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摘要:在數字化時代，掌握GIS基礎理論和技術技能對城鄉規劃專業學生非常重要。通過對目前城鄉規劃專業設計類課程現狀進行分析，結合社會對專業人才的需求分析，將GIS課程融入城鄉規劃專業總體規劃和詳細規劃設計課程中，在課程設計中通過分析技術嵌入，課程內容整合不斷提升學生的專業素質和畢業后的發展能力，從而推進城鄉規劃GIS課程的改革與創新。

關鍵詞:GIS課程;規劃設計類課程;城鄉規劃專業

0引言

隨著智慧城市、數字城市等新的城市理念的提出以及“多規合一”國土空間規劃時代的來臨，信息技術在城鄉規劃專業的應用愈加廣泛，并且對規劃師提出更高的技能要求。城鄉規劃以城鄉物質空間為核心，主要處理城市發展過程中的空間關系，而信息技術中75%數據具有某種形式的空間信息。地理信息系統GIS(GeographicInformationSystem)是一種重要的空間信息技術系統，能夠處理整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據，具有很強的進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的能力，因此未來城市規劃的手段和方法必將深受其影響。近年來，很多規劃類科研院所和高等院校越來越重視GIS的教學和研發，而且重點對于這些和規劃緊密相關的技術，更加注重的是在規劃領域如何有效利用這些技術，并輔助解決特定的規劃問題。我國的城市規劃體系主要包括城市總體規劃和詳細規劃兩大層面，城市規劃設計類課程教學包括總體規劃和詳細規劃相關的核心課程，因此將GIS相關技術引入在此類專業主干課程教學有著典型的引導意義。

1城鄉規劃專業設計類課程現狀和需求

城鄉規劃專業設計類課程在課程體系中所占比例很大，主要是針對實踐的設計案例，展開設計和規劃編制，具體包括《城市總體規劃設計》《控制性詳細規劃設計》《居住區規劃設計》等課程［1］。全國高等學校城鄉規劃專業教育評估標準指出，學生應掌握信息技術類課程中CAD和GIS的基本知識，初步具有計算機操作的基本技能，并使用相關專業軟件進行規劃圖紙繪制。標準的提出是讓學生掌握相關信息技術手段來輔助規劃設計，并加深對專業課程的理解，但是在實際教學過程中發現，首先單一的信息技術類課程并未與核心設計課程做好銜接，教學效果較差。其次，在實踐項目操作中傳統的CAD平臺仍是首選，CAD擁有強大的制圖表現能力，但不具備空間分析功能，因此在面對復雜的規劃決策、分析問題時，不能提供相應支持。目前城鄉規劃專業對于此類信息技術類課程的教學還基本停留在課程本身，想要取得更好的教學效果，應當與其他課程進行融合［2］。本文試圖探討設計類課程與GIS的融合，使得原本單一的課程能在規劃設計和規劃研究中得以延續，特別是總體規劃和詳細規劃類課程［3］。可以嘗試對專業核心設計課進行“模塊化”劃分，以專業設計課程為主模塊，將GIS技術作為子模塊，穿插到主模塊的設計和分析中，一方面加強學生對子模塊的練習，另一方面，也加深了對設計課程的理解。

2城市總體規劃應用

城市總體規劃是城市在一定時期內發展的機會和各項建設的總體部署，是規劃編制工作的首要階段，也是后續詳細規劃編制的依據［4］。總體規劃具有戰略性的指導意義，主要進行城市未來發展方向、規模、性質等城市布局問題的分析、評價和預測，這和GIS在某些功能上是類似的，而且GIS強大的空間分析功能還能為總體規劃提供新的思路和方法，因此在總體規劃教學過程中讓學生掌握新的規劃分析的技術方法非常重要［5］。

2．1城市地理數據采集

在總體規劃的過程中，數據采集是前提，城市用地的規劃和建設離不開各種地理數據的支持，而GIS技術可以有效從多種途徑獲取較準確的數據資料［6］。在教學過程中，可以引導學生學習從多種渠道獲取多源數據，也可以對常見數據進行轉換使用，例如學習CAD數據和GIS數據互相轉換，或者進行帶有坐標信息的非空間數據(Excel等文本數據)的空間化。也可以配合遙感影像來分析城市布局的合理性，并進一步計算建筑容量、人口密度等各項技術經濟指標，更加有效確定用地性質。

2．2數字地形建立

地形分析在總體規劃中是一項基礎工作，是合理進行城市空間布局的前提，目前規劃人員大多基于二維環境開展此項工作，隨著技術的進步，在三維環境中開展規劃也越來越普遍。GIS的DEM(DigitalElevationMode，簡稱DEM)數字高程模型就是一種可以快速構建地形地貌、建筑和空間環境的方法，具有很大的優勢，這基于傳統的CAD是很難實現的。在構建好規劃區的數字模型后，還可以利用后續各種高程分析工具讓學生對規劃區進行深度的分析和把握。

2．3地物影響范圍分析

GIS中的緩沖區分析是指在根據點、線、面地理要素實體，自動建立周圍一定范圍的多邊形，用于表征實體對鄰域的影響范圍，一般有點緩沖區、線緩沖區和面緩沖區三類。這樣的量化分析能夠很好解決諸如計算公共設施的服務半徑，劃定高壓線、河流等保護區范圍和綠地范圍等規劃問題。

2．4用地適宜性評價

城市用地適宜性評價是總體規劃一項非常重要的前期工作，主要對交通、地質、經濟和環境等因子進行單項用地適宜性評價，然后利用疊加技術綜合生成最后的評價性結果，在規劃領域，俗稱“千層餅模式”。單項用地適宜性評價過程中，涉及地形、交通等多個評價項目，借助GIS的相關空間分析方法例如坡度、坡向分析，重分類分析等是可以快速在軟件平臺上得出單項的評價圖，進一步綜合分析提取出適宜建設的用地，對城鄉建設用地的選擇具有直接指導意義。

3城市詳細規劃應用

城市詳細規劃相對于總體規劃而言是處于微觀層面的，在總體規劃的基礎上，需要對不同性質的用地做具體的組合安排和規劃設計，并對規劃區的各個地塊的如用地性質、建筑密度、容積率等各項控制性指標做詳細規定，進一步為未來規劃管理提供具體技術支持。在詳細規劃的編制中，傳統的CAD在技術方面已經相當成熟，在此基礎上，若能讓學生恰當應用GIS技術作為補充，可以起到事半功倍的作用，并且大幅度提高學習效率。

3．1公共服務設施選址

選址問題一直以來是規劃關注的重點問題，規劃中的選址對象范圍非常廣泛，隨著經濟社會的發展，越來越多的因素會影響選址的結果，如何科學確定選址對象也變得越來越重要。結合GIS空間方法選址，可以將與選址相關的空間數據與屬性數據結合，迅速靈活地對這些數據進行分析，從而降低選址分析的難度，進一步提高選址工作的效率。

3．2開發強度指標計算

在詳細規劃編制過程中，需要計算大量的經濟技術指標，例如建筑密度、容積率、建筑高度和綠地率等，傳統方法耗時耗力，若可以借助GIS空間數據庫和屬性表的計算功能，能夠方便快速的得到統計結果。在實際教學中，可以選取一種經濟技術指標，例如重點對比CAD和GIS兩種方法計算容積率的過程，讓學生實際操作，對比感知兩種方法的優缺點。

3．3三維空間場景模擬

GIS的優勢在于快速的大范圍的場景模擬，提供的二維半建模的方式可以快速、大規模地拉升出立體建筑。因為在數據格式方面可以很好的兼容傳統建模軟件，所以可以嘗試讓學生和熟悉的建模軟件結合使用，共同分析在整體方案中的角色。

3．4視域分析

利用GIS視域分析功能，規劃人員可以分析點的市域范圍，以及點的可視情況。此項功能不僅可以用于建筑上，還可以很好的應用于景觀規劃中，讓學生感受三維GIS技術可以極大提高規劃的科學性。除去“模塊化”的學習以外，在設計課程一開始就應有意識安排融入GIS的制圖和建庫城鄉規劃編制的各階段成果主要是圖件、圖表和文字資料三種類型，一般情況下，圖件數據由CAD+PS共同完成，圖表等由Excel軟件分析，文字資料主要用Word進行處理。這些傳統手段具有很強的針對性，但是從另一個方面看，數據的整合和管理是相對獨立的，在后續的分析過程中也不是很方便。相比傳統方法，GIS可以構建圖形和屬性數據相結合的模式。同時GIS制圖還有其他獨特的優勢，例如圖例的自動生成和更新，自動標注的快速實現等，基于GIS平臺對傳統數據例如CAD數據能夠很好兼容，在此基礎上，充分應用其制圖優勢，實現規劃成果的創新。通過建立總體規劃和詳細規劃的數據庫，統一各規劃要素和現狀要素圖層數據到同一坐標系下，并導入相應的法定圖則，實現規劃“一張圖”系統。

4應用實例

控制性詳細規劃中經常需要對現狀容積率進行統計計算，用來輔助規劃容積率的計算，這項工作若在傳統CAD平臺進行效率很低且費時費力，借助GIS技術可以較輕松高效完成，大大提高工作效率。具體的分析思路如下:1)導入建筑CAD數據并賦予其層數屬性。使用“要素轉面”工具，設置合適的閉合容差，將CAD數據中的面要素轉換為GIS中可以處理的shapefile格式，注意需要根據空間位置傳遞CAD數據的標注屬性，即層數標記。2)疊加建筑和地塊圖層，計算建筑面積。統計每個地塊的容積率，需要知道每個地塊內有哪些建筑，使用疊加分析下的“相交”工具，求建筑和地塊要素的交集部分，相交的結果共同擁有兩個要素的所有屬性，基于屬性表計算功能，利用基底面積和層數計算總建筑面積。3)計算地塊的容積率。相交后的建筑具有現狀地塊的編號屬性，使用屬性表分類求和可以計算各類建筑的建筑面積，進一步匯總每一個地塊的總建筑面積。連接地塊屬性表，通過總建筑面積和地塊面積計算容積率，最后用可視化的形式表達出來。在教學過程中，經常會有學生反映，按照給定的步驟一步步實施可以順利的完成一項規劃分析任務，但一旦脫離步驟就記不住具體的分析流程，還有一部分學生反映，根據案例中提供的分析問題和數據知道該如何解決，但是更換數據之后就不知道該如何分析。出現這些問題的根源在于沒有掌握解決規劃分析問題的真正思路，所以要強調的是解決問題的思路比解決步驟重要。首先在原理類課程中講授與編制規劃成果相關的概念和應用范疇，在信息技術類課程中實際演練基本操作步驟和設計，最后，在專業設計類課程中融入相關技術，指導學生使用新技術方法完成規劃設計，實現規劃成果的創新。

5結語

在新形勢下城鄉規劃教學面臨新的機遇和挑戰，GIS以其強大的空間分析能力為規劃教學提供新的技術和思路，上述應用實例很好的說明了GIS為規劃教學和學習提供了一個理性分析的平臺。對教師而言合理的GIS空間分析技術的“模塊化”穿插教學，幫助學生加深對規劃相關知識的理解，有效地提高了教學的質量和效果，而從學生角度出發，打破常規的技術方法大大提高了學習興趣，能夠打開思路深入思考、分析方案的合理性和科學性。就GIS這門學科本身而言，是一個知識點繁雜，體系龐大的體系，專業要求的不同必然導致學習重點的差異，因此引導學生在傳統設計類課程中構建“GIS+CAD”城鄉規劃新技術，掌握解決問題的思路方法，培養科學理性的思維方式尤為重要。這是如今城鄉規劃教育領域探索和努力的方向，也是新時代對城鄉規劃專業教育的必然要求。

作者:許璟 朱國興 單位:黃山學院旅游學院 黃山學院建筑工程學院