广州市城市规划勘测设计研究院 广东广州 510060
摘要：近年来伴随着城市的快速发展，城市规划也面临着新的挑战，这些挑战也进一步带来了新技术在城市规划的应用。Gis作为城市规划重要的技术工具，其空间分析功能在城市规划设计领域中的应用也越来越受到城市规划师的广泛关注。本文通过阐述空间分析的概念、作用及内容，以Gis的空间分析功能为切入点，辨析其在城市规划空间分析中的应用。
关键词：GIS；城市规划；空间分析
1、引言
城市规划是指导城市建设和管理的重要依据，在城市的建设发展过程中具有不可替代的重要。然而，随着我国经济的快速发展城市化速度大大加快，面对日益加快的城市发展，城市规划工作也面临着越来越多且越来越复杂的挑战。特别是在国土空间规划背景下，城市规划工作相对于以往更加庞大和复杂，面临着更多的问题和挑战。因此，为了适应城市的发展，城市规划工作需更多的利用城市的空间信息，以规划信息系统建设为契机，为城市规划和建设提供更加科学的依据以支撑城市建设、管理和决策工作，提高城市规划水平，促进城市的现代化发展。
地理信息系统，简称GIS（Geographic Information System），发展于20世纪60年代，最早运用于地理学研究，是多学科交叉融合发展的产物。它以地理空间数据矢量库为基础，基于相关地理模型分析方法，通过适时提供多种空间和动态的地理信息，以及相关的空间数据分析为地理研究和相关决策提供相应的服务。近年来，在大数据发展背景下，规划院校及相关行业对GIS的应用技能培养愈加的重视，Gis中的空间分析功能已经在规划工作中得到相关广泛的应用，如服务设施半径分析、公共服务设施布点分析、人口密度分析等等，其对提高城市规划项目的定量分析水平发挥了一定的支撑作用，也为未来的国土空间规划提供的重要的技术保障。
正由于在城市规划与设计过程中，空间分析贯穿始末，是城市规划工作科学的重要依据也是规划设计过程中的重要基础。因此，本文将通过重点阐述空间分析的概念、功能及内容，结合GIS的空间分析功能，辨析GIS在城市规划空间分析的作用以期广大的城市规划工作者在城市规划工作中能够更好的使用这一技术工具
2、城市空间分析
空间分析主要是指通过空间数据的基本信息，如空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等，结合空间模型的联合分析来挖掘空间目标的潜在信息。在这些信息中距离、方位、拓扑关系是空间目标的空间关系也是其空间特性，是数据组织、查询、分析和推理的基础。而通过对这些地理空间目标划分为点、线、面不同的类型则可以得到不同类型目标的形态结构，最后结合空间数据和属性数据便可以进行相关的空间计算和分析。城市空间分析便是在空间分析的原理基础上对于城市相关空间要素的地理空间现象进行定量研究，通过操纵空间数据使之成为不同的形式从而提取其中潜在的信息。
2.1城市空间分析作用
空间分析在城市研究中具有着非常重要的地位。例如美国芝加哥学派通过对城市空间分布形态的描述研究从而发掘和理解城市发展的动力机制。而在当前的相关城市研究中，例如城市居住模式、居住隔离、犯罪与自杀问题、城市亚文化研究等议题，空间分析一直以来都是一个非常重要的分析维度；此外空间分析在流行病学、公共卫生与健康、人口学、社会学、政治学等其他相关学科也一直得到了广泛的应用。同样，空间分析也是城市规划中必不可少的环节。从规划前期的城市现状研究中，我们需对城市现状的各要素进行分析，如现状人口，现状用地类型分布，现状产业分布以及现状基础设施分布等等，只有在充分的分析了城市的现状要素的空间分布才能为城市规划提供强有力的规划支撑；其次，在城市规划编制过程中，我们需对规划的方案进行空间分析，分析规划方案中的城市要素的分布的合理性，为城市规划的科学合理性提供保证；最后在规划的后期，城市空间分析是对规划结果合理性的分析，是规划方案实施的一个预想和保证。因此，可以说城市空间分析是贯穿城市规划全过程。
2.2城市空间分析内容
城市空间分析主要是对城市各要素的空间位置、分布、形态、距离、方位、拓扑关系等分析和推理，从而的到相关的空间数据信息，其主要的分析内容有以下几个方面：
一、空间位置分析。空间位置是空间数据的基本属性之一，是对空间数据进行空间分析的重要基础。基于空间数据的位置信息的空间分析的分析内容主要有位置的空间叠置分析、基于位置的两项或多项属性信息的相关分析、引入时间维度的位置分析——时空追踪分析等等。根据用地数据进行的城市土地利用变化分析；前后城市用地变化位置叠加对比分析等等都属于空间位置分析。
二、是空间分布分析。空间分布是从总体的、全局的角度来描述空间变量和空间物体的特性。空间分布分析包含对空间数据地理分布特征的测度分析，研究重心、紧凑度及主流方向的度量地理分布分析；用以计算空间点、线数据在指定搜索半径内的集聚状况，将以点、线形式存在的空间数据定量化产生一个连续的密度表面的密度分析；以及通过空间插值来进行模拟，以获得连续的数据面的差值分析。
三、是空间形态分析。点、线、面、体(曲面)等是空间物体的存在形式，是其空间形态特征的重要体现。空间形态分析侧重于对空间物体的空间形态的描述和表达，主要应用与面数据的几何形态分析或者对曲面数据的形态描述。因此，城市空间形态分析主要通过城市相关空间数据的集合形态分析，辨析城市空间形态相关特征。
3、GIS在城市规划空间分析的应用
根据城市规划体系，GIS在城市规划空间分析中依据不同层级的规划可以总结为以下几个方面：
首先在市域城镇体系规划空间分析中，可以通过分析比较各级城镇人口规模、用地规模、经济规模从而确定城市城镇等级；也可以对各级城镇一、二、三产产值进行良和构成比例分析，解析其产业结构为经济产业规划科学依据同时结合产业类型和数量分析，确定优先发展的产业类型；此外还可以通过研究划分各城镇经济影响区，确定各级城镇的辐射范围，进行相应的城镇等级结构调整。
其次，在国土空间规划中，gis的应用可以说相当广泛，从前期的现状用地构成及空间分布，现状人口和经济的分布，以及各类自然资源的分布到后面的基础设施布局，自然资源合理配置以及交通体系的支撑布局等等，gis可以说贯穿始末。
而在控制性详细规划等修规层面，空间分析的应用主要体现在通过对现有信息，如地表面，地形，斜度，地理高度分析，用地面积开发强度分析；建筑密度分析以及路网密度，各级道路比例，道路交通便捷程度分析等等，为规划的选址和相关用地布局提供依据。
此外，GIS 在城市规划中用地适宜性评价工作的应用也是其空间分析应用的重要部分。通过对规划用地的数字高程模型数据(DEM) 边坡、等高线、盆地等分析，得到规划用地土地适宜性评价为建设用地的范围和布局提供选择依据。
最后GIS 在城市规划的应用还体现在相关城市研究中，例如在城市空间扩张研究中的应用。根据研究比较城市多年的建设现状图、地形图和遥感影像，生成相应的专题地图，通过显示这些年来城市土地的变化，水的绿色空间的变化，以及新的建设用地变化等等，发掘城市空间扩张规律，结合分析各部分之间的关系可以发现城市发展的结构和动态机制以及存在的问题。
4、GIS在城市规划空间分析的应用的不足
虽然在目前的城市规划发展中GIS的应用越来越普遍，但其在城市空间分析中仍存在一些问题。
首先是城市空间数据的获取。由于各种原因，国内的城市空间数据许多带有敏感性，不易获取，但GIS分析是基于数据基础的分析软件，没有完整可靠的城市空间数据将极大地限制GIS在城市规划空间分析的应用。
其次是GIS平台操作的专业性。由于GIS这一软件不像其他软件其操作需要一定的软件运用基础，因此在用其进行空间分析时由于操作问题可能出现一些无法预料的错误，从而不利于其运用的推广。
最后在规划领域的具体问题解决中, 仅靠GIS 技术自身的空间分析功能往往是不够的, 必须结合城市规划领域相关知识，结合专业分析模型, 才能完成问题的分析解决。然而GIS 技术与系统工程及城市规划领域的专业分析模型的集成与整合使用恰恰是其重要的难点之一, 也是GIS技术上的一个难点, 这都极大地限制了GIS 技术在城市规划等专业领域的有效应用。
5、总结
通过空间分析可以发现隐藏在空间数据之后的更重要的信息, 甚至是有关空间问题的一般性规律。因而, 从这个意义上来说,空间分析也可以看作是一个知识发现的过程。可以说空间分析反映了人们对于空间数据的理解与解译能力, 也决定着人们利用空间数据的深度和广度。因此，对城市空间要素的分析在城市规划中显得尤为重要，而空间分析正是规划领域应用GIS的核心内容。GIS在城市规划中的空间分析功能将有效地促进城市规划和设计决策的科学性、合理性。而随着新技术、新方法的不断涌现，GIS分析技术在城市规划设计领域的应用不管是在广度还是在深度上都将进一步得到拓展与延伸。技术、方法的进步与城市规划理论的不断创新息息相关，对我们的研究和工作而言，只有不断的理论联系实际，在实践中提升自我，才能时刻走在技术应用的前沿。
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