0 引 言

信息技術(shù)作為一種可以基于信息科學(xué)原理方法，對(duì)信息進(jìn)行的一系列產(chǎn)生、獲取、變換、傳輸、存儲(chǔ)、處理、利用各項(xiàng)信息技術(shù)工程。在計(jì)算機(jī)、控制及通信技術(shù)基礎(chǔ)之上，發(fā)展形成了信息技術(shù)，隨之產(chǎn)生了信息技術(shù)背景。在現(xiàn)代化信息技術(shù)背景下，有研究提出需要重視城市規(guī)劃支持系統(tǒng)，通過實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃具體方法能夠結(jié)合空間信息技術(shù)，從而更好地為城市規(guī)劃過程中提供充分的決策支持。而GIS、RS技術(shù)的飛速發(fā)展下，逐漸建立了不同目的差異化規(guī)模的城市規(guī)劃管理信息系統(tǒng)。但是結(jié)合以往研究成果也能夠看出，在GIS、RS技術(shù)應(yīng)用于城市規(guī)劃領(lǐng)域內(nèi)，并未形成統(tǒng)一的城市空間規(guī)劃體系，并且也尚未重視研究自動(dòng)化提取城市空間要素，所以目前并未在城市空間規(guī)劃領(lǐng)域形成十分適用的系統(tǒng)平臺(tái)軟件支持產(chǎn)品。因此，本文將GIS、RS兩大技術(shù)引入本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，運(yùn)用該系統(tǒng)對(duì)城市空間規(guī)劃的軟件產(chǎn)品有效優(yōu)化。

1 關(guān)鍵技術(shù)概述

想要建立城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)，并將 GIS、RS 技術(shù)引入其中，就需要認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)所需的關(guān)鍵技術(shù)。1.1 GIS在本次研究中將 GIS 技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）相結(jié)合，通過運(yùn)用 Web 技術(shù)可以對(duì)城市規(guī)劃支持系統(tǒng)更好的擴(kuò)大完善，并且 Web GIS 系統(tǒng)還具備了分布式、面向?qū)ο笄一ゲ僮鞯闹饕夹g(shù)特征，以及基于城市規(guī)劃信息為主的技術(shù)體系。實(shí)現(xiàn) CR?GIS 技術(shù)結(jié)合，歷經(jīng)了結(jié)合數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)模型、統(tǒng)一功能的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)及 GIS 技術(shù)一體化，能夠?yàn)橄到y(tǒng)用戶創(chuàng)造真實(shí)的人機(jī)交互操作沉浸式體驗(yàn)，仿佛身處 GIS 系統(tǒng)虛擬環(huán)境內(nèi)，共同產(chǎn)生虛擬環(huán)境交互作用來獲得近似感受，具備了真實(shí)性表達(dá)地理環(huán)境，可以從時(shí)空雙維度漫游并查詢，滿足用戶和系統(tǒng)之間的交互作用，并且系統(tǒng)信息尤為豐富。1.2 RSRS遙感技術(shù)是基于航空攝影技術(shù)基礎(chǔ)之上，歷經(jīng)社會(huì)發(fā)展技術(shù)創(chuàng)新，逐漸廣泛應(yīng)用于水文、資源、環(huán)境、地質(zhì)、氣象多領(lǐng)域的新型技術(shù)。遙感指的就是遙感類電磁波敏感儀器，能夠在與目標(biāo)非接觸基礎(chǔ)條件下，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遙感探測。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)城市規(guī)劃支持系統(tǒng)時(shí)，圖1作為本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體框架，共計(jì)包括數(shù)據(jù)層、管理層、服務(wù)層、應(yīng)用層等4層架構(gòu)。

1）數(shù)據(jù)層。該層級(jí)主要負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集與加工，在成功完成城市基礎(chǔ)與相關(guān)規(guī)劃數(shù)據(jù)后，經(jīng)過獲取、加工、處理、入庫等一系列作業(yè)完成更新過程。 2）管理層。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及管理層中，主要是為了能夠有效管理和維護(hù)空間數(shù)據(jù)庫。 3）服務(wù)層。在該層能夠完成城市規(guī)劃服務(wù)，并采用可行措施實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的處理分發(fā)，從而可以滿足用戶的不同操作需求。 4）應(yīng)用層?；趹?yīng)用層能夠成功實(shí)現(xiàn)以上系統(tǒng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)兩大層次基礎(chǔ)之上的專家決策系統(tǒng)支持。

2.2 系統(tǒng)建模

在本次建立GIS、RS城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)時(shí)，需要以城市的不同空間規(guī)劃階段具體數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)等信息為著手點(diǎn)來建立系統(tǒng)模型，包括數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)、功能等模型。 對(duì)于數(shù)據(jù)建模需要完成城市規(guī)劃地圖繪制，根據(jù)不同的地圖比例1:500~1:100000的比例尺，設(shè)計(jì)地圖技術(shù)數(shù)據(jù)、交通、人口、管道等數(shù)據(jù)。RS測得的遙感數(shù)據(jù)主要包括正射規(guī)劃設(shè)計(jì)背景，片種主要包括真彩色、彩虹外以及黑白色等。城市規(guī)劃中主要包括數(shù)據(jù)如下：總體、分區(qū)、詳細(xì)的規(guī)劃數(shù)據(jù)，以及規(guī)劃控制、交通、城市現(xiàn)狀等數(shù)據(jù)。還有社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，包括了城市整體經(jīng)濟(jì)水平、人文歷史以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀等各方面數(shù)據(jù)。 在采用聲電聯(lián)合法實(shí)現(xiàn)TDOA定位時(shí)，主要是對(duì)于GIS盆式絕緣子的設(shè)備內(nèi)部不同類型局放情況，以既定陣列分布AE、UHF傳感器，經(jīng)檢測人員分析所獲得的不同時(shí)延信號(hào)，計(jì)算可得局放源所處的GIS盆式絕緣子內(nèi)部空間位置，包括平面、三角形、三維空間三種對(duì)應(yīng)定位法。TDOA平分面定位被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備局放缺陷定位，通過拆分局放源所在空間位置，獲得3個(gè)平面，分別定位P1(x,0,0),P2(0,y,0),P3(0,0,z)，計(jì)算獲得局放源所在空間坐標(biāo)為P(x,y,z)公式如下：

式中：Δtx表示檢測時(shí)間差；ti表示局放源所在空間兩點(diǎn)至傳感器時(shí)間；li, lj表示GIS盆式絕緣子內(nèi)部、外殼的信號(hào)衰減結(jié)構(gòu)長；c表示介質(zhì)內(nèi)的信號(hào)傳播速度。 在建立城市規(guī)劃支持系統(tǒng)模型中，劃分了不同建模階段，包括收集整理前期資料，獲得成品圖，詳細(xì)進(jìn)行小范圍規(guī)劃至區(qū)域性規(guī)劃，以及城市規(guī)劃設(shè)計(jì)至城市管理，總體規(guī)劃至各領(lǐng)域?qū)I(yè)規(guī)劃。本次城市規(guī)劃支持系統(tǒng)建模如圖2所示。 1）綜合數(shù)據(jù)管理。通過設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一獲取、建設(shè)數(shù)據(jù)庫及時(shí)更新圖形相關(guān)數(shù)據(jù)、信息、經(jīng)濟(jì)信息等，并在系統(tǒng)建模時(shí)運(yùn)用地理編碼來有效集成空間、非空間相關(guān)數(shù)據(jù)信息。 2）分析地理空間數(shù)據(jù)。通過提供靈活化信息查詢相關(guān)機(jī)制，能夠?yàn)槌鞘幸?guī)劃工作人員，充分調(diào)用差異化分辨率遙感影像圖，并獲取不同比例尺寸的地理數(shù)據(jù)信息，從而成功提供二維空間、三維空間環(huán)境，也可以更好地從差異化角度分析城市規(guī)劃空間支持。 3）GIS信息集成。運(yùn)用GIS信息集成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)GIS OA、VR GIS以及CAD等子系統(tǒng)功能有效集成，真正建設(shè)統(tǒng)一的城市規(guī)劃空間輔助系統(tǒng)，從而有效解決跟蹤文檔、自動(dòng)化流程以及空間分析各類問題。 4）科學(xué)規(guī)劃各類決策?？茖W(xué)規(guī)劃各類決策包括能夠?qū)崿F(xiàn)方案、評(píng)價(jià)、決策的高級(jí)優(yōu)化，并且通過該城市規(guī)劃管理建模，能夠?qū)崿F(xiàn)不同規(guī)劃方案之間的有效對(duì)比和輔助性表達(dá)。

2.3 系統(tǒng)硬軟件配置

本文基于GIS/RS城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硬件配置圖主要組成包括CPU、SDRAM、硬盤、打印機(jī)和掃描儀等。 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺(tái)運(yùn)用ARCGIS系列的GIS開發(fā)平臺(tái)，目前擁有諸多開發(fā)性GIS軟件，選用ARCGIS主要是由于具備了較強(qiáng)的硬件功能，并且能夠免費(fèi)使用減少系統(tǒng)開發(fā)成本投入。最終選擇了本次系統(tǒng)開發(fā)的軟件平臺(tái)，基于Micrsoft Windows 2010(或更高版本)；專用客戶端瀏覽器5.0版或更高版本；運(yùn)用了GIS軟件并選擇Web服務(wù)，以及 Vistual Basic開發(fā)軟件，由于VB擁有較好的易用性且能夠?qū)崿F(xiàn)可視化編程，所以數(shù)據(jù)庫訪問能力較強(qiáng)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)實(shí)現(xiàn)

圖3為本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中劃分的各大功能模塊，通過運(yùn)用GIS、RS現(xiàn)代化城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)信息開發(fā)技術(shù)及軟件架構(gòu)，結(jié)合SQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)，在前期查閱的軟件理論支持下，開發(fā)設(shè)計(jì)了基于組件式技術(shù)的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)平臺(tái)。

3.1 數(shù)據(jù)管理功能模塊本次設(shè)計(jì)的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)能夠完成前期相關(guān)城市規(guī)劃各專題數(shù)據(jù)信息的采集、整理、建庫、更新等，并提供定量精確式規(guī)劃設(shè)計(jì)。3.2 子系統(tǒng)功能模塊該模塊引入了GIS、RS技術(shù)，來滿足設(shè)計(jì)的該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)通用型空間分析，包括緩沖區(qū)、空間重疊、三維、網(wǎng)絡(luò)、門檻、遙感等差異化分析。3.3 輔助規(guī)劃功能模塊該模塊主要為應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行城市空間規(guī)劃支持決策，提供專業(yè)的城市規(guī)劃分析模型，并針對(duì)規(guī)劃系統(tǒng)應(yīng)用人員，可以通過系統(tǒng)計(jì)算獲得更加精準(zhǔn)真實(shí)的指標(biāo)數(shù)據(jù)，如城市容積率、綠化空間、地質(zhì)、建筑物結(jié)構(gòu)密度等各專題數(shù)據(jù)。并且系統(tǒng)可以根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果最終生成規(guī)劃專題圖以及對(duì)應(yīng)的管理機(jī)制，來定制并維護(hù)專題圖，也能夠保證實(shí)踐應(yīng)用可行性和實(shí)施性；還能夠向系統(tǒng)控規(guī)圖內(nèi)便捷地輸入各類規(guī)劃信息指標(biāo)，這樣也就能夠經(jīng)該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)的運(yùn)行自動(dòng)高效化。3.4 決策支持功能系統(tǒng)可以滿足用戶在使用城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)過程中，實(shí)現(xiàn)高級(jí)輔助支持決策功能，并且包括了城市空間的分析規(guī)劃。該子功能系統(tǒng)的分析代碼示例如下：

3.5 人機(jī)交互子系統(tǒng)

人機(jī)交互子系統(tǒng)是本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要基礎(chǔ)，更作為是否能夠保證用戶使用該系統(tǒng)獲得良好應(yīng)用體驗(yàn)的決定性作用。人機(jī)交互界面運(yùn)行機(jī)制如圖 4 所示。所以通過設(shè)計(jì)人機(jī)交互子系統(tǒng)功能可以為用戶提供差異化特色對(duì)話方式，如填空、問答、選擇、圖表等，對(duì)于不同的輸出設(shè)備和輸入設(shè)備，需要保證能夠做到對(duì)原始信息的靈活化接收、輸出，還要分析用戶數(shù)據(jù)，及時(shí)提供靈活化的城市空間規(guī)劃查詢決策。

3.6 VR?GIS子系統(tǒng)

結(jié)合上文在本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，建設(shè)的三維虛擬化空間子系統(tǒng)，主要包括對(duì)三維虛擬場景的創(chuàng)建、瀏覽、輸出數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)等四大子系統(tǒng)功能，如圖5所示。

1）在創(chuàng)建三維場景時(shí)，能夠讓用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的實(shí)時(shí)編輯，并且可以做到將所視物體的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、對(duì)齊各類直接經(jīng)鼠標(biāo)控制操作，還能夠及時(shí)對(duì)物體屬性具體數(shù)值進(jìn)行精確調(diào)整，包括生成地形、影像編輯、矢量編輯功能。 2）在瀏覽三維場景時(shí)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)為用戶提供手動(dòng)、自動(dòng)兩種可以結(jié)合用戶自己所需針對(duì)性選擇的觀察模式。用戶可以實(shí)現(xiàn)在手動(dòng)觀察中，移動(dòng)鼠標(biāo)或輔助鍵盤來放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等模型操作。自動(dòng)模式下用戶則無需操作，系統(tǒng)可以根據(jù)飛行路線來為用戶自動(dòng)展示進(jìn)行瀏覽，也可以選擇步行、游戲桿以及飛行等多種控制方式。 3）場景輸出過程中，本次設(shè)計(jì)該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩糨敵龆S、三維甚至動(dòng)畫等不同數(shù)據(jù)格式。輸出生成圖像作為高分辨率場景圖或渲染圖，用戶可以直接完成輸出、打印、制片。最后完成部分三維場景的保存輸出交換文件。 4）數(shù)據(jù)查詢分析中，該系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩籼峁┤S地物的圖像數(shù)據(jù)屬性，用戶可以運(yùn)用該系統(tǒng)測量場景距離和點(diǎn)位，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)GIS分析，還能夠完成差異化時(shí)間、日照等不同顯示效果設(shè)置。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

將本次設(shè)計(jì)的基于GIS/RS城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際工作中，實(shí)現(xiàn)宏觀、中觀、微觀不同角度的城鄉(xiāng)空間規(guī)劃。滿足不同研究角度的差異化分辨率信息獲取，經(jīng)系統(tǒng) GIS可以可視化處理數(shù)據(jù)，并完成后續(xù)的查詢、分析和最終顯示。系統(tǒng)測試效果如圖6所示，在本次系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)用RS遙感及GIS統(tǒng)計(jì)獲得在Quickbird城市空間景觀的分布情況。

5 結(jié) 語

總而言之，本文提出基于GIS、RS技術(shù)的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)構(gòu)思，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用該系統(tǒng)能夠豐富用戶的系統(tǒng)使用體驗(yàn)，并且在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到預(yù)期效果，擁有良好的應(yīng)用前景。

審核編輯 ：李倩