GIS技术在山体公园现状分析中的应用

杨柳　李端杰　李文静

摘要：以淄博市花山山体公园设计为研究对象，利用ARC GIS10.1中的三维空间分析功能，分析了花山的坡向、坡度、剖面曲率、平面曲率以及现状景点的通视及其视域范围。通过利用GIS进行分析，可以帮助设计师较为科学地认识研究范围的现状，做到因地制宜。

关键词：风景园林；GIs应用；三维空间分析功能；现状分析；公园设计

园林兼具科学性和艺术性。一直以来，风景园林设计中的艺术化倾向明显，但是科学推敲方面较欠缺。GIS技术有强大的三维空间分析功能，可以对基地的坡度、坡向、地表径流、光照强度、视域等进行分析，从而为风景园林设计的科学分析提供了有力依据。

1.淄博市花山概况

花山位于淄博市高新区，海拔183m，花山地貌典型，相传共有101道沟壑，恰似花朵盛开，故名为花山。花山人文氛围浓厚。花山早在元朝就建有玉皇宫、王母台、碧霞祠等庙宇，是民间香火旺盛的地方。每年的三月初三和九月初九是花山庙会。

2.GIS技术步骤

建立空间模型的主要数据来源是地形图。本文以花山高程点CAD为基础数据，通过GIS10.1软件将CAD数据转化为TIN地表面，再转化为DEM模型，利用GIS中的3D Analyst功能，对山体的坡向、坡度、剖面曲率、平面曲率以及现状景点的通视及其视域范围进行分析，其中现状景点的视域范围又分别进行了叠加计算，得到了整个山体的可见性分析图（表1）。

3.具体分析

3.1生成DEM模型

利用GIS生成花山的DEM模型，使設计师对花山有直观的印象。图1是用栅格地表面和山体阴影叠加形成的渲染图，随着浅绿、深绿、黄色、棕色、灰色、白色的变化，海拔逐渐升高。

3.2坡度分析

有资料显示，在坡度大于5°的地形上进行工程建设，费用明显增加；坡度较小的平坡地和缓坡地，建筑布置较自由。坡度大于14°02的地形起伏较大，工程建设受到较大限制。本文将坡度等级分为0～8°，8～15°，15～25°，25～35°，35。以上4个等级，通过对DEM模型进行坡度分析，得出图2。结果显示：除了山脉的沟壑，沟壑之间的花山场地坡度均在15°以内，可以进行工程建设。

3.3坡向分析

坡向不同的地域，接受太阳辐射、日照长短也不相同，温差也大。通过对DEM模型提取坡向，得到花山的坡向分析图3。该图将花山分为8个坡向区域，以图中黑色虚线为分界线，分界线下方主要为东向，南向和东南向，分界线上方主要为北向、西北向、西向、西南向、东北向。由于基地位于北半球温带，南向和东南向光照较为充足，适宜修建服务设施。坡向还影响植物选择。阳坡区域适宜种植喜阳的植物，阴坡区域需种植耐荫耐寒的植物。

3.4曲率分析

剖面曲率：指的是地面上任一点位地表坡度的变化率，实质是对DEM求二次坡度。平面曲率指的是地面上任一点位地表坡向的变化率，是反映等高线弯曲程度的指标。曲率为正，表明该像元的表面向上凸，反之则向下凹。该工具用于描述流域盆地的物理特征。剖面曲率将会影响流动的加速和减速，进而影响到侵蚀和沉积。平面曲率会影响流动的汇聚和分散。

根据分析可知，花山沟壑地区雨水流速将会加快，多雨季节易因水土流失导致地基不稳固，服务设施及小品等不宜在沟壑附近建造，同时沟壑附近的植物宜种植深根性植物。

3.5地形起伏度分析

地形起伏度是指在一个特定的区域内，最高点海拔高度和最低点海拔高度的差值，是描述一个区域地形的宏观指标。对DEM数据提取，可得到地形起伏度图；通过分析，该地域内坡度起伏度与地面坡度基本一致，坡度陡峭的地方地形起伏度大，一旦破坏，难以恢复，不能用作建设用地。

3.6花山地貌特征小结

将上述几个方面综合分析，花山的地貌特征概括为由山顶到山脚的垂直方向沟壑较多，除了沟壑处坡向及坡度变化较大外，沟壑之间的区域均较为缓和。整个山体阴坡面积略大于阳坡区域面积。

3.7通视分析

主要是计算对于给定的观察点，地形环境中通视的区域及不通视的区域。借助于高德地图得知，花山现存的景点有花山坊、昊天宫、碧霞祠、王母台以及位于北坡的3个池塘。设计意图利用现有几个潜力较好的景点进行再造景或借景。根据DEM模型提取了上述几个景点的通视分析图（图6、7、8）。绿线表示可通视，红线表示不可通视。结果显示：碧霞祠与王母台通视效果较好；碧霞祠和王母台与水面1、2均有较好的通视关系，设计时可以考虑相互借景。水面1、2可以作为重点设计的水景点。王母台、碧霞祠与花山坊间的通视性亦佳。总结可知：王母台、碧霞祠与其他景点通视性最佳，其次是水面一二和花山坊，昊天宫通视效果最差。

3.8可见性分析

设计拟花山现存的昊天宫、王母台、碧霞祠、花山坊及3个具有造景潜力的水面作为将来游客的停留空间，其本身是一景，同时也可以远眺其他景观。利用DEM模型提取出了各个景点的视域范围，红色为不可见区域，绿色为可见区域（图9）。利用GIS软件的叠加计算功能将各景点的视域范围进行叠加，最后得出一张可视性总图（图lo）E～。由图可知，花山西坡及西北坡可视性最佳，东坡、东南坡及南坡可视性最差。

4.设计决策

第一，视域分析是解决景点视域的问题，可视性较好的阴坡区域可以建造景点，使游客在登山时有景可望。对于可视性差的阳坡，可以主要修建旅游服务设施如游客中心，度假酒店等服务性建筑。若要在阳坡建造供眺望的景点，可以再利用ARCGIS分析确定俯瞰阳坡的最佳视点，设置嘹望塔。

第二，植物选择：山体公园其本质是公园，需要具备公园的休闲、娱乐、科普、运动、观赏等功能，必要时有功能分区。南坡的功能区因日照条件佳，应重点设计。选取丰富的植物种类结合园林建筑进行园中园的设计，做到四季有景。阴坡区域光照条件不佳，但水面较多，适宜种植耐荫耐水湿宿根花卉，重点创造清凉宜人的夏季景观。

第三，王母台、碧霞祠对其他景点的通视性最好。且二者建筑形式古典传统，甚为美观。所以设计其他景点时如西北坡的2个水面景观时，应考虑将王母台和碧霞祠的建筑纳入进来，形成借景。

5.结语

GIS应用于景观规划设计的范围非常广泛。通过gis的应用，笔者认为GIS软件可以很好地帮助设计师决策，其优势主要体现在以下3个方面：

一是直观性强。ArcGIS可以根据CAD高程点及等高线，迅速生成TIN地表面，进而生成栅格数据，结合三维分析中的山体阴影分析，可以生成直观性很强的二维地形图。

二是精确度高。比如视线分析，传统设计方法往往是设计师根据一些经验数据或者规范徒手做出视线分析图，经验成分较多。这对于成熟的设计师无大碍，但是若设计师经验较少，则很可能导致设计成果偏离最初想法。利用计算机进行分析，使得精确度提高了很多。

三是研究范围的扩大。ArcGIS可以对复杂的山体进行各种分析甚至建立模型，从本质上扩大了景观规划设计的研究对象，使研究更加科学化。

虽然ArcGIS有上述优势，但是在应用过程中，笔者也发现一些问题，比如要求有属性的数据，要想得出准确的分析结果，前期数据库的建立与更新起到了决定性作用。本次实验使用的地形图上的高程数据不具有高程属性，针对这个问题，笔者使用了湘源控规对高程进行了字转高程的转换，使得数据具有了高程属性才可以在Arcgis中进行处理。