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正文內(nèi)容

s技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究(編輯修改稿)

2024-12-14 00:59 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 的研究方向主要有三個(gè)研究方向: 第一個(gè),要對(duì)三維數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的分析研究,所要注意的方面有數(shù)據(jù)是否能夠有效存儲(chǔ),怎樣表示數(shù)據(jù)所處的狀態(tài),還有數(shù)據(jù)要能夠進(jìn)行可視化的顯示等。 第二個(gè),提高生成的三維數(shù)據(jù)的質(zhì)量,并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)便于進(jìn)行管理。 第三個(gè),由三維現(xiàn)象獲得的三維數(shù)據(jù)要進(jìn)行三維顯示,需要做的工作有三維數(shù)據(jù)的操作處理,柵格圖像的形成,出現(xiàn)的層次處理等。 第四,交互式、分布式 WebGIS 逐漸流行起來 一般的,地理信息在網(wǎng)絡(luò)上的分布是多種多樣的,對(duì)用戶來說也就產(chǎn)生了異3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究 10 構(gòu)多源的信息,處理起來比較復(fù)雜。而伴隨著科技的發(fā)展誕生的許多先進(jìn)計(jì)算技術(shù),就自然而然的 成為了研究人員處理這些問題的有力工具。分布式 GIS 的簡單思想是:利用最先進(jìn)的分布式計(jì)算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息,集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺(tái)上的空間服務(wù),構(gòu)建一個(gè)物理上的分布,邏輯上統(tǒng)一的地理信息系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的大跨步發(fā)展使得地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)在很多方面的功能具有很好的應(yīng)用途徑,更為 GIS 提供了嶄新的操作平臺(tái)。兩者的結(jié)合產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò) GIS,實(shí)現(xiàn)了用戶可以在網(wǎng)頁上瀏覽和查找空間數(shù)據(jù)信息的需求。同時(shí),網(wǎng)絡(luò) GIS 也開啟了地理信息系統(tǒng)理論和技術(shù)研究的新領(lǐng)域,為 GIS 的發(fā)展提供了新的機(jī)遇,使其能快速的發(fā)展。 GIS 軟 件技術(shù)體系的發(fā)展歷程大致經(jīng)歷了 GIS 模塊、集成式 GIS、模塊化 GIS、核心式 GIS、組件式 GIS 和 WebGIS 等六個(gè)階段,網(wǎng)絡(luò)的國際化和大眾化,逐漸把 WebGIS 推向了研究開發(fā)的前沿,但目前有關(guān)的理論和應(yīng)用都好處于發(fā)展時(shí)期。備受國內(nèi)外矚目的 WebGIS 是以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)來進(jìn)行操作發(fā)展的,是一個(gè)交互式、分布式的、動(dòng)態(tài)的地理信息系統(tǒng),有很多的優(yōu)點(diǎn),如用戶訪問的范圍比較寬泛,平臺(tái)相對(duì)比較獨(dú)立,操作應(yīng)用起來比較簡單等,被廣大用戶應(yīng)用的越來越廣泛。 3S 集成 全球定位系統(tǒng)( GPS)的核心作用是對(duì)地面目標(biāo)進(jìn)行空間 精確定位,對(duì)海、陸、空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位于導(dǎo)航;遙感( RS)的主要功能是在可見光波段內(nèi)對(duì)地表地物和各要素的幾何信息進(jìn)行觀測(cè),在紫外、紅外和微波波段對(duì)地表、大氣層空間、地下資源進(jìn)行幾何和物理探測(cè);地理信息系統(tǒng) (GIS)對(duì)全球定位系統(tǒng)和地面測(cè)量以及其他方式勘測(cè)、探測(cè)和收集的各種信息進(jìn)行處理、管理,并提供查詢、分析等應(yīng)用。 GPS、 GIS 和 RS 是相互獨(dú)立的三種高新技術(shù),同時(shí)也是兩兩結(jié)合,甚至是三者集成使用。 ( 1) GPS 與 RS 結(jié)合 在諸多遙感平臺(tái)上,如航天航空飛機(jī)、衛(wèi)星、地面架臺(tái)、氣球等,安放遙感傳感器,在對(duì)地掃描 、拍攝相片時(shí),利用 GPS 對(duì)掃描、拍攝瞬時(shí)遙感平臺(tái)的空間位置、姿態(tài)進(jìn)行同步測(cè)定,可以依據(jù)遙感平臺(tái)的空間位置與姿態(tài)參數(shù),很方便計(jì)算出拍攝的遙感圖像上各種目標(biāo)的空間位置。 當(dāng)獲得的遙感影像數(shù)據(jù)不攜帶平臺(tái)信息位置與姿態(tài)參數(shù)時(shí),可以先在遙感影3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究 11 像上選定出若干個(gè)有明顯標(biāo)志的地物影像點(diǎn),在對(duì)應(yīng)的實(shí)地采用 GPS 技術(shù),測(cè)定這些地物點(diǎn)的空間位置,結(jié)合遙感圖像中的影像對(duì),運(yùn)用遙感地理配準(zhǔn)的方法,即可確定出任何影像點(diǎn)的空間位置。 GPS 技術(shù)是一種新型的數(shù)據(jù)采集方法和手段,想要直接獲取各種大地模型的信息,可以運(yùn)用其靜態(tài)定位和快速靜態(tài) 定位的方法。 GPS 的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)可以許多定位方面的問題,比如遙感平臺(tái)中傳感器的瞬時(shí)位置和變化姿態(tài),可以解決它的快速自動(dòng)定位問題,節(jié)省時(shí)間有減少了許多不不要的麻煩。由 GPS 技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)和遙感技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)通常來說都可以作為 GIS 數(shù)據(jù)源,如果兩者結(jié)合,將為 GIS 提供的是大量的、實(shí)時(shí)的更新的數(shù)據(jù)。在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的,比如環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境災(zāi)害預(yù)警等需要實(shí)時(shí)進(jìn)行采集新數(shù)據(jù)的項(xiàng)目。雖然可以進(jìn)行結(jié)合,但兩者又有各自的不同作用, RS 為地球表面上的各種變化提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的語義或非語義模型信息; GPS 則能實(shí)時(shí)快速的 鎖定目標(biāo),同時(shí)也可以為 RS技術(shù)提供定位服務(wù)。 ( 2) GIS 與 RS 結(jié)合 遙感技術(shù)采集空間數(shù)據(jù)的覆蓋范圍大、實(shí)時(shí)快速、分辨率高,是 GIS 數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新的重要來源。特別是一些隨時(shí)間快速變化的數(shù)據(jù),如洪澇災(zāi)害、森林火災(zāi)、農(nóng)作物生長及其病蟲害的分布、防治等, RS 就突出了對(duì) GIS 的數(shù)據(jù)更新的優(yōu)勢(shì),這種更新手段是常規(guī)方法很難快速實(shí)現(xiàn)的。而通過遙感技術(shù)采集獲取的影像數(shù)據(jù),由于數(shù)據(jù)量較大,數(shù)據(jù)成分也比較復(fù)雜,則需要通應(yīng)用 GIS 的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),并賦予其相對(duì)應(yīng)的屬性特征,將其變成為人們所需的信息。只有與 GIS 的查詢、分析功能相結(jié) 合,才能使遙感技術(shù)獲取的大量信息發(fā)揮其最大作用。 GIS是 RS 中用于語義和非語義信息的自動(dòng)提取,是數(shù)據(jù)處理的輔助信息。 RS 與 GIS的結(jié)合可用于土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、空間數(shù)據(jù)自動(dòng)更新等,運(yùn)用 GIS 中的圖形及其屬性作為輔助數(shù)據(jù)對(duì)遙感圖像中的地物進(jìn)行識(shí)別、分析和信息提取。通常的理解是把 RS 作為 GIS 的一種數(shù)據(jù)源,也是一種比較常用的數(shù)據(jù)更新手段,反過來可以說, GIS 被遙感作為提取遙感圖像信息的平臺(tái)來利用,為遙感技術(shù)的綜合開發(fā)和利用營造更加有利的環(huán)境。 ( 3) GPS 與 GIS 結(jié)合 GPS 技術(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量的應(yīng)用,使其成為在 地面上實(shí)施 GIS 的一種數(shù)據(jù)源和進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集的重要手段和方法。我們知道 GPS 獲得的是數(shù)碼數(shù)據(jù),就3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究 12 可以隨機(jī)或者結(jié)束測(cè)量工作后通過相應(yīng)的軟件,如計(jì)算機(jī)軟件,直接自動(dòng)的輸入GIS,操作簡單,并不需要人工轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的精確度也有了較高的保障。 在建立地理信息系統(tǒng)之后,首先可以把 GPS 接受機(jī)安置在所需的移動(dòng)目標(biāo)上,再連接一些相應(yīng)的通訊設(shè)備,就可以在地面主控站上監(jiān)測(cè)到所測(cè)目標(biāo)標(biāo)移動(dòng)的具體位置及其相應(yīng)周邊環(huán)境的位置。比如,在客運(yùn)飛機(jī)上安裝 GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)后,地面指揮中心不但可以知道飛機(jī)的飛行軌跡,通過客機(jī)的 GIS 系統(tǒng),機(jī)艙駕駛員也能同時(shí)了解到飛機(jī)所在的空間位置。 ( 4) GPS、 RS、 GIS 集成 GPS、 RS、 GIS 本身是三種相互獨(dú)立的技術(shù),可以兩兩結(jié)合,也可以三者集成。例如城市 110 警務(wù) GIS,由于城市路網(wǎng)等現(xiàn)狀每天都在發(fā)生變化,需要不斷通過 RS 對(duì) GIS 數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的更新。對(duì)所有警車都安裝 GPS,她們巡邏期間的具體位置可以在 110 指揮中心以及巡邏車的屏幕上看到,一旦出現(xiàn)警情,指揮中心可調(diào)度最佳路徑的警車趕往警情發(fā)生的地方。 地理信息系統(tǒng)可以運(yùn)用其自身所具有的蘊(yùn)含海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析軟件及其應(yīng)用模型,對(duì)獲得的空 間數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,當(dāng)然還有一些其它的實(shí)現(xiàn)功能。這樣的例子有很多,比如可以對(duì)空間信息進(jìn)行查詢和檢索,也可以進(jìn)行各類專題圖的制作,對(duì)自然環(huán)境這方面,可以進(jìn)行綜合評(píng)估和監(jiān)測(cè),還有區(qū)域的規(guī)劃管理、輔助決策等都是人們所熟知的,是一種有利于地理信息管理和空間分析的最有效的工具與技術(shù)手段。如果要建立一個(gè)地理系信息系統(tǒng),就要獲取充裕的地理數(shù)據(jù),但這個(gè)工作量相對(duì)較大,經(jīng)濟(jì)費(fèi)用的消耗也很高,卻又是一個(gè)不能忽視和省略的部分??紤]到這種情況,就需要采用快速準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)采集技術(shù)了,如GPS 技術(shù)和 RS 技術(shù),三者的結(jié)合使用使我們一直所追 求的發(fā)展方向。 由 GPS、 RS、 GIS 技術(shù)集成的 3S 技術(shù),擁有三者所特有的功能優(yōu)點(diǎn),正是因?yàn)樗鼈兏髯缘奶匦蕴怀觯蝗菸覀兒鲆曀鼈冎g相輔相成的關(guān)系。在一般的的工作狀態(tài)下,表面上看著它們是各盡其職,實(shí)際上也暗含著緊密的聯(lián)系的,就如GPS 的實(shí)時(shí)定位的精確性來說,可以作為目標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。再如遙感技術(shù)瞬時(shí)獲取信息的豐富性和周期性,可以大范圍的得到遙感圖像數(shù)據(jù),通常在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí),都會(huì)將兩者混合起來使用,以達(dá)到雙重效果。但是,若沒有一個(gè)像 GIS 這樣的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來對(duì)所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行容納分析,則會(huì)造成很多內(nèi)藏的地理數(shù) 據(jù)因無法被發(fā)現(xiàn)和利用而白白的浪費(fèi)掉,這將會(huì)有很大程度上的損失。 3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究 13 GPS、 RS、 GIS 集成的一體化技術(shù),不僅可以服務(wù)于現(xiàn)代城市規(guī)劃并未其提供直接的數(shù)據(jù),也可以對(duì)被觀測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行快速追蹤、觀測(cè)、分析與模擬,并對(duì)這種變化進(jìn)行高精度的定量分析和描述。三者的集成技術(shù)不僅可以使各自的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到充分的發(fā)揮,還可以實(shí)時(shí)、迅速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、有效地為現(xiàn)代城市規(guī)劃服務(wù),為其提供所需的空間信息和輔助決策信息,并能夠快速的解答用戶可能提出的各種類型的復(fù)雜問題。 3 3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的綜合應(yīng)用 城市規(guī)劃,英文名稱是 Urban Planning,是指為了實(shí)現(xiàn)一定時(shí)期內(nèi)城市的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展目標(biāo),確定城市的性質(zhì)、規(guī)模和發(fā)展方向,在規(guī)劃設(shè)計(jì)中做到土地利用要合理,城市空間布局要明確,對(duì)各項(xiàng)建設(shè)工作進(jìn)行具體的安排,并由負(fù)責(zé)人員進(jìn)行綜合部署。就整體而言,城市規(guī)劃的對(duì)象是以城市土地利用為主要內(nèi)容和基礎(chǔ)的城市空間系統(tǒng)。城市規(guī)劃科學(xué)領(lǐng)域是對(duì)城市土地利用的綜合研究及在土地利用組合基礎(chǔ)上的城市空間使用規(guī)劃?,F(xiàn)代城市的快速發(fā)展,必然會(huì)帶來諸如水資源缺乏、用地緊張、交通擁擠、能源不足、環(huán)境污染等一系類棘手的問題。面對(duì)這一難題,傳統(tǒng)的規(guī)劃和管理手段顯 得有些力不從心,而逐漸興起的 3S 技術(shù)則在許多領(lǐng)域占據(jù)著越來越不可或缺的作用。就依它的諸多優(yōu)點(diǎn)而言,如對(duì)空間數(shù)據(jù)的采集與存儲(chǔ)、處理與管理、分析與應(yīng)用、查詢與檢索、表達(dá)與顯示等,不論是速度還是準(zhǔn)確度方面,都比較適合用于現(xiàn)在城市規(guī)劃領(lǐng)域的很多方面。 第一,相關(guān)城市數(shù)據(jù)的獲取與處理 至今而言,城市地理數(shù)據(jù)的來源渠道有很多種,常見的有地圖數(shù)字化數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、 GPS 獲取數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、歷史記錄數(shù)據(jù)、理論推測(cè)與估計(jì)數(shù)據(jù)等。采集城市環(huán)境信息是進(jìn)行城市規(guī)劃的第一步,而環(huán)境信息有涉及到很多方面 的因素,有區(qū)域與局域的,有微觀與宏觀的,還有定性與定量的環(huán)境信息之分。這些環(huán)境因素也可以具體的表達(dá)為大氣環(huán)境、地質(zhì)條件、土壤質(zhì)地、氣候變化、覆蓋植被、水系、道路交通、居民地等,要特別注意控制這些環(huán)境信息的獲取的質(zhì)量,因?yàn)樗鼤?huì)對(duì)城市規(guī)劃管理的效率產(chǎn)生不可忽視的影響?,F(xiàn)代城市規(guī)劃的數(shù)據(jù)有很多突出的特點(diǎn),比如數(shù)據(jù)量比較大,數(shù)據(jù)獲取或存儲(chǔ)處理的格式比較多樣化,當(dāng)然還有數(shù)據(jù)的更新比較快等等。為了滿足現(xiàn)代城市快速發(fā)展的要求,就不得不考慮一種新的實(shí)時(shí)、快速的數(shù)據(jù)采集方式來融3S 技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用研究 14 合這些特點(diǎn),因而遙感技術(shù)就成了被使用最多的最重 要的一種數(shù)據(jù)源。 看似簡單的一張遙感圖像,事實(shí)上卻潛在著很多有用的信息,而這些信息本身可能沒有太多的不同,然而,遙感技術(shù)卻賦予它們?cè)S許多多的特性。簡單的舉幾個(gè)特性例子,如由于覆蓋范圍比較大而具有宏觀性和多層次性,再有就是因瞬時(shí)性而含有的重復(fù)性和動(dòng)態(tài)性,還有多分辨率的高清性等等。遙感技術(shù)所獲取的信息具有很多的特性,表現(xiàn)在宏觀性、綜合性、重復(fù)性動(dòng)態(tài)性、多源性等方面。除此之外,遙感技術(shù)的應(yīng)用也是相當(dāng)廣泛的,不僅僅可以用在瞬時(shí)獲取有關(guān)城市地理數(shù)據(jù)方面,還可以有效的應(yīng)用在環(huán)境污染、道路交通、城市綠化等方面。利用遙感影 像,可以從多波段、多時(shí)相、多角度、多分辨率等不同角度對(duì)城市環(huán)境的不同專題信息進(jìn)行較為準(zhǔn)確的反映,并具有大面積同步觀測(cè)、高時(shí)效性、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)。如果對(duì)城市遙感圖像中的環(huán)境要素進(jìn)行目標(biāo)解譯,工作人員將會(huì)提取出大量的有關(guān)環(huán)境信息的數(shù)據(jù)和狀態(tài),這對(duì)城市規(guī)劃中的環(huán)境監(jiān)測(cè)有很大的幫助。對(duì)于遙感圖像,我們不僅僅只關(guān)注某些信息,要把其他相關(guān)的信息也隨機(jī)提取出來,備用于許多方面,例如土地利用情況,城市建筑物合理布局方面,道路管線的處理,林木水系的規(guī)劃等。一般獲取的城市地理數(shù)據(jù)有兩種表達(dá)方式,也是必須要分清楚的兩個(gè)方面,一中是 空間數(shù)據(jù)的表達(dá),另一種是非空間數(shù)據(jù)的表達(dá),常見的有社會(huì)經(jīng)濟(jì)類的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。不管是哪種數(shù)據(jù)表達(dá)方式,所含的數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,并且獲取的數(shù)據(jù)量比較大的情況。 與常規(guī)測(cè)量方法相比, GPS 技術(shù)在控制測(cè)量中的工作效率與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益較均有倍增的趨勢(shì),為了有利于城市規(guī)劃的等建設(shè)方便的獲取所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),大多數(shù)的城市也都陸續(xù)的建立了高精度、高等級(jí)的 GPS 控制網(wǎng)。進(jìn)年來,許多野外的高難度工作也能順利進(jìn)行了,多虧了 RTK 技術(shù)的應(yīng)用和不斷發(fā)展。并由于它的操作比較簡單,并且獲取數(shù)據(jù)比較快捷,并能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和輸出,所 以獲取的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)的。 RTK 技術(shù)的應(yīng)用不僅僅局限在測(cè)量工程方面,如控制測(cè)量、施工放樣、地籍或地形要素測(cè)量等,還被應(yīng)用在人們的日常生活中,比較常見的有各種車輛的導(dǎo)航定位,方便工作人員對(duì)車輛交通進(jìn)行監(jiān)控和疏通等。隨著科技的迅速發(fā)展,在這個(gè)最大的民用市場(chǎng)內(nèi),就急需像智能交通系統(tǒng)這樣高質(zhì)量的城市交通系統(tǒng),這樣將會(huì)更加推動(dòng)城市的發(fā)展。 隨著城市功能的不斷調(diào)整以及城市規(guī)劃建設(shè)的快速發(fā)展,再加上新建、改建、擴(kuò)建項(xiàng)目日漸增加,城市用地、地
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