地理信息系統(tǒng)對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃作用

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摘要：隨著我國(guó)風(fēng)景園林建設(shè)的發(fā)展，精確的地理數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)者合理分析場(chǎng)地科學(xué)規(guī)劃起著至關(guān)重要的作用。本研究闡述了應(yīng)用地理信息庫(kù)、MODIS系統(tǒng)、3D立體模型等地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃的生態(tài)目標(biāo)、安全目標(biāo)的影響，展示了地理信息系統(tǒng)對(duì)園林規(guī)劃的必要性，以期提升風(fēng)景園林規(guī)劃的科學(xué)性、合理性，保護(hù)園林生態(tài)環(huán)境，提高園林安全系數(shù)，為地理信息系統(tǒng)在風(fēng)景園林規(guī)劃實(shí)踐中的應(yīng)用提供一定理論支持。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景園林；規(guī)劃設(shè)計(jì)；地理信息系統(tǒng)

1研究背景

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)加快、城市自然格局被割裂、空間破碎化現(xiàn)象嚴(yán)重[1]。對(duì)此，國(guó)家提出要做到“加大治理力度，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增綠”，以生態(tài)、安全為發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)合理地進(jìn)行風(fēng)景園林規(guī)劃。隨著城市發(fā)展、人們生活水平的提高，現(xiàn)代園林也在不斷發(fā)展。傳統(tǒng)風(fēng)景園林設(shè)計(jì)主要注重地形、植物、建筑、水體，然而現(xiàn)代風(fēng)景園林規(guī)劃又加入了生態(tài)保護(hù)、調(diào)節(jié)小氣候、人文歷史等因素，疊加社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境三方面的功能。設(shè)計(jì)要素的逐步增多，對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃的從業(yè)者來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的風(fēng)景園林規(guī)劃過(guò)程中，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員與專家學(xué)者憑借專業(yè)知識(shí)、工作經(jīng)驗(yàn)、場(chǎng)地實(shí)測(cè)等對(duì)景觀場(chǎng)地進(jìn)行用地分析，但在面對(duì)地形復(fù)雜多變或有輻射的危險(xiǎn)地區(qū)進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)時(shí)，難以進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，體現(xiàn)了傳統(tǒng)規(guī)劃方式的局限性。而且我國(guó)大多數(shù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)部門都沒(méi)有建立地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，極少部分擁有園林?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的部門彼此之間也沒(méi)有做到數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，導(dǎo)致一些科研項(xiàng)目在需要數(shù)據(jù)分析時(shí)，只能耗費(fèi)大量人力物力去收集，或?qū)嵉販y(cè)量后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。所以，利用地理信息系統(tǒng)建立地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，輔助風(fēng)景園林規(guī)劃，是必要且迫切的。

2地理信息系統(tǒng)對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃的意義

地理信息系統(tǒng)是運(yùn)用航空器和衛(wèi)星的多個(gè)傳感器、攝像機(jī)、數(shù)字掃描儀和激光雷達(dá)遠(yuǎn)距離記錄目標(biāo)物的電磁波特性對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過(guò)對(duì)航空照片判讀，建立環(huán)境數(shù)據(jù)模型，將綜合性探測(cè)技術(shù)與地理數(shù)據(jù)、社會(huì)環(huán)境相結(jié)合，進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化分析，從而揭示出場(chǎng)地的特性。例如地理信息系統(tǒng)中的MODIS，就是基于光譜識(shí)別模式的信息提取方法，對(duì)植物、氣候、土壤變化情況進(jìn)行觀測(cè)，利用不同波段的光譜亮度值進(jìn)行像元的自動(dòng)分類。而且MODIS系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)更新穩(wěn)定且數(shù)據(jù)更新時(shí)效性高，通常每2天進(jìn)行1次。可利用其數(shù)據(jù)反饋，分析在特定時(shí)間內(nèi)建設(shè)場(chǎng)地的環(huán)境變化。MODIS系統(tǒng)專門為地表物體反饋設(shè)計(jì)了7個(gè)波段，利用地物的反射光，包括紫外光、可見(jiàn)光、近紅外光的光譜特性的曲線直觀表達(dá)出來(lái)，分析規(guī)劃植物生長(zhǎng)適宜環(huán)境、棲息地，做到數(shù)字化、可視化管理[2]。其中，可見(jiàn)光中綠色波段對(duì)區(qū)分植被類別十分敏感，紅色波段對(duì)植被覆蓋度、植被生長(zhǎng)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(yǎng)護(hù)、修復(fù)、調(diào)查和保護(hù)中也有運(yùn)用，如利用地理信息系統(tǒng)中的可見(jiàn)性色譜分析功能，監(jiān)測(cè)不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)、植被的成活率低的地區(qū)，對(duì)植被、古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)日后發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行預(yù)見(jiàn)性分析，提高植被的成活率，確保養(yǎng)護(hù)效果。所以MODIS系統(tǒng)對(duì)于風(fēng)景園林規(guī)劃中的植被選擇、后期養(yǎng)護(hù)具有指導(dǎo)意義[3]，為風(fēng)景園林規(guī)劃提供了豐富的數(shù)據(jù)資料。MODIS系統(tǒng)用于對(duì)項(xiàng)目建設(shè)用地的地理數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀資源、環(huán)境容量進(jìn)行系統(tǒng)化的評(píng)價(jià)分析，建立3D立體模型，達(dá)到數(shù)據(jù)可視化、系統(tǒng)化。全面掌握城市園林景觀規(guī)劃的現(xiàn)狀環(huán)境特征，在場(chǎng)地選址時(shí)能夠?qū)?chǎng)地質(zhì)量、地形情況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，降低風(fēng)景園林規(guī)劃勘探難度。在區(qū)域數(shù)據(jù)需要調(diào)整和更改時(shí)，只需要修改數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)的地理信息或相關(guān)分析模型即可，不僅節(jié)省使用者的時(shí)間和操作步驟，還能夠盡快地查看其修改結(jié)果，提高了反饋信息的速度和決策分析的精準(zhǔn)度，有利于風(fēng)景園林規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)。MODIS系統(tǒng)還可以依據(jù)生境退化程度來(lái)評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)、棲息地質(zhì)量。同時(shí)對(duì)水污染、土地污染等生態(tài)威脅因子進(jìn)行疊加分析。再根據(jù)初期的場(chǎng)地評(píng)估結(jié)果，對(duì)場(chǎng)地總體規(guī)劃及環(huán)境建設(shè)要求進(jìn)行基礎(chǔ)構(gòu)建，同時(shí)面對(duì)生態(tài)環(huán)境、功能承載、服務(wù)對(duì)象等方面的復(fù)雜性，選擇不同的方式進(jìn)行保護(hù)，能最大程度地減少人類活動(dòng)對(duì)園林生態(tài)安全造成的負(fù)面影響。確定風(fēng)景園林規(guī)劃的生態(tài)、安全兩個(gè)目標(biāo)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)利用地理信息系統(tǒng)完成對(duì)風(fēng)景園林規(guī)劃中的地形、植物等關(guān)鍵因素統(tǒng)籌規(guī)劃的目標(biāo)。

3地理信息系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)風(fēng)景園林規(guī)劃兩大目標(biāo)中的實(shí)際作用

3.1生態(tài)目標(biāo)

在維護(hù)場(chǎng)地原有生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)風(fēng)景園林規(guī)劃對(duì)園林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的指導(dǎo)，計(jì)算生態(tài)阻力值的大小，通過(guò)地理信息系統(tǒng)，對(duì)主要與地表覆蓋類型、人為干擾因素的提取與計(jì)算，對(duì)建設(shè)場(chǎng)地的生態(tài)功能進(jìn)行合理性量化分析，根據(jù)地形、道路、氣候、植物等要素進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，營(yíng)造舒適的生態(tài)環(huán)境[4-5]。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)獲得基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)，需要利用軟件進(jìn)行幾何校正和大氣矯正，達(dá)到精度要求，輸入到軟拷貝系統(tǒng)，將同一個(gè)空間中捕捉到的景觀單項(xiàng)因子中的兩個(gè)以上疊加在一起。例如地理信息系統(tǒng)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(guān)聯(lián)，與相同區(qū)域的其他圖層進(jìn)行疊加分析，判斷出哪塊水域在一年中的那些時(shí)間段河流枯涸或雨洪危機(jī)。通過(guò)有限數(shù)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，估計(jì)出整個(gè)地表的特征，進(jìn)行景觀生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)，引種鄉(xiāng)土植物[6]，在植物景觀設(shè)計(jì)中，注重發(fā)揮速生樹(shù)種及自播野花的特點(diǎn)，形成多樣的群落結(jié)構(gòu)，涵養(yǎng)水源，預(yù)防干旱，利用植被設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)小氣候，預(yù)防雨洪，或體現(xiàn)地域特色，形成疏林、喬灌、野花、草坪、水生植物的復(fù)合植物景觀層次[7]。或者利用緩沖區(qū)分析技術(shù)進(jìn)行定量分析，實(shí)現(xiàn)可達(dá)性數(shù)字化分析，為實(shí)現(xiàn)綠地設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可視化的工作平臺(tái)，模擬場(chǎng)地的真實(shí)效果，可對(duì)場(chǎng)地空間布置、地勢(shì)特征、道路原有框架、現(xiàn)有建筑組合布局、植物種類配置、周邊環(huán)境、植被數(shù)量、植物群落構(gòu)成等進(jìn)行直觀的圖像反饋，展示規(guī)劃多角度的細(xì)節(jié)。可通過(guò)建立空間模型，設(shè)定飛行路線，實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)態(tài)漫游，真實(shí)反映生態(tài)環(huán)境狀況。讓規(guī)劃設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)環(huán)境的發(fā)展變化有一個(gè)直觀、清晰的了解，因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)，適地適樹(shù)進(jìn)行配置分析、視線分析等，確保游憩時(shí)的舒適性，例如把適宜表現(xiàn)山地形態(tài)特征的園林小品布置在地勢(shì)較高的地帶造景，或依據(jù)地形地勢(shì)進(jìn)行功能分區(qū)。針對(duì)綠色空間覆蓋變化，可利用地理信息系統(tǒng)中的擴(kuò)展速度、擴(kuò)展系數(shù)，分析綠色空間在時(shí)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(jìn)行綠色空間轉(zhuǎn)換分析。例如調(diào)查城市的綠色空間在一定時(shí)間內(nèi)的演變狀況，獲取能夠有效反映植被覆蓋的植被指數(shù)、歸一化植被指數(shù)（NDIV），得出其變化趨勢(shì)曲線，選取重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綠色空間分析[8]，使規(guī)劃設(shè)計(jì)人員了解原有植被生長(zhǎng)速率、景觀效果、生態(tài)環(huán)境，通過(guò)風(fēng)景園林規(guī)劃達(dá)到生態(tài)修復(fù)的作用，便于人類活動(dòng)和生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.2安全目標(biāo)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，產(chǎn)生了一系列氣候問(wèn)題，導(dǎo)致了自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生。需要地理信息系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)氣象、交通、地理、建筑等多方面信息變化，利用拓?fù)浞治?、緩沖區(qū)分析、空間統(tǒng)計(jì)分析、可達(dá)性分析，對(duì)園林綠地的防災(zāi)避險(xiǎn)功能進(jìn)行布局、面積的計(jì)算，使用地理信息系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)功能，對(duì)城市綠地進(jìn)行防災(zāi)預(yù)演及災(zāi)難預(yù)警分析[9]。例如，MODIS數(shù)據(jù)可對(duì)園林火災(zāi)的災(zāi)前、災(zāi)時(shí)、災(zāi)后進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提高城市安全性[10]。對(duì)項(xiàng)目地塊防災(zāi)避險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)理性的分析，依據(jù)分析結(jié)果建立應(yīng)急預(yù)案，提前計(jì)算出應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，對(duì)文化古跡、古樹(shù)名木等歷史文物制定應(yīng)急響應(yīng)方案，在災(zāi)難發(fā)生前進(jìn)行避險(xiǎn)設(shè)計(jì)。例如針對(duì)可能發(fā)生的災(zāi)難例如火災(zāi)，選擇不易燃燒的、防火能力強(qiáng)的植物種類，如刺槐、核桃、火炬樹(shù)、紫穗槐、五角楓、臭椿、山楂等。根據(jù)各場(chǎng)所要求的功能，來(lái)決定植物種類、規(guī)模以及配置模式等，發(fā)揮出園林的防災(zāi)避險(xiǎn)功能，進(jìn)一步保障城市安全[11]。可利用地理信息系統(tǒng)的MODIS環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)測(cè)功能，對(duì)一氧化氮、一氧化碳、PM2.5等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行樹(shù)種選擇[12]，發(fā)揮植物對(duì)大氣污染的凈化作用。例如，構(gòu)樹(shù)、海棠、加拿大楊、刺槐、白蠟、女貞、垂柳、樟樹(shù)等對(duì)有害氣體有吸收轉(zhuǎn)化作用。在園林道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，地理信息系統(tǒng)以數(shù)字地圖作為依據(jù)，通過(guò)對(duì)地塊周圍環(huán)境、人流方向、交通便捷程度，進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，科學(xué)地規(guī)劃布局；將人工設(shè)計(jì)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，監(jiān)測(cè)場(chǎng)地的污染情況及相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)易污染地區(qū)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建模，利用風(fēng)景園林規(guī)劃增加場(chǎng)地安全性，減少有毒有害物質(zhì)產(chǎn)生。例如河道景觀周邊工廠進(jìn)行污染排放，利用地理信息系統(tǒng)模擬計(jì)算出污染物沿河道直徑、坡度擴(kuò)散的路徑、污染物的數(shù)量度、速度限值，使得防污模擬更加精確。動(dòng)態(tài)監(jiān)督養(yǎng)護(hù)管理工作實(shí)施效果，科學(xué)地監(jiān)督綠地建設(shè)，進(jìn)行綠地評(píng)價(jià)考核。

4結(jié)語(yǔ)

從城市與園林協(xié)同發(fā)展角度入手，利用地理信息系統(tǒng)的模型模擬與計(jì)算分析方法，對(duì)生態(tài)、安全兩個(gè)目標(biāo)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)人員把握?qǐng)龅亟ㄔO(shè)要求的基礎(chǔ)情景，利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行資源整合、數(shù)據(jù)分析，從而得到不同的風(fēng)景園林規(guī)劃方案，為科學(xué)技術(shù)與風(fēng)景園林規(guī)劃協(xié)同提供更加科學(xué)、精準(zhǔn)的手段。但在實(shí)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(shí)際上的運(yùn)用。未來(lái)希望加大地理信息系統(tǒng)在風(fēng)景園林專業(yè)中的推廣，利用地理信息系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析，更加全面地評(píng)估市民的需求，提升風(fēng)景園林規(guī)劃的科學(xué)性與合理性。

作者:秦慧彬 張鴻翎 單位:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)