城市規(guī)劃測量中3S技術(shù)的應用初探

陳前亮 莊云

（泗陽縣城市建設規(guī)劃管理辦公室，江蘇 泗陽 223700）

1 前言

城市化和城市擴張是我國全面實現(xiàn)現(xiàn)代化的基礎。城市發(fā)展的日新月異對城市規(guī)劃所需的各種基礎測繪資料(圖件和數(shù)據(jù))的更新及其數(shù)據(jù)管理帶來了很大的壓力；另一方面，隨著城市范圍的不斷擴大以及城鄉(xiāng)一體化建設的加快，對城市基礎測繪資料的覆蓋范圍、準確性也提出了更高的要求。

2 3S技術(shù)在城市規(guī)劃測量中的應用

隨著3S技術(shù)不斷深入發(fā)展，其在城市規(guī)劃測量中的應用也勢必更加廣闊。GPS技術(shù)與RS技術(shù)的發(fā)展給城市規(guī)劃測量提供了新的手段和方法。GPS技術(shù)快速靜態(tài)定位為城市各種工程控制網(wǎng)的測量提供了快捷、經(jīng)濟的手段；動態(tài)定位(RTK)技術(shù)將GPS定位技術(shù)推向1個新的里程碑，在圖根測量、竣工測量、城市勘界測量和快速施工放樣等方面得到越來越多的應用。RS技術(shù)給地形圖等基本資料的快速更新和包括土地利用、道路、城市綠地等城市各種專題信息的提取與專題圖的制作等工作都可提供更加有效、快捷、經(jīng)濟的手段。隨著遙感影像分辨率越來越高，某些商用衛(wèi)星(Quick Bird，IKONOS等)分辨率已達分米級，使得利用遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)大中比例尺的城市基本地形圖成為可能。城市的發(fā)展使得傳統(tǒng)的城市數(shù)據(jù)管理手段不堪重負，GIS和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的出現(xiàn)為城市數(shù)據(jù)的管理注入了新的活力，提供了有效的管理手段和模式；反之，利用GIS技術(shù)管理的城市基礎地理數(shù)據(jù)也將為城市的規(guī)劃測量工作提供更好的服務?！?S”在城市規(guī)劃中的應用范圍極其廣泛，其中最主要的是信息的采集、城市發(fā)展的動態(tài)監(jiān)測、城市環(huán)境變的模擬和預測、城市環(huán)境的分析評價、城市三維顯示等方面。

2.1 信息采集

城市環(huán)境信息涉及到宏觀和微觀、區(qū)域和局部、動態(tài)和靜態(tài)、定性和定量的因素，包括地貌、大氣、土壤、植被、水體、居民、道路等自然和人文各個方面?！?S”技術(shù)可用于采集宏觀的、區(qū)域乃至全球的、動態(tài)的、綜合的環(huán)境信息，輔之以常規(guī)的環(huán)境信息采集手段，就可實現(xiàn)綜合、系統(tǒng)的城市環(huán)境信息采集。

2.2 動態(tài)監(jiān)測

城市發(fā)展是一個動態(tài)的過程。城市發(fā)展變化監(jiān)測的實現(xiàn)，有賴于信息的適時更新和對信息的這間分析與綜合處理。由于遙感信息具有多時相、多波譜、多領域的特性，因而是進行城市發(fā)展變化動態(tài)監(jiān)測的高效信息源。其關鍵在于建立科學的監(jiān)測模型，并對信息進行有效的處理，從而實現(xiàn)對城市變化的動態(tài)監(jiān)測。

利用GIS強大的空間分析和數(shù)據(jù)處理功能，并結(jié)合選定的監(jiān)測模型，可對多源城市信息進行處理，從中找出城市演變的規(guī)律。通過不同時段城市信息的對比和綜合分析，能更好地實現(xiàn)對環(huán)境信息的綜合監(jiān)測。此外，利用GIS的專題制圖功能，可將城市變化過程用直觀的圖件形式予以顯示。

2.3 模擬與預測

城市環(huán)境演變的動態(tài)過程需進行數(shù)值模擬，并結(jié)合資料分析對未來一段時間內(nèi)的城市環(huán)境演變狀況進行預測，為城市規(guī)劃和管理提供決策依據(jù)。GIS是進行城市環(huán)境演變模擬和預測的有力工具，它還可與空間分析、預測等模型相結(jié)合。

2.4 分析與評價

GIS可方便地進行城市環(huán)境的分析和評價。利用GIS進行城市環(huán)境評價，首先要選定有代表性的評價因子，并從GIS數(shù)據(jù)中提取出與這些因子有關的幾何和屬性信息進行關聯(lián)。評價的方法，一是直接利用GIS的功能模塊完成。另一種則是根據(jù)評價的數(shù)學模型建立具有評價功能的空間分析模型，然后將GIS與相應的環(huán)境空間分析模型相結(jié)合進行。這種結(jié)合一般有兩種形式：(1)充分利用GIS軟件所提供的建模功能，在GIS內(nèi)部建立簡單的模型，減少GIS和模型問結(jié)合對界面的需求，使GIS空間分析一體化，即GIS內(nèi)嵌空間分析評價模塊；(2)在GIS的外部建立分析評價模型，然后在GIS軟件和空間分析評價軟件之間增加數(shù)據(jù)交換接口，使得空間分析數(shù)據(jù)及相關的影響因素、空間分析結(jié)果能在GIS系統(tǒng)中以各種簡單或復合的圖形形式顯示出來，即GIS外掛空間分析模塊，二者互相結(jié)合進行評價。

2.5 三維顯示

“3S”技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality簡稱VR)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得規(guī)劃中的未來城市形象得以以三維形式仿真地顯示，從而滿足人們視覺、聽覺甚至是觸覺的感觀需求。其中涉及到的關鍵技術(shù)有動態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實時三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)工具使用技術(shù)和多種系統(tǒng)集成技術(shù)等。而在城市規(guī)劃中最為煩瑣的就是虛擬環(huán)境的建模問題。這種建模應該依據(jù)不同的事物區(qū)別事待，主要包括天空建模、地表狀況建模、建筑物建模、運動物體(行人、車輛等)的建模等。通過這些技術(shù)，就可以使城市規(guī)劃中原有的一些可以意會而不可言傳的東西，以一種直觀的面貌展現(xiàn)出來，讓人們對未來城市“身臨其境”，并可對城市歷史景觀進行恢復與再現(xiàn)

3 “3S”集成與數(shù)字城市的建設

“3s”技術(shù)作為建立“數(shù)字城市”的三大支撐技術(shù)各有其特色，但在單獨使用時難免有其局限性：GPS可瞬間定位但卻不能表達地理屬性；遙感技術(shù)可快速獲取信息但信息的處理、分析必須結(jié)合其他技術(shù)；GIS具有較好的檢索、分析、結(jié)合處理能力，但數(shù)據(jù)來源和錄入始終是難題。而“3s”集成技術(shù)是將這3種對地觀測新技術(shù)有機地結(jié)合在一起--在線的連接、實時的處理和系統(tǒng)的整體性。目前，這種結(jié)合性技術(shù)手段的理論應用在我國近幾年才剛剛興起，但由于它對“數(shù)字城市”建設具有強大的支撐作用而引起國家科委、自然科學基金委及廣大科學工作者的極大興趣，并取得了較快發(fā)展。它的應用目前主要集中在以下幾個方面。

①應用GIS數(shù)據(jù)庫中的電子地圖和GPs接收機相結(jié)合的車載、船載導航系統(tǒng)，為城市交通設施建設與交通管理提供信息保障和便利。

②利用機載GPS接收機進行數(shù)字化航空攝影測量。Rs技術(shù)提供的數(shù)字化影像圖獲取信息，并與GIS實現(xiàn)無縫嵌接，獲取數(shù)字城市建設中必要的信息和數(shù)據(jù)，建立城市地理信息系統(tǒng)下的各級子系統(tǒng)(如房產(chǎn)、交通、管線、環(huán)境)，從而為政府部門規(guī)劃與決策提供及時詳盡的資料(信息)。

③利用CPS與GIS的集成，可以測量區(qū)域的面積或者路徑的長度。該過程相當于用數(shù)字化儀錄人數(shù)據(jù)。采集多邊形邊界或路徑的頂點坐標.并將數(shù)據(jù)通過CIS進行記錄，計算相關面積或長度，這種技術(shù)應用于城市規(guī)劃、土地管理中，能大大地提高工作效率。

結(jié)束語

3S技術(shù)為城市規(guī)劃測量提供了新的數(shù)據(jù)來源和技術(shù)手段。靈活性強、精度高的GPS定位技術(shù)，多時相、多源的遙感數(shù)據(jù)，以及GIS的空間分析處理能力及模擬現(xiàn)實能力，已經(jīng)在城市規(guī)劃測量中發(fā)揮著日益重要的作用。3S技術(shù)的進一步發(fā)展，必會將其在城市規(guī)劃測量的綜合應用推向更高的層次，在優(yōu)化城市規(guī)劃測量工作、及時更新基礎地理信息資料、降低成本等方面將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟和社會效益。

[1]趙振巖.提高認識做好城市規(guī)劃測量工作.錫林郭勒日報，2009-03-20.