摘要：地理信息系统(GIS)具有强大的空间数据处理和辅助决策能力，通过它的数据采集、分析评价、实时可视性以及便于公众参与等功能，必将在园林规划设计革新中发挥越来越重要的作用。
关键词：风景园林；G『S：规划设计；景观生态：遥感：可视化
文章编号：1000—6664(2003)1 1-0030—03 中图分类号：TU986 文献标识码：A

Abstract： The Geographic Information System (GISl has powerful functions of spatial data management and the competence for assisting decision-making It plays a more and more important role and bdngs out the reformations of modern landscape planning and design This article tries to discuss the reformations based on the GIS according to the studies on the data gathering， landscape analysis and evaluation， reaI—time visualization． and the public co-operative approach 
Key words： Landscape Architecture； GIS；Planning and Design； Landscape Ecology；
Remote Sense；Visualization
园林有着十分久远的历史，随着社会的发展，其含义发生了深刻的变化。尤其是l9世纪中叶以后，园林所包含的内容变得十分广泛和多样，涉及的地理范围也随之扩大，涵盖了不同类型的城市绿地、自然保护区、国家公园乃至城市绿地系统等：相关学科的发展，使人们对园林的认识也趋于多专业化的综合．并从人类生存的角度出发，将园林纳入整个城乡规划管理和大地景观的范畴之中。园林的这些发展，必然要求园林规划设计也有相应的变化，由早期直观单一的方式趋向于更多理性的综合性思考。而GIS (Geographic Information System)为此提供了一个较为有效的方法。
GIS是以地理空间数据为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空问和动态的地理空问信息，用于管理和决策过程的计算机技术系统。自1963年诺基尔·汤姆逊(Roger F．Tomlinson)提出GIS的概念以来，GIS已经在许多国家的多种领域中发挥了巨大的作用，并已越来越多地应用在园林规划设计的领域中。
1 GIS基础数据的采集和数据库构建
1．1遥感数据源
现代的园林绿地，通常是人居环境中的一些大尺度的要素，如城市内的绿地、风景林地、农田、水体等不同景观斑块，这些数据通过野外调查往往会耗时较多、费用昂贵。而遥感数据因其数据量大，获取及时，总体价格低廉，成为目前大尺度园林规划设计构建GIS数据的重要来源。现有的遥感数据源大体可以分为两类，一类是利用航空摄影所得的图像，通常可以达到1 m甚至更高的分辨率：另一类是卫星拍摄的图像．其自动化程度较高，速度快．由于其所处轨道较高，通常分辨率较低(表1)。但是，随着卫星遥感技术的不断改进．其分辨率已经有了很大的提高。艾科诺斯(IKNONS)商用卫星提供的分辨率已经达到1．0 m：2001年10月发射成功的快鸟(Quickbird)卫星的图像精度更是达到了0．61 m。另外，由于卫星遥感提供了从可见光到不可见光的多个波段的数据，能够提供更为丰富的信息。例如常用的LandsatJTM遥感数据，提供7个波段，其中在红外波段图像上，连植被是否受害都能进行判读。2001年投入应用的ASTER卫星，有l4个波段的数据，在TIR区域加入了5个波段．生成更为精确的地表温度信息，有利于研究热岛与城市绿地分布的关系。对于上述遥感图像数据的解读，普遍采取GIS软件支持下的目视判读和计算机图像分类法。前者凭着光谱规律、地学规律和解读者的经验．从卫星图像的颜色、纹理、结构、位置等各种特征解泽出绿地类型，这种方法在实践中应用较多．但是工作量大，调查速度慢，人为的干扰也大，比较适合于小尺度的园林绿地数据的提取：后者利用模式识别模型，确定每一像元的类型，其速度较快，但是会造成一定程度的误判⋯。通常情况下，是将两者结合起来进行信息的判读。
1．2结合GPS技术的数据采集
全球定位系统GPS (Global Positioning System)具有全方位实时三维导航与定位能力，但数据采集通常受到其精度的限制，单点的误差为8～10 m，这在小尺度的园林规划设计中往往无法胜任。随着采用差分定位等技术，其精度已经达到cm级。GPS由于其数据丰富、实时性好、质量高，易于与GIS进行数据交换．因此成为GIS基础数据的一个很重要的来源。除了数据的采集外，GPS的一个重要性能是实时定位。对场地的视域进行分析研究是园林规划设计中很重要的内容，通过现场踏勘，结合GPS的实时定位．将有关视点及游览线的数据直接输入GIS空间数据库．进行场地可视性及景观敏感性等空间分析，完成直观影像与数字模拟的对照，这些是通常的园
林规划设计方法难以实现的。
1．3传统方式的GlS数据采集
上述结合了RS和GPS数据源的GIS．通常被称为3s技术。但是除了上述两种数据源以外，传统的数据采集仍是GIS所不可缺少的。这包括矢量化或栅格化的地形图．大部分的属性数据，如植物种类、树木年龄、土壤类型等自然属性以及用地类型、征地单位、居民构成等园林规划设计重要的社会经济属性。由于上述原始数据纷繁复杂，其标准化和输入过程显得相当的繁琐，但是这些要素正是GIS不同于其他空间设计软件(如CAD等)的一个重要方面，是实现园林规划设计多种自然、社会要素叠加分析的基础
2基于GIS的分析评价体系
2．1景观格局的分析
大尺度的园林规划往往涉及整个城市或一个区域的景观生态，要求对其不同的景观组成部分做出科学的规划，以维持一个相对稳定的空问格局。其衡量的指标是以斑块(patch)为基本单元的景观优势度、多样性、破碎度和分离度等。由于各种类型景观斑块的数目非常庞大．有必要借助于GIS强大的储存和计算功能。通过GIS对上海城市中绿地斑块的研究发现．大型的绿地斑块占主要成分的是在卢湾和长宁区，而其他城区的绿地类型中以小型的为主；景观优势度和破碎度的结果显示，老城区由于受人类活动的影响，绿地斑块不断被分割，破碎度增加。从分离度结果来看，城市边远区优于城市中心区，表明绿地景观格局的不理想与城市用地的不合
理有关 。上述指标主要是从景观组成部分的空间特征和数量性状上来衡量的，但是．随着城市化进程加快，人为改造活动已经成为影响景观格局的一个主要驱动力量。有学者提出了不同景观组分的人为改造强度、城市化指数和生态风险指数等指标，以提供合理的发生学和功能评判指标H。
2．2用地的适宜性评价
适应性分析模型是景观规划设计中应用十分广泛的理论和方法。它是由美国当代著名的风景园林师麦克哈格(Ian McHarg)在20世纪60年代中叶提出的．其核心是通过对自然、政治、经济和文化等要素的定量分析，在了解当地现有政治、经济状况、环境要素，以及开发实践基础上，对土地适用于不同开发利用的能力，做出相关的评价。麦克哈格在其理论中所采用的千层饼模式(Layer—cake mode1)与GIS通过不同的主题叠加，利用空间分析功能得出相关结论的方法几乎一致¨7l。园林规划设计中可以根据场地的适宜性评价，制定相应的开发强度和方式，从而取得最佳的生态和社会经济效益。在现代城市的怏速扩张中．经常会遇到园林绿地与城市其他用地相互竞争的局面。一方面，在高楼林立的城市中．人们需要一定数量的绿地，维持其舒适的环境质量和足够的休闲空间；另一方面，城市中心区高昂的地价，又使得绿地建设的社会投资量加大。尽管绿地的建设也会促进周边地产的增值，但是．这需要寻找一个平衡点．也就是绿地建设的适宜性。由于上述适宜性评价牵涉的内容比较广，影响因素复杂，因此还未见有此类的文献。但是，与此相关的一些基于GIS的城用地评价已见有报道IsI。基于适宜性评价体系，可以为规划师和设计师提供各种适宜性模型．如土地利用适宜性模型、公园选址模型等。
2．3用地的敏感性分析
生态系统的敏感性，是规划设计中关注的焦点之一。相对于适宜性分析而言，敏感性分析则从批判与否定的角度，实现对区域或场地的景观或生态系统的保护。它是指在不损失或不降低环境后果的情况下，生态因子对于外界压力或外界干扰的适应能力㈣．通常应用于风景区和自然保护区的规划设计中，用以判别景观生态保护的核心区、缓冲区和可开发区。著名的景观建筑师菲利普．路易斯fPhilip．H．Lewis)早在20世纪50年代就认为，应加快对一些敏感环境构成进行确认，并对那些区域实施必要的保护，以使其免遭未来开发的破坏。他基于对水体、湿地、地形坡度、植被分布等方面研究成果的叠加．划分出了“环境廊道”和有关指导未来发展研究的重点区域。而GIS通过对上述要素分别建立主题层．确定创建环境廊道的基本要素，将几个图层叠加后．就可自动判断规划优先保护的区域，这显然比手工操作优越得多。
2．4场所的景观视线分析
景观视线的分析为规划设计师提供了最为直观的空间视线分析．包括视线的可达性与敏感度。通常在进行视线分析时，以相对坡度、景观相对于观景者的距离、景观在视域范围内出现的机率和景观的醒目程度为衡量因素，而根据这些因素的具体评价操作程序是可以利用GIS来辅助完成的。以北京香山滑雪场为例，通过在场地上均匀分布的点作为观察点．计算场地对周围区域的可见度，并将可见范围的敏感度分为高敏感区、敏感区、较安全区和安全区4个等级，通过GIS的空间分析功能，直观地在场地模型上显示出不同视觉敏感性的区域，进而对重点地段进行改善。因滑雪场对外围的植物园产生不良的视觉冲击，因此设置视觉绿化隔离带，将滑雪场屏蔽于绿林之中[11]。视线分析的另一个主要作用，是获得高敏感区。这是园林规划设计中布置
重要观景点或景点的场所。
3 实现园林规划设计的实时可视化
以上所述GIS在园林规划设计中的应用．主要集中在现状信息的收集、景观生态及安全格局、区域开发适宜性、场地空间分析等规划设计的决策支持阶段．并未涉及规划设计的内容和成果。这主要是由于早期的GIS一种二维的空间分析技术．无法应用于三维形象的表达。从2O世纪8O年代末开始，三维GIS及其可视化成为了GIS的研究热点。目前已经开始在城市规划、城市设计等相关领域中使用[l2]。常用的计算机虚拟技术是在三维建模的基础上，利用效果图和三维动画来表现园林规划设计成果的。与常用的计算机虚拟技术比较，可视化GIS有以下特点：
可视化GIS可以随着设计师的调整，实时更改构造模块，同时也可以快速修改视点和观赏路线。当前可视化的三维GIS技术．主要是在原先二维的基础上，增加了构筑物的高度值，将其作为一个附属的属性变量对待，并与X、Y值一起投影到模型上。所以，实质上这只是二维半的系统，这在一定程度上制约了三维形象的表达，尤其是难以表达多个表面交叉的情况(诸如一些复杂的景观构筑物)。另一种空间表达技术是不规则三角网(TIN)，它适合于表现由不规则点形成的连续面。这对园林规划中处理大量的复杂地形是非常有用的。在TIN的基础上生成地形的三维模型，可以分析场地的坡度、坡向、可视性等地形特征和空间关系，故设计师和规划师可以利用TIN进行直观的竖向设计。当TIN与二维半GIS结合后，还可模拟一定地貌场地上的景观要素的三维形象，成为规划师、设计师推敲、修改方案的辅助工具。尽管可视化GIS提供的场景细腻性和美观性无法与效果图及动画相媲美，但它的发展前途是广阔的。
4 WebGIS技术提供公众对园林
规划设计的反馈机制园林规划设计由于与公众的利益日益密切，因此，越来越多的园林规划设计成果，需要争取公众的参与。WebGIS是Intemet／Intranet技术应用于GIS开发的产物。它是在网络环境下的一种存储、处理、分析和显示地理信息的GIS。鉴于公众参与中应尽量将三维的成果形式展现给市民，因此WebGIS可以和虚拟现实建模语言(VRML)结合，形成基于互联网和GIS技术的公众参与方法。
5 结语
园林是一个外延内容非常广泛的学科，需要大量的信息。GIS作为一个信息的收集、储存、管理、空间分析和输出的工具．是园林规划设计中一个新的技术平台。附加了三维空间技术的GIS，更是提供了实时的可视性，有利于规划设计的反复推敲和公众参与。如今．GIS已被认为是一个强大的、灵活的决策分析系统，但是作为一项工具，它离不开相关理论和技术，如没有景观生态学的理论，就不会利用GIS得出场地的生态适宜性和敏感性。当然，作为一项新技术，其自身也有一些不足。例如GIS数据的不确定性，实时可视化视觉效果不佳．缺乏三维空间的分析和查询等。但是．可以相信，这些技术问题可以通过不断改进或者辅以其他相关软件加以解决。GIS在园林规划设计中的应用前景，将更加广阔。
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