地理信息系統在軌道交通規劃建設中的應用
2006/7/25 9:25:00
一、引 言 城市快速軌道交通系統作為一種大容量、快捷、安全、高效的客運交通工具,已逐漸被我國主要大城市客運交通市場所共識。然而,修建城市軌道交通所需要巨額資金投入及目前我國可用于發展城市軌道交通建設的資金尚很緊張也是不爭的事實。要將有限的建設資金發揮最大的經濟效益,就要盡可能地提高城市軌道交通的利用率,發揮城市軌道交通在城市客運交通系統的骨干作用,將城市客運交通的主體客流吸引到軌道交通上來,緩解城市客運交通能力的不足,減輕城市客運交通出行對城市道路的壓力,提高城市居民的出行質量,從而充分發揮城市軌道交通的運輸效能,獲取最大的經濟和社會效益。但是,如何發揮城市軌道交通的骨干作用則需要我們認真研究。 任何規劃的決策最終都歸結為方案評價,在進行城市軌道交通網絡規劃時,決策者必須從規劃者提出的許多不同規劃網絡方案中選擇出最優的方案。而城市軌道交通網絡規劃方案的評價決策,涉及因素眾多,既有工程量、運營費等定量指標,又有環境影響等定性指標。當各方案定量指標差異不大,而定性指標又互相影響,互相交叉時,很難綜合定量指標和定性指標對方案進行整體評價。城市軌道交通網絡規劃實際上是復雜的多目標決策問題。 城市軌道交通的可行性評價工作主要側重于比選線路土地利用綜合評估,其內容主要包括線、站位比選方案設計選擇、土地與人口綜合評估、土地效益分析和沿線規劃調整建議等。 以比選線路為例,需要按既定的技術標準和路線方案,結合實際地形地質條件,從全局著眼,局部人手,綜合考慮,選擇合適的路線,在路線選定后,進一步確定路線的參數,并據此對局部路段作必要的調整。實際上,在選線過程中經常要進行計算。但由于地形圖表示方法的抽象性和概括性及人的視野的局限性,而造成的對整個區域的認識不充分,直接影響到了路線走向的安排。這些不足是傳統的設計方法本身無法克服的.然而隨著地理信息系統(Geographic Information System,簡稱GIS)技術的發展和應用深入,這些問題正逐步得以解決。本文試圖就GIS應用于軌道交通路線規劃作初步探討,并在某實驗區進行GIS支持下的軌道交通建設的可行性評價。 二、GIS應用于軌道交通線路的選線規劃與評估的基本要求 GIS是在計算機軟件和硬件的支持下,運用系統工程和信息科學的理論,科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數據,以提供對規劃、管理、決策和研究所需信息的技術系統。GIS不僅僅是一個圖庫管理系統,更重要的是它具有空間分析功能,包括數字地形模型分析、空間特征的幾何分析、網絡分析、影像分析和地理變量的多元分析等.這些空間分析功能為用戶提供了解決多種問題的有效手段,可以幫助人們從宏觀的、科學的角度來認識世界,作出正確的決策。 1、綜合評估 對軌道線路的選線規劃一般從發展潛力及覆蓋人口兩方面進行綜合評估。 1.1 選線方面: (1)需首先對線路的所有比選方案根據現狀或原規劃情況來測算看是否能充分發揮軌道交通所帶來的開發潛力,若不能滿足要求,需對該線周圍土地進行全面規劃調整; (2)某些方案經過規劃調整后發展潛力和覆蓋人口仍達不到軌道交通規劃的最低要求,或經規劃調整后發展潛力及覆蓋人口均較好,但經敏感性分析后風險較高,這些均予以排除,最后提出從發展潛力和覆蓋人口方面的推薦線路方案。 1.2 選站方面: 主要考慮優選線路的站位在土地利用的結合方面是否適宜。 1.3 評價要素: (1)軌道站點500M半徑內發展潛力分析:評估各選線、站位全面提升最高建筑總面積的機會、評估建筑現狀,推斷舊城改造機會、比選各備選線、站位在發展潛力方面的影響表現。 (2)站位500M半徑范圍覆蓋人口分析:人口覆蓋分析就是對各站位及選線500M半徑范圍內居住及就業人口覆蓋條件的量化評估,通過推算現狀、規劃及最理想的居住及就業人口數量,對不同方案人口覆蓋情況,包括創造就業崗位、居住單位的能力及影響到的建筑數目等方面進行比選,提出評估結論。 (3)敏感性分析:對無法簡單量化影響開發潛力和覆蓋人口的因素進行分析,其中包括城市經濟發展速度快慢變化、市場對新開發土地的反映、舊城改造的難易程度、居民使用地鐵的頻率及土地調整的可能性大小等;敏感性分析的目的是綜合考慮這些可能發生的風險性因素對分析結果的影響。 2、系統要求 通過分析,軌道交通線路的選線規劃和評估管理中的數據特征及其對信息系統的要求歸納如下。 2.1 屬性數據的管理 可存儲軌道線路工程技術指標、沿線評估要素特征、社會經濟等數據,并能滿足數據修改、查詢和不斷更新的需求。 2.2 空間數據的管理 能分層存儲和顯示各種圖件如軌道線路地理位置圖或軌道路線走向圖、環境要素圖、建筑分布圖等,能將各種環境數據信息與軌道線位及敏感點的地理位置之間的關系建立在一張公共的底圖上用以顯示和分析,通過計算機屏幕在圖形上查詢屬性信息,如評價區域內某點的環境影響級別或土地發展潛力等。 2.3 整體性和針對性 由于軌道線路評價點多、線長、面廣、因素復雜,因而系統在保證評價要素整體性;應根據軌道線路評價的主要指標體系及其預測評價模型、方法和數據參數特征,有針對性地進行數據庫建立,以提高信息數據的價值。 2.4 實用性和動態性 系統應滿足預測評價的基本要求,能打印各種地圖和報表,簡單實用。 三、系統組成及主要功能 1、系統模塊 由3大系統模塊組成:數據庫管理模塊、選線規劃和分析模塊和圖件生成與管理模塊。 1.1 數據庫管理模塊: 對系統的數據庫進行管理,主要功能包括數據錄入、增加、修改、刪除、檢索查詢。 1.2 選線規劃和分析模塊: 從數據庫中獲取數據,利用模型庫中相關聯的應用模型,對規劃范圍內的評價要素進行評價和預測,并將預測或評價結果與圖形結合提供一體化查詢。 2、主要功能 2.1 數據輸入與管理功能: 包括軌道工程、評價要素基礎空間圖形的數字化以及屬性數據的輸入、增加、修改、刪除等操作,以及圖形空間數據分層管理和輸入。 2.2 空間分析功能: 實現圖形空間數據和屬性數據的雙向聯合查詢和分析,既可由圖形信息查詢所需的屬性信息,又可根據各種的屬性信息條件查詢圖形信息。系統可以進行建筑、人口等要素的空間分析。 2.3 預測與評價分析功能: 根據已輸入的不同年代、層數和建筑性質的建筑、土地儲備面積等數據和參數以及有關修正值,分別按各自相關聯的模式計算出建筑面積潛力、老城改造機會、新區開發機會、覆蓋人口等預測值,并結合敏感因素進行疊加預測,根據評價標準判斷選線是否達標等。 3、系統設計 3.1 數據準備 系統數據包括圖形空間數據和屬性數據。 1)圖形空間數據包括基礎背景圖層(它是一個柵格圖層或柵格、矢量混合圖層)、擬建軌道線路圖層、遙感圖層、地形圖層等多圖層多屬性的空間數據。現狀數據:采用1:10000基礎地理數據結合航拍地圖,可用于土地儲備面積和規劃的總體分析;對于建筑容積率和老城改造分析采用1:500或1:2000基礎地理信息數據和1:500建筑圖層普查數據作為分析的主要數據;規劃數據:包括城市總體規劃、道路紅線規劃、管線規劃和控制性相關規劃等。 2)屬性數據基本要求是在滿足系統功能需要的前提下存儲反映預測、評價、管理工作必需的基礎數據,不追求數據庫的大而全。屬性數據有:(1)建筑基礎數據,如建筑面積、建筑層數、建筑性質、門牌號碼等。土地基礎數據,如土地用途、土地使用者、土地面積等。(2)敏感點信息數據包括敏感點類型(居民點、學校、醫院、河流等)及其與軌道線路的位置關系等。 3)評價標準信息數據如規劃建筑面積、規劃人均空間面積及其他規劃控制指標等。 3.2 建立評價模型: 建立標準值,通過現狀因素和假設因素、敏感性因素分析各評價因素的預測值。 通過對目前中心區及非中心區的容積率作出不同程度調整,分析如何增加容積率。一是全面提升站位周邊容積率;其二,根據站點周圍土地適宜程度,調整土地功能,以配合軌道交通建設。如可將低密度住宅改為中密度住宅,將站位周邊空地、農田及倉庫改為住宅或商業用地等。 3.3空間分析功能的實現 一般而言,地鐵站點周圍(一般以500m半徑覆蓋為限)居住及就業人口分布對軌道發展尤為重要。通常人口數量越大,覆蓋條件越好,運營前景就更理想,以目前我國主要城市經驗來看,每站500m半徑最低覆蓋指標約為5萬人(含居住及就業人口)。 可以軌道線路作為線性目標,建立沿線兩側各500m評價范圍的評價緩沖區,確定并列出所有落入緩沖區的建筑物,將評價要素加入屬性表,具體步驟如下: 1)根據建筑普查數據,找出各現狀各建筑性質、建筑總面積,通過人均工作空間面積及人均居住空間面積假設,推算各建筑物內居住及工作人口數量。 2)按各區規劃分區范圍,找出各分區地塊用地性質、面積及容積率,通過上述人均工作空間面積及人均居住空間面積假設,推算各地塊內規劃人口及工作人口數量。 3)依據規劃人口及就業人口推算結果,嘗試把規劃容積率作出不同程度調整,然后推算各地塊內密度調整后人口及工作人口數量。 4)選擇不同的影響因子,對以上人口覆蓋數量進行敏感性分析,判斷其評估結果。 四、結 語 GIS應用于軌道交通規劃建設是一個新興的課題。它的開發和使用已為我公司對軌道交通的規劃、建設、管理和評價分析產生一定作用。若能不斷深入挖掘,在充分實現其內在功能的基礎上,開發集成所需的新功能,將可大大提高軌道交通規劃評價和管理的效率與質量,使軌道<
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