0 引 言

信息技術作為一種可以基于信息科學原理方法，對信息進行的一系列產生、獲取、變換、傳輸、存儲、處理、利用各項信息技術工程。在計算機、控制及通信技術基礎之上，發(fā)展形成了信息技術，隨之產生了信息技術背景。在現代化信息技術背景下，有研究提出需要重視城市規(guī)劃支持系統(tǒng)，通過實現城市規(guī)劃具體方法能夠結合空間信息技術，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)。但是結合以往研究成果也能夠看出，在GIS、RS技術應用于城市規(guī)劃領域內，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化提取城市空間要素，所以目前并未在城市空間規(guī)劃領域形成十分適用的系統(tǒng)平臺軟件支持產品。因此，本文將GIS、RS兩大技術引入本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設計中，運用該系統(tǒng)對城市空間規(guī)劃的軟件產品有效優(yōu)化。

1 關鍵技術概述

想要建立城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)，并將 GIS、RS 技術引入其中，就需要認識到設計本次系統(tǒng)所需的關鍵技術。1.1 GIS在本次研究中將 GIS 技術和虛擬現實技術（VR）相結合，通過運用 Web 技術可以對城市規(guī)劃支持系統(tǒng)更好的擴大完善，并且 Web GIS 系統(tǒng)還具備了分布式、面向對象且互操作的主要技術特征，以及基于城市規(guī)劃信息為主的技術體系。實現 CR?GIS 技術結合，歷經了結合數據、數據模型、統(tǒng)一功能的虛擬現實技術及 GIS 技術一體化，能夠為系統(tǒng)用戶創(chuàng)造真實的人機交互操作沉浸式體驗，仿佛身處 GIS 系統(tǒng)虛擬環(huán)境內，共同產生虛擬環(huán)境交互作用來獲得近似感受，具備了真實性表達地理環(huán)境，可以從時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遙感技術是基于航空攝影技術基礎之上，歷經社會發(fā)展技術創(chuàng)新，逐漸廣泛應用于水文、資源、環(huán)境、地質、氣象多領域的新型技術。遙感指的就是遙感類電磁波敏感儀器，能夠在與目標非接觸基礎條件下，對目標進行遙感探測。

2 系統(tǒng)架構

2.1 數據系統(tǒng)設計

在設計城市規(guī)劃支持系統(tǒng)時，圖1作為本次系統(tǒng)設計整體框架，共計包括數據層、管理層、服務層、應用層等4層架構。

1）數據層。該層級主要負責完成系統(tǒng)數據信息采集與加工，在成功完成城市基礎與相關規(guī)劃數據后，經過獲取、加工、處理、入庫等一系列作業(yè)完成更新過程。 2）管理層。在數據存儲及管理層中，主要是為了能夠有效管理和維護空間數據庫。 3）服務層。在該層能夠完成城市規(guī)劃服務，并采用可行措施實現對數據的處理分發(fā)，從而可以滿足用戶的不同操作需求。 4）應用層?；趹脤幽軌虺晒崿F以上系統(tǒng)，并且能夠實現兩大層次基礎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，需要以城市的不同空間規(guī)劃階段具體數據、業(yè)務等信息為著手點來建立系統(tǒng)模型，包括數據、業(yè)務、功能等模型。 對于數據建模需要完成城市規(guī)劃地圖繪制，根據不同的地圖比例1:500~1:100000的比例尺，設計地圖技術數據、交通、人口、管道等數據。RS測得的遙感數據主要包括正射規(guī)劃設計背景，片種主要包括真彩色、彩虹外以及黑白色等。城市規(guī)劃中主要包括數據如下：總體、分區(qū)、詳細的規(guī)劃數據，以及規(guī)劃控制、交通、城市現狀等數據。還有社會經濟數據，包括了城市整體經濟水平、人文歷史以及社會經濟現狀等各方面數據。 在采用聲電聯(lián)合法實現TDOA定位時，主要是對于GIS盆式絕緣子的設備內部不同類型局放情況，以既定陣列分布AE、UHF傳感器，經檢測人員分析所獲得的不同時延信號，計算可得局放源所處的GIS盆式絕緣子內部空間位置，包括平面、三角形、三維空間三種對應定位法。TDOA平分面定位被廣泛應用于電氣設備局放缺陷定位，通過拆分局放源所在空間位置，獲得3個平面，分別定位P1(x,0,0),P2(0,y,0),P3(0,0,z)，計算獲得局放源所在空間坐標為P(x,y,z)公式如下：

式中：Δtx表示檢測時間差；ti表示局放源所在空間兩點至傳感器時間；li, lj表示GIS盆式絕緣子內部、外殼的信號衰減結構長；c表示介質內的信號傳播速度。 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，詳細進行小范圍規(guī)劃至區(qū)域性規(guī)劃，以及城市規(guī)劃設計至城市管理，總體規(guī)劃至各領域專業(yè)規(guī)劃。本次城市規(guī)劃支持系統(tǒng)建模如圖2所示。 1）綜合數據管理。通過設計空間數據庫，統(tǒng)一獲取、建設數據庫及時更新圖形相關數據、信息、經濟信息等，并在系統(tǒng)建模時運用地理編碼來有效集成空間、非空間相關數據信息。 2）分析地理空間數據。通過提供靈活化信息查詢相關機制，能夠為城市規(guī)劃工作人員，充分調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據信息，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。運用GIS信息集成系統(tǒng)實現GIS OA、VR GIS以及CAD等子系統(tǒng)功能有效集成，真正建設統(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、自動化流程以及空間分析各類問題。 4）科學規(guī)劃各類決策?？茖W規(guī)劃各類決策包括能夠實現方案、評價、決策的高級優(yōu)化，并且通過該城市規(guī)劃管理建模，能夠實現不同規(guī)劃方案之間的有效對比和輔助性表達。

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)的設計硬件配置圖主要組成包括CPU、SDRAM、硬盤、打印機和掃描儀等。 系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺運用ARCGIS系列的GIS開發(fā)平臺，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的硬件功能，并且能夠免費使用減少系統(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，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；運用了GIS軟件并選擇Web服務，以及 Vistual Basic開發(fā)軟件，由于VB擁有較好的易用性且能夠實現可視化編程，所以數據庫訪問能力較強。

3 系統(tǒng)詳細實現

圖3為本次系統(tǒng)設計中劃分的各大功能模塊，通過運用GIS、RS現代化城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)信息開發(fā)技術及軟件架構，結合SQL數據庫技術，在前期查閱的軟件理論支持下，開發(fā)設計了基于組件式技術的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)平臺。

3.1 數據管理功能模塊本次設計的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)數據庫技術主要實現能夠完成前期相關城市規(guī)劃各專題數據信息的采集、整理、建庫、更新等，并提供定量精確式規(guī)劃設計。3.2 子系統(tǒng)功能模塊該模塊引入了GIS、RS技術，來滿足設計的該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)，可以實現通用型空間分析，包括緩沖區(qū)、空間重疊、三維、網絡、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用該系統(tǒng)進行城市空間規(guī)劃支持決策，提供專業(yè)的城市規(guī)劃分析模型，并針對規(guī)劃系統(tǒng)應用人員，可以通過系統(tǒng)計算獲得更加精準真實的指標數據，如城市容積率、綠化空間、地質、建筑物結構密度等各專題數據。并且系統(tǒng)可以根據獲得的數據結果最終生成規(guī)劃專題圖以及對應的管理機制，來定制并維護專題圖，也能夠保證實踐應用可行性和實施性；還能夠向系統(tǒng)控規(guī)圖內便捷地輸入各類規(guī)劃信息指標，這樣也就能夠經該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)的運行自動高效化。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，實現高級輔助支持決策功能，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 人機交互子系統(tǒng)

人機交互子系統(tǒng)是本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設計中的重要基礎，更作為是否能夠保證用戶使用該系統(tǒng)獲得良好應用體驗的決定性作用。人機交互界面運行機制如圖 4 所示。所以通過設計人機交互子系統(tǒng)功能可以為用戶提供差異化特色對話方式，如填空、問答、選擇、圖表等，對于不同的輸出設備和輸入設備，需要保證能夠做到對原始信息的靈活化接收、輸出，還要分析用戶數據，及時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)

結合上文在本次城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)設計中，建設的三維虛擬化空間子系統(tǒng)，主要包括對三維虛擬場景的創(chuàng)建、瀏覽、輸出數據及分析數據等四大子系統(tǒng)功能，如圖5所示。

1）在創(chuàng)建三維場景時，能夠讓用戶可以實現對物體的實時編輯，并且可以做到將所視物體的平移、縮放、旋轉、對齊各類直接經鼠標控制操作，還能夠及時對物體屬性具體數值進行精確調整，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，該系統(tǒng)主要實現為用戶提供手動、自動兩種可以結合用戶自己所需針對性選擇的觀察模式。用戶可以實現在手動觀察中，移動鼠標或輔助鍵盤來放大、縮小、旋轉等模型操作。自動模式下用戶則無需操作，系統(tǒng)可以根據飛行路線來為用戶自動展示進行瀏覽，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，本次設計該城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)能夠為用戶輸出二維、三維甚至動畫等不同數據格式。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）數據查詢分析中，該系統(tǒng)能夠為用戶提供三維地物的圖像數據屬性，用戶可以運用該系統(tǒng)測量場景距離和點位，不僅能夠實現常規(guī)GIS分析，還能夠完成差異化時間、日照等不同顯示效果設置。

4 系統(tǒng)應用

將本次設計的基于GIS/RS城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)應用于實際工作中，實現宏觀、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，經系統(tǒng) GIS可以可視化處理數據，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)實際應用中，運用RS遙感及GIS統(tǒng)計獲得在Quickbird城市空間景觀的分布情況。

5 結 語

總而言之，本文提出基于GIS、RS技術的城市空間規(guī)劃支持系統(tǒng)構思，發(fā)現運用該系統(tǒng)能夠豐富用戶的系統(tǒng)使用體驗，并且在實際應用中能夠達到預期效果，擁有良好的應用前景。

審核編輯 ：李倩