分析，依據分析結果建立應急預案，提前計算出應急反應時間，對文化古跡、古樹名木等歷史文物制定應急響應方案，在災難發生前進行避險設計。例如針對可能發生的災難例如火災，選擇不易燃燒的、防火能力強的植物種類，如刺槐、核桃、火炬樹、紫穗槐、五角楓、臭椿、山楂等。根據各場所要求的功能，來決定植物種類、規模以及配置模式等，發揮出園林的防災避險功能，進一步保障城市安全[11]。可利用地理信息系統的MODIS環境質量監測、污染源監測功能，對一氧化氮、一氧化碳、PM2.5等進行監測，利用監測數據進行樹種選擇[12]，發揮植物對大氣污染的凈化作用。例如，構樹、海棠、加拿大楊、刺槐、白蠟、女貞、垂柳、樟樹等對有害氣體有吸收轉化作用。在園林道路規劃設計中，地理信息系統以數字地圖作為依據，通過對地塊周圍環境、人流方向、交通便捷程度，進行監測分析，科學地規劃布局；將人工設計與生態環境相協調，監測場地的污染情況及相關動態數據，通過對易污染地區進行網絡建模，利用風景園林規劃增加場地安全性，減少有毒有害物質產生。例如河道景觀周邊工廠進行污染排放，利用地理信息系統模擬計算出污染物沿河道直徑、坡度擴散的路徑、污染物的數量度、速度限值，使得防污模擬更加精確。動態監督養護管理工作實施效果，科學地監督綠地建設，進行綠地評價考核。

4結語

從城市與園林協同發展角度入手，利用地理信息系統的模型模擬與計算分析方法，對生態、安全兩個目標進行分析。設計人員把握場地建設要求的基礎情景，利用地理信息系統進行資源整合、數據分析，從而得到不同的風景園林規劃方案，為科學技術與風景園林規劃協同提供更加科學、精準的手段。但在實際使用中尚存在一些局限性，更偏向于理論上的融合，缺少實際上的運用。未來希望加大地理信息系統在風景園林專業中的推廣，利用地理信息系統的大數據分析，更加全面地評估市民的需求，提升風景園林規劃的科學性與合理性。

作者:秦慧彬 張鴻翎 單位:內蒙古農業大學