基于统一的空间参照，聚合城市基础地理信息公共资源，融合管线数据的空间、属性和时序特征，构建城市综合管网三维信息管理系统，实现对管线设计规划、施工建设、运行维护的全生命周期的管理。对管线数据进行深度挖掘，实现数据的增值。进行gis空间分析、三维建模及宏观的数据统计分析，为管线抢修、业务决策提供支持。聚合基础空间信息构建的三维场景，更加具有视觉感受力与可识别度。可以方便数据查询，发现数据中存在的问题。对于非管线专业的人也能看懂三维管线图中的设备设施。在展示规划管线时，可以更直观地了解设计数据是否合适，辅助分析功能可以更直观地审核设施设计数据。三维管线不但具有与二维相同的查询、分析等功能，而且具有二维不具备的三维分析功能，如立体设施量算、间距分析等，功能更加丰富。
2系统架构与关键技术
2.1系统体系架构
城市地下管线综合管网三维信息管理系统承担了城市综合管线数据的实时补录、快速更新、定期维护、各种管线信息查询、满足各种需求的统计、管线数据及给管线数据的分析和对外服务等工作，为城市建设提供一套信息丰富、现势性强的地下综合管网数据库，也可为其他相关行业提供数据和应用服务
2.2管网数据分层与组织
基于公共地理空间框架的应用集成模式，把“数字城市”的核心技术应用于城市综合管网三维信息系统的建设。在统一的空间框架内，构建基于区域信息资源整合、交换与应用的数据分层与组织模式。
2.3管网三维数据体系构建
系统以城市综合管线图、各专业的管线图及设计、规划、竣工与运维数据为主要数据来源，以标准化的三维管网附属设施库为基础，以管网数据驱动的参数化建模技术为核心，辅以管线数据的时序信息，涵盖规划、现状与废弃等时态特征，构建城市综合管网三维数据体系。
3系统主要功能实现
3.1管线数据监理检查对外业探测的管线数据进行检查分析，以保证进入城市管网数据库的数据完整性和正确性。
3.2海量数据存储将城市海量的空间与属性数据的分层整合存储在大型数据库中，数据分层和数据结构严格按照国家和地方标准进行设计。
3.3地图快速访问利用esri专业的空间数据引擎arcsde，实现城市海量的空间数据的管理。
3.4基本图形功能基本的gis功能模块主要包含了下列功能。
1）方便快捷的视图操作功能。包括放大、缩小、漫游、刷新、前视图、后视图、全景显示、居中显示、旋转视图、指北针、比例尺显示等。
2）图层显示。包括标准化的管线分类显示、图层过滤显示等。
3）工作空间管理。包括保存、打开、关闭、另存为、输出为pdf文件等工作空间的操作。
4）量测工具。包括各种方式量测角度、长度、距离、面积等工具。
5）影像数据管理。包括dom影像交互式加载、根据坐标文件、影像头信息加载、栅矢数据透明叠加显示等工具。
6）鹰眼导航。实现索引图与具体地图位置的快速联动。
7）放大镜。实现沿管线放大浏览的功能。
3.5调图
调图功能模块主要用于快速地地图定位，主要包括根据索引、图幅名称、管线工程、坐标、地物特征（如道路名称、建筑物名称等）等定位相应的1∶500的基础地形和专业管网数据。
3.6管线信息查询方便、多样化的管网信息查询功能，足不出户即可详细了解实地埋藏与地下的管线空间、属性以及声像档案等信息。
3.7管网数据统计
1）将统计与制图功能结合，既能生成统计报表，又能生成专题图。
2）系统支持条件统计。对各种专题数据，根据属性字段进行简单条件统计、复杂条件统计和模糊条件统计等。如针对城市管线数据，可以统计全部或符合给定条件管线的长度，并能够以表格、直方图、饼图、折线图等表示并输出。
3.8管网分析
管网分析功能模块主要用于深层次地挖掘地下管线的信息数据，为管线规划、城市减灾容灾等决策分析提供合理性的建议数据。
1）管线的纵横断面分析。用于了解地下管线相对于地面的敷设状态。选择相应的断面线，可以自动绘制出符合规范的纵断面图，并可在纵断面图与管线地图之间进行联动操作，并可以查询管线和剖点处的属性信息。
2）管线路径分析。可以根据行业的要求（如电信、电力、燃气、给水等行业）建立管网的网络拓扑结构，计算从指定的起始管点到终止管点的最短路径，给出路由及其相关的设施、影响区域等。例如，给水、燃气发生爆管事故时，可以通过管网的路径分析功能，从事故点处追溯到控制此事故发生管段的阀门设施，并可进一步追踪这些阀门设施所控制的影响区域，为其业务提供决策支持。
3）缓冲区分析。通过在要分析的要素上设置一定距离的缓冲区，可以进行各种分析运算。例如，道路改扩建或拆迁分析，通过以道路改扩建或拆迁区域作为缓冲区进行分析计算，可以得出其影响的地上地物及地下管线的情况。
4）管线三维分析。利用管线普查的空间和属性数据，三维模拟显示选中范围内的所有管线、附属物、建筑物以及地面地物。能够进行放大、缩小、漫游、旋转等飞行模拟显示，能够选择三维管线浏览其属性，根据属性定位管线的位置，并可进行管线净距分析，在三维分析图上能直观地反映出管线穿管（碰撞）情况。
3.9管网规划辅助审批
管网规划辅助审批功能模块主要用于提供一些用于辅助管网规划审批和设计的工具。
1）垂直净距分析。可以对任意范围内的相交管线进行垂直净距分析，并将分析的结果与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。
2）水平净距分析。可以对任意两条管线之间的水平距离进行分析，并将分析的结果与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。
3）覆土埋深分析。可以通过在进行覆土埋深分析的位置划一条线，分析与这条线相交的所有管线的覆土埋深情况，并与国家管网设计规范值进行比较，给出比对结果。
4）辅助设计功能。根据国家规范和其他标准、现状管线之间的关系，限定规划管线的布设界限，能够自动生成一个管线埋设的建议方案。
5）其他管线设计工具。包括智能的节点捕捉工具、坐标展点工具、电杆自动布设工具等。
3.10动态更新
动态更新模块完成竣工资料的入库功能，对竣工管线数据进行数据检查，检查通过后导入数据库，并将原始数据存入历史数据库。实现模式为：划定施工范围，将该范围内的管线数据裁剪转出，生成施工参考图，由施工单位根据此图形进行开挖铺设管线，竣工测量后，将管线变化反映在施工参考图上，形成最终的竣工图，然后将此图提交管线主管部门，由数据维护人员对数据进行检查，检查通过后，将竣工数据导入系统，系统将新增管线写入现状数据库，并将废弃的管线存入历史数据库。
【关键词】地理信息系统（GIS）；城市规划；设计方法
前言
目前，我国大部分城市经过科学的分析与研究后，都重新规划了城市空间，而传统的城市规划设计方法已不能满足时展的需求，在城市规划设计的过程，无法保证设计规划的质量与效率。而基于GIS的城市规划设计方法具有传统规划设计方法无法比拟的优势，这种规划方式能够有效地避免人为因素所引起的的大面积数据错误等问题，使获取的城市地理空间中非空间与空间数据更为准确，因而GIS空间分析功能在城市规划中的应用越来越广泛。
1、GIS与城市规划
1.1G1S概述
地观倍息系统（GeographicInformationSyslem，GIS）“一个收集、储存、分析和传播地球上关于某一地区信息的系统，该系统包括相关的硬件、软件、数据、人员、组织及相应的机构安排。”其中“收集、储存、分析和传播”是一个完整的GIS所必须具备的四大功能，即“输人、存储：、操作和分析、表达输出”。作为现代空间信息技术的核心，GIS可以为城市规划提供一个有别于CAD的全新的技术平台，其能为规划决策提供数据、模型、优化的方案和对未来环境的虚拟表现，实现对城市空间资源的有效配置与合理安排，这是对传统城市规划在内涵和内容上的一次提升，灵活运用GIS技术可以使城市规划实验建立在科学、理性分析的基础上，改变那种仅仅依靠定性经验和“拍脑袋”式的规划决策模式，从而构建科学、理性、定性定量相结合的规划决策模式。
空间分析（SpatialAnalysis）是GIS的核心与灵魂，其特有的对地理空间信息的提取、表现和传输功能是GIS区别于一般信息系统的主要功能特征。空间分析起源于上个世纪60年代地理及区域科学的计量革命，它对分析空间数据相关技术的统称。进行空间分析的目的主要包括以下几个：①使数据得到有效地获取，同时对其进行科学地描述与认知，例如风险图的绘制；②生成观察地观阁案的背景过程进行理解与解释；③预报例如传染病等重大事件的爆发；④对地理空间上发生的事件进行调控，例如对资源进行合理分配。
2、GIS城市规划技术特点
GIS技术主要由数据获取与管理、数据传播和数据分析处理几部分组成，具体表现在：通过遥感和航天拍摄，收集图片信息，并利用软件等技术手段对照片进行处理，获取大量准确可靠的基础数据；利用现代通讯技术和网络传播信息数据；数据分析功能主要有空间查询、数据分类、模型数据分析等。总的来说，GIS技术主要有以下几个功能：①实现对地理空间信息的采集、整理、分析和输出；②其空间分析能力很强，能实现多要素综合分析和动态预测；③计算机实现智能分析空间数据，其系统还支持对地理空间数据的管理功能。
目前GIS技术在我国很多领域都有涉及，这种技术的发展经历了一个漫长的过程，在其发展的早期，GIS软件仅仅作为一个简单的制图软件在制图领域进行运用。随着计算机技术的不断发展，GIS和性能也在不断改进完善，开始向信息数据的分析和处理方向发展。随着社会不断发展进步，城市对规划设计也提出了比以往更高的要求，在这种时展背景下，GIS体现出越来越明显的技术特点。将其运用到城市规划设计中，通过实践，两者结合越来越紧密。
3、GIS技术在城市规划设计中的应用效果
3.1提高城市现状分析的准确率
在城市规划现状调查过程中，其主要是对技术经济、自然条件、已有建筑、工程设施、环境等多方面进行分析，而通过应用GIS软件技术的空间查询功能、数据统计功能、制图功能可有效的对城市多领域的空间信息进行统计、分类、比例计算，使其形成图表绘制出科学合理的专题图。与此同时，通过结合GIS软件技术、3D技术、虚拟现实技术等技术资源，使其可构筑成较为真实的虚拟空间，这样可协助城市规划师了解现状，进而提高城市规划现状分析的准确性。
3.2促进预测分析与辅助决策
通过把GIS技术应用在城市规划设计中，不仅可促进预测分析的准确性，并还可辅助规划师做出规划决策，使其提高地理信息系统在城市规划设计中的成效。而GIS技术中的预测分析作用主要是能够对人口规模、城市规模、灾害、经济、可持续发展方向等多方面进行预测。GIS技术中的预测分析主要是结合空间分析、空间叠加、空间查询等多方面功能对城市现状存在的问题进行分析与评价。与此同时，预测分析人员再把具体问题的发展形状进行模拟，然后再通过模拟的结果辅助规划师实现规划决策。但根据实际调查表明，目前大部分的城市规划师在解决类似问题的过程中，一般都是结合长期积累的经验对问题进行定性分析、传统计量与统计模型分析，这样不仅会割裂各问题因素在空间分布上的联系，并还会导致模型粗放出现以偏概全。而通过把地理信息系统运用在城市规划预测分析中，不仅可杜绝这些模型弊端，并可提高预测分析的质量。
3.3有利于用地规划
在城市规划设计中应用地理信息系统，有着对城市不同土质的土地进行区分的功能，并还可对城市土地进行合理的评价与等级区分等多做优势。通过把GIS技术应用在城市规划设计中，不仅可为城市规划设计打下一定的基础，并可有效的提高城市规划设计的准确性。
3.4辅助规划设计
辅助规划设计主要是对城市道路网的生成、市政工程管线设计与地块划分进行完善。如对于道路网的生成工作，其主要是通过把地形图与用地功能区划图叠加显示后，能够在新专题层确定城市道路的中心线，进而构成路网数据层，然后再合理运用缓冲器功能依照红线宽度形成自动道路红线，这样可有利于自动计算与统计道路的长、宽、面积等。
3.5可提高经济技术指标统计计算效率
在城市规划设计中应用地理信息系统，有利于按主题分层进行经济指标统计与计算，使其能够快速准确的得出城市建筑面积、城市绿地面积等相关数据。另外，GIS技术的分类与表格功能还可有效的得出城市用地平衡表、土地利用率等相关图标，这样可有效的促进城市规划设计效率。
3.6有利于规划方案的评价比较
为了确保城市规划设计方案具有一定的准确性与实用性，在城市规划设计过程中通常会设计多个设计方案以供参考。通过把GIS技术运用在城市规划设计中，有利于将不同规划方案中的地质情况、水文、地形、环境等相关数据进行叠加比较，使其选择出最佳的城市规划设计方案。
4、结束语
与传统规划设计方式相比，基于GIS空间分析功能的城市规划设计方法能够有效地提高城市规划设计效率和质量，确保了城市规划设计方案的科学性及合理性。城市规划设计人员必须熟练掌握GIS技术，并将其有效地应用于城市规划中，提高城市规划设计水平。
参考文献：