基于GIS的城市建筑高度控制技术与应用探究

李春艳

摘 要：GIS系统具有极强的数据分析功能，而且可以直观呈现研究对象的空间位置关系。依据景观美学、城市经济发展和生态保护等需要，基于GIS构建城市建筑高度控制模型并确定不同区域的控制标准，或者运用GIS系统对城市规划、市政管理等领域的数据进行视线分析，可以为合理控制城市不同区域的建筑高度提供量化的指标体系，作为优化城市规划设计、合理配置城市建设用地、提升城市空间视觉效果和居住体验的依据。

关键词：高度控制;GIS;技术应用;城市建筑

近年来城市边界的持续扩展，主城区房地产开发强度也不断加大，对城市景观、生态和居住体验都产生了不利影响。尤其是高层建筑数量的快速增长及其在城市中布局的随意性，明显破坏了区域视觉效果和空间构造，无论是从美学、文化与生态保护还是经济学角度考虑，都应当基于城市整体发展规划合理控制建筑高度。而GIS系统具有空间位置数据和属性信息采集、分析功能，为构建城市建筑高度控制指标体系提供了最合适的技术平台。

1 合理控制城市建筑高度的意义

在市场经济环境和城市化进程加快的社会背景下，绝大部分城市都出现了人文景观、生态环境保护与建设用地开发利用的矛盾^[1]。为了满足商业发展、市政基础设施建设和居民住宅使用需求，部分区域开发强度过高，建筑结构和造型设计欠缺全局性的考虑，导致城市空间形态劣化。能够反映城市历史风貌和地域特色的景观的视觉完整性被破坏，经济发展潜力大的区域因建筑和人口密度过大而超出了生态系统和市政基础设施的承载力。而从城市整体建设规划角度合理控制理建筑高度，既能够有效保护城市人文与生态景观、保障城市环境品质，又可以优化土地资源利用并满足经济发展需求。

2 城市建筑高度控制技术类型及原理

2.1 基于景观美学的视觉分析法

在构建城市建筑高度控制指标体系、优化城市规划和管理策略的过程中，视觉分析法是从保护城市景观的角度出发，围绕不同区域的山水、地形地貌等自然景观和反映城市历史风貌、文化底蕴的经典建筑、著名街区，以保障典型嘹望点通视条件和视野完整性为原则，构建分析模型并运用信息技术进行视线分析，测算相应地块的建筑高度控制指标^[2]。目前英、德等欧洲国家和国内部分城市都采用这一方法实施建筑高度控制，具体分析方法需要依据城市景观特点和已有建筑布局进行选择，但GIS系统是目前应用最广的技术平台。

2.2 多因素评价和分区控制法

现代城市在经济发展和保障民生方面所起到的作用越来越大，仅仅出于保护城市风貌和视觉美感的目的控制建筑高度，必然影响城市规划的合理性。因此，在信息技术日益发达的背景下，对建筑高度控制策略实施多因素评价和优化得到了更多关注，满足了对影响建筑高度的经济、生态、景观等重要因素进行综合分析的需要，有助于平衡城市经济发展与景观、人文环境保护之间的矛盾。而GIS技术在行政管理领域的应用积累了大量地籍测绘、工程与水文地质勘察等资料和数据分析成果。所以，基于GIS构建城市建筑高度控制模型并进行数据分析，既有足够的信息资源可供利用，又便于将分析成果运用到城市规划和建设用地管理等领域。

3 基于GIS的多因素评价和分区控制技术应用

3.1 基本技术路线

基于GIS的多因素评价与分区控制技术原理是综合考量城市经济发展、景观和生态保护、民生等领域对建筑高度的要求，在合理设定建筑高度上限的同时，保障土地和空间资源得到最优化利用。所以，其基本技术路线是基于调研分析确定建筑高度的主要影响因素，根据其影响方式提取量化指标并对其进行分类、赋权。进而运用GIS系统对有相关数据进行计算和分析，得到对应的城市不同区域的最佳建筑高度控制指标。为了让具体区域的建筑高度控制更加合理，还要结合有特殊视觉美感或文化、商业、生活氛围要求的具体地块，对控制指标进行细化，使其对高层建筑结构设计、布局和城市管理决策有更大的参考价值。

3.2 建筑高度影响因素的提取

建筑高度控制上限的影响因素包括了经济、审美、环境等几大类型，在选取最具代表性和决定性的因素时，应由相关领域的专家组成团队进行实地考查。采集关于城市整体建筑布局、自然风貌、产业发展规划等方面的信息并进行分析论证^[3]。以保护城市特色风貌、满足居民对环境品质的要求、合理配置土地资源为原则，从各类影响因素中提取出最具决定意义的部分作为分析对象，并且保留城市景观、土地使用性质类因素作为修正分析模型的因子。

3.3 影响因素的分析和赋权

城市特定区域的地价、交通条件、基础设施状况是决定建筑高度的最主要因素，在明确了分析对象之后，要基于GIS系统对城市地块进行区域划分，进而实施高层建筑总体布局评价。根据每一种因素对建筑高度的影响大小和作用形式确定影响指数，并且通过横向比较对其进行赋权^[4]。例如鉴于不同道路分布状况对地价有显著影响，完善的道路交通体系可以间接刺激高层建筑的建设，所以，可以根据特定地块周边城市主干道、次干道数量设定交通条件因素权重。

3.4 基于GIS系统完成多因素评价

在采用层次分析法完成所有影响因素的权重设置之后，要对GIS系统中已有相关区域不同地块的数据进行计算和分析，运用聚类分析法得到不同分区建筑高度的初步控制指数。指数越高则代表相关区域高层建筑建设的动因更强，意味着更加适合在这一地块建设高层建筑。在此基础上，可以结合城市土地资源、经济发展状况和民生需要确定各区域的建筑高度来控制上限，实现对城市空间塑造的全局化控制，既确保建设用地得到合理开发，又满足景观、生态和城市历史风貌的保护要求。

3.5 细化分区控制指标体系

为了让分析成果和建筑高度控制指标更具实践指导意义，应当基于GIS系统并结合具体地块的城市建设格局、景观保护需要修正和完善控制模型。首先，在初步确定了分区建筑高度控制指标之后，对每一个分区有特殊视觉审美、景观保护和民生需求的地块进行进一步分析。运用视线分析法校核建筑高度控制指标能否保障重要嘹望点的视野完整性;其次，对重要人文景观、公共活动场所周边的建筑高度上限进行修正，细化控制指标体系并使之对城市规划、建筑设计和市政管理等工作起到指导作用。

4 结语

基于GIS系统对影响城市建筑高的因素进行分析，能够有效均衡集约利用土地资源与保护城市历史、自然风貌和人居环境品质之間的矛盾。而且可以以三维立体图形呈现特定地块的建筑高度控制指标，作为建筑设计、城市规划和建设用地管理等工作的参考，从整体视角优化城市空间塑造。

参考文献：

[1]刘云昭， 洪再生. 新常态背景下的城市建筑高度控制研究[J]. 2015.

[2]王瑞. 基于ArcGIS视线分析的城市建筑高度控制方法[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（15）.

[3]宋利利， 陶澈， 朱容鑫， et al. 基于GIS的山地城市建筑高度控制方法及其应用[J]. 测绘与空间地理信息， 2016， 39（004）：17-19.

[4]代志宏， 白胤. 基于GIS视线分析的城市建筑高度控制研究——以河池城西新区为例[J]. 山东农业大学学报（自然科学版）， 2019（3）：468-472.