第十章 区域规划中传统方法和现代技术的应用

1. 第十章区域规划中传统方法和现代技术的应用

2. 10.1 野外调查法 • 区域的野外调查主要包括以下内容：对区域文献资料包括图件的搜集与分析；野外的观察、测量与测试，包括沿途观察、路线考察、观测点上的观察与测量、野外填图、样品的采集与测试、摄影与素描等；调查访问，包括拟订调查访问的提纲与表格；进行区域的综合分析，明确对调查区认识的主要结论；提交野外调查报告，包括必要的附图和附表等。

3. 区域野外调查的主要阶段可分为：准备阶段、野外工作阶段和总结阶段。其中以野外工作阶段为核心。

4. 区域野外工作重要的是要确定采用路线调查还是观测点调查方式。路线调查是指较长距离的途中调查。路线的选择一般是通过尽量多的类型和便于掌握全区概貌为原则。在调查过程中要随时将沿途看到的主要现象、主要认识和主要问题记录下来，以便做室内总结。观测点上的调查是指在路线调查中对重点地段的详细调查。观测点一般选择在典型地段。在观测点上要进行认真细致的观察、测量、测试、访问，并进行详细地记录。必要时海要采集标本、试样，以及填图和摄影等。区域野外工作重要的是要确定采用路线调查还是观测点调查方式。路线调查是指较长距离的途中调查。路线的选择一般是通过尽量多的类型和便于掌握全区概貌为原则。在调查过程中要随时将沿途看到的主要现象、主要认识和主要问题记录下来，以便做室内总结。观测点上的调查是指在路线调查中对重点地段的详细调查。观测点一般选择在典型地段。在观测点上要进行认真细致的观察、测量、测试、访问，并进行详细地记录。必要时海要采集标本、试样，以及填图和摄影等。

5. 野外调查法中，常用的方法是观察、访问、测量、测试、填图、记录、采样、摄影、素描等。

6. 10.2 统计图表法 • 统计图表法是指利用野外凋查法得到的资料，或利用从统计年签上查取到的资料，经过简单的整理计算，并制成图表，再对图表进行分析，从而得到关于研究区域的结构、功能、特点、变化规律等结论的—种统计研究方法。

7. 统计图的利类很多，常用的有：同心圆状图、扇状图、柱状图、梅花状图、曲线图等。利用统计图表观的统计资料，不仅具体、明确，易为人们所理解，并且图形具有生动、醒目的特点，因而具有很强的说服力和表现力。统计图的制作要注意以下几个原则：图示内容要简明扼要；图形设计要符合科学原则；图形要力求生动鲜明；图示资料要准确可靠。

8. 统计表是将统计汇总得出的说明某区域或几个区域的某些特征和过程的数字资料，按照—定的表格形式表现出来。统计表一般由三个要素构成：横栏与纵栏、标题、数字资料。统计表的种类一股分为简单表、分组表和复合分组表等三种。

9. 编制统计表有如下几个规则： • 第一，标题措词要确切、简练，总标题要概括内容，表明时间和地点； • 第二，主词和宾词各栏，一般要先列项目后列合计，有的为了突出合计，也可以先列合计； • 第三，栏数较多时要加编号。

10. 第四，表中字迹要消楚，不能留有空格，当数字为0时，要填上“一”，缺乏某项资料的空格要填上“……”。第四，表中字迹要消楚，不能留有空格，当数字为0时，要填上“一”，缺乏某项资料的空格要填上“……”。 • 第五，表中只有一种计量单位时，记在表外的右上角，各种计量单位计入主词和宾词栏内； • 第六，注解和资料来源写在表外的右下端； • 第七，个别指标或指标数值要加说明时，标记※并加以解释； • 第八，表中各个数字间一般不加横线，但一定要横、纵向对齐。

11. 10.3 经济地图法 • 经济地图法是以地图为背景，利用点、线、面或各种形象标志，来比较各区域有关经济指数值的图。常用的经济地图有：标志（符号）经济地图、线纹（密点）经济地图和统计图经济地图三类。下面依我国人口资料，说明线纹和密点经济地图的绘制方法。

12. 线纹经济地图，是用不同的线纹来表示被研究的经济对象的带大小及其在各区域分布的情况。一般情况以粗而紧密的线纹表示大量，以细而稀疏的线纹表示小量，并保持不同线纹之间的显著差别，使人看去一目了然。密点经济地图则是以每一圆点表示一定数值，按各区域图示数值的大小，在地图上用圆点的多少表示其数量。不论是线纹经济动态海是密点经济地图，对不同线纹和每一圆点所代表的数量，都要在图例中标明。

13. 10.4 比较论证法 • 比较论证法是指对于研究区域内的某一现象进行分类、比较，以分析其成因和变化规律。 • 通过比较，可深入揭示区域环境或现象的空间分异及发生规律，但比较对象要有可比性和内在联系。

14. 比较从时间尺度和空间差异可分为纵向比较和横向比较。前者指沿着时间顺序、发生发展程序上进行区域环境演化比较。后者指特点时段不同区域环境的异同性比较，以揭示比较对象的空间分异。比较从时间尺度和空间差异可分为纵向比较和横向比较。前者指沿着时间顺序、发生发展程序上进行区域环境演化比较。后者指特点时段不同区域环境的异同性比较，以揭示比较对象的空间分异。 • 比较的结果是进一步论证的基础和依据。

15. 10.4 遥感技术 • 10.4.1遥感技术概述 • 遥感即遥远的感知，是新兴的现代综合探测技术。它是通过传感器接受物体辐射的电磁波信息来揭示被测物体性质和变化动态的。遥感技术以空中为信息获取场所，以具有高度活动型和连续性的飞机或卫星运载传感器，实现再极短时间内对广阔范围内的同类信息的获取，并能通过转换，以影响显示，既直观又现实。此外海可对同一对象重复遥感以获得动态信息，如果能配合以地面同步观测、采样，必能再宏观信息和微观组分的结合上，把对环境的监测和评价工作提高岛新水平。遥感分为航空遥感和航天遥感。传感器包括：可见光系统、红外线传感器、多光谱系统和微波系统。

16. 遥感是一门不必和研究对象直接接触而探知其性质的科学。它们依赖的物理基础是光谱学。原子和分子的性质和结构不同的物体，对电磁波的吸收和反射波长也不同。因此，各种物体都具有自身的波谱特性，如果能用传感器加以记录，就能达到遥感的目的。

17. 可见光的波长在400——750纳米，短波端为紫色光，长波端为红光。比紫色光波长更短的是紫外线，比红色光波长更长的是红外线，都是看不见的光线，但在性质上和可见光相似，也可以被各种物体所反射或吸收，所以也是地物光谱的组成部分。红外线又可进一步分为近红外区和远红外区，前者又称光学红外，后者又称热红外。针对紫外线到热红外这一光谱段，都已研制出专门传感器，每一种传感器都只接收特定波长的电磁波段，并转化为遥感信息，记录在信息载体上，根据这些信息可以识别某些地物。所以传感器有多种，性能各异，分别提供各种专门信息，用以识别性质不同的地物。

18. 传感器可以由飞机，人造卫星或气球携往空中，实施对地面的遥感。从信息收集的方式看，单纯接收和记录来自地面的电磁波强度的为被动式；先向地面发射能量，然后再接收这种能量被地面反射回来的部分的为主动式。根据信息采集方法又可分为摄影型和扫描型，前者是通过照相机，将信息直接记录在各种感光胶片上；后者是通过扫描器，将接收到的信息先转变为电信号，然后再发射出来，为接收器所记录。

19. 为了调查地面实况，各种遥感信息最终都要求转化为空间方位正确的，目标第五与背景具有足够反差的遥感图象。在这种图象上，可以根据专业知识通过图象标志对研究对象进行判读，把握其性质和分布特点。遥感图象多种多样，对于环境质量评价来说，当前最适用的是航空彩色红外像片和航空热红外扫描图象两种。这两种信息源虽然都可以航天成像，但由于解像力不高，所得资料丧失了许多细部特征，这对调查环境污染现象是不利的。许多明显的污染只发生在有限空间里，航天遥感图象的解像力低，不能充分予以显示，无法将其转化为判读标志。

20. 航空彩色红外像片的最大特点是能将人眼看不见的近红外光，通过设置的近红外敏感层，记录在胶片上，经过冲印，这一敏感层显现出红色，从中可以了解被摄地物的近红外反射率。红外反射率很高的健康植物呈现为鲜红色；对红外光几乎全系受到水面则呈现为蓝黑色，这对于区分城市绿化树种和监测水体和大气污染及其扩散状况都将有很大帮助。

21. 航空热红外扫描器接收的是地面的远红外辐射，这种辐射来源于地物本身的绝对温度及其反射率，这是一种热射线，可以用胶片或磁带记录，扫描的同时用两个温度不同的热源装置的扫描亮度定标，不同的密度代表着地物的亮度温度，成像构成的热像图对地面的热异常有灵敏的反映。这为热污染和热渗漏提供了有效的探测手段，可以用来研究城区的热污染和工厂排废水的污染范围和污染程度。

22. 此外，有些物质在受到激光的照射下，除吸收一定波长的光线外，还会发射出一种波长比所吸收的光线更长的光，而且不同物质所发生的波长也不一样。因此在飞机的一端装上激光发射器向地面发射激光束，在另一端安装光学接收器和数据处理系统，来接收被激光照射后地面发射出的荧光，根据接收到的荧光波长，可以推测某些特殊物质的性质。这对于探测水面的油污染，对于监测造纸企业排出的污水都很有效，可以绘制它们的分布范围。植物的叶绿素也能自己发射荧光，接收器可直接收到其发射信号，从信号强弱中推断植物受到污染或病虫害的侵袭。显示了这一遥感方法在水体和大气污染监测中有良好的前景。

23. 10.4.2 遥感技术在区域研究中的意义 • 概括而言，遥感技术在区域研究中的意义主要是： • （1）由于遥感的成果是航空照片和卫星照片，这样对于我们认识和了解研究区域的内容，提供了大量信息。 • （2）遥感的应用，从根本上改变了区域开发研究的各种方法（从野外考察、制图，直到资料的收集等）。例如，它利用较短时间可以收集到大量研究区域的时间和空间的对比资料。而卫星影像的自动制图，在室内判读卫星图象可代替大量的区域野外调查。

24. （3）遥感技术为人们研究开发区域提供了广阔空间的资料，为我们从事宏观研究创造了条件。（3）遥感技术为人们研究开发区域提供了广阔空间的资料，为我们从事宏观研究创造了条件。 • （4）遥感方法视野广阔，精度高，减少了进行大区域观测时所造成的误差。 • （5）在比较短的时间间隔可以提供同一区域的比较资料，这为人们进行区域的动态研究创造了条件。对区域的未来发展——预测，提供了科学依据。

25. 10.4.3遥感技术在区域研究中的应用举例 • （1）在区域自然环境域资源的调查研究方面 • 许多国家利用卫星图象找到大型新矿产地。例如，1972年美国利用卫星图象绘制了一张孟特里湾的沿海地质图，发现了三十多个过去从未发现的地质断层，揭示出该图区石油、地下水及地震带的分布状况。

26. （2）在区域土地利用研究方面 • 美国俄勒冈州土地利用规划是在利用卫星图象提供的资料基础上完成的。日本对东京圈利用多光谱图象判读，划分出三十种土地利用类型。

27. （3）对区域灾害和环境污染的监测方面 • 赞比亚利用卫星图象测出1972年博茨瓦纳大火烧毁草场的面积和火灾发展的趋势。美国路易斯安娜州1975年利用卫星图象确定洪水淹没面积，并在洪水区图象摄影后的72小时究绘出洪水淹没区及土地类型图。

28. （4）在区域要素研究及综合研究方面 • 遥感图象在确定区域工农业生产活动及交通运输状况上野起很大的作用。在农业生产中，不仅可以观察作物生长趋势，预报病虫害，而且可以确定播种情况。例如，美国利用卫星图象区分城乡界线，城市地域增长趋势，并给出《美国城市图集》。再如，冰岛利用卫星图象对全岛作了全面综合分析研究，不仅确定了冰川覆盖范围、雪线高度，而且为水文、海洋与农业都提供了大量资料。

29. 10.5地理信息系统（GIS） • 地理信息系统是以计算机系统的硬件和软件为支撑 ，进行地理信息的采集、存储、检索和分析，科学管理空间和非空间地理数据的技术系统。它的分析结果、输出的图形和数据，包括预测的决国和决策方案，可能为不同等级（从全球到国家集团、全国范围、区域和城市、社区或地段）区域的规划、管理、决策提供科学依据。 • 地理信息系统的雏形是计算机辅助制图，它把有关地理数据输入计算机，应用制图软件，在输出设备上输出各类地图。

30. 最早的地理信息系统概念是加拿大学者提出来的，他们设想应用计算机和遥感技术管理面积广大的国土地理信息。60年代初设计了世界上第一个地理信息系统——加拿大地理信息系统。这一系统囿于当时的计算机技术、外围设备功能，只能存储较少的信息，处理信息的速度慢、分析功能弱。但已有较强的辅助制图能力，采用了手扶跟踪数字化技术，可以对地图数据进行编辑，实现了分幅地图数据的自动拼接。

31. 美国环境系统调查研究所经过长期的连续研究，设计了地理信息系统软件ARC/INFO，并在20多年间不断改善，具有较强的功能：执行空间数据的联接，使两类数据可以联合操作、处理和管理；执行多种分析功能，于数学模型库紧密结合，可以用于决策和预测分析；带有多功能图形输出软件包，提高了制图功能和质量。近年来地理信息系统软件发展迅速，已经出现多种商品化GIS软件。其共同的特征是：具有网络传输功能，地理信息系统的信息可以在Internet网上传输；智能化趋势，即出现以知识为基础的地理信息系统（knowledge based GIS）；地理信息系统除带有地理数据库外，还有较丰富的模型库、方法库、知识库、推理机或与专家系统相联结；多媒体化，在垣佑地理数据和空间图形的基础上，还带有声音图象等媒体的功能；实时化，与卫星接收系统、全球定位系统相联结，使地理信息系统能实时地表现动态信息系统，与此同时地理信息系统的目标转向全球与区域的数字化管理，提出了“数字地球”，“数字城市”，“数字区域”等新的设计思想，使地理信息系统与地球环境与资源的管理、区域开发与治理、城市规划管理联系更加密切。地理信息系统成为信息社会的有力管理工具。

32. 10.5.1有关GIS的基本概念 • l ）地理系统与地理信息 • 地理系统是对人类影响较大的各种要素相互依赖和相互作用形成的具有特定功能的有机整体，并且占据一定的空间范围。地理信息则是表征地理系统固有要素的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字等的总称。

33. 2） 信息系统与地理信息系统 • 信息系统是具有处理、管理和分析数据能力的系统，能够为单一的或有组织的决策等过程提供有用的信息。

34. 学术界对于地理信息系统概念的理解使比较多样化的。地理信息系统的学术定义，通常取决于定义者的学术背景和研究目的，也随着信息技术的进展而变化。地理信息系统，简称GIS(Geographic Information System)，是在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据；以提供对规划、管理、决策和研究所需要信息的技术系统。简单地说，地理信息系统就是综合地处理和分析空间信息的一种系统；或者说，是以地理信息为对象的信息系统。它是用于空间信息管理和空间表现的计算机系统，涉及跨学科的研究团体，是一系列的空间信息采集、存储、表现和分析的技术，是一种空间问题的思考方法和解决问题的方法，也是一个具有战略价值和市场价值的工具。

35. 90年代后期，地理信息系统的研究、开发和市场化方面取得了很大的进展，主要表现在四个方面：首先，地理信息系统的组织结构，从单用户的桌面系统和专业化的部门系统转向溶入业务流程的企业级系统，以及基于Internet的公众参与系统；从单一的结构层次和客户机/服务器模式二层结构转向基于Web技术的三层结构。

36. 其次，地理信息系统的认识论、方法论和实际应用方面的研究越来越多样化，传统的以数据、技术和应用为主体的信息系统强调空间数据模型、空间分析、空间可视化、智能信息技术等。以信息学、地理学和社会学理论为基础的地理信息科学，着重研究使用地理信息和地理信息技术背后的一系列技术和理论问题，如地理信息和地理信息系统的组织、散发、共享以及对社会的影响，空间数据存储，空间数据基础设施、空间数据互操作技术，时空地理现象的认知与表现，地理信息系统与社会间的相互影响等。

37. 第三，开放的地理信息系统，是基于Internet网络的、可互操作的、可公众参与的地理信息系统。它包含一系列的技术，如空间数据仓储、元数据与目录服务、地理信息处理服务、地理信息应用集成服务。CORBA、DCOM、JAVA和其他分布技术是开放的地理信息系统的技术基础。开放地理信息系统的基本目的是为开发商提供一系列的地理信息标准和地理信息技术方案，最终为社会提供廉价的地理信息及其相应的应用服务。

38. 第四，地理信息市场正日益扩大，正逐渐从以政府部门为主的专业用户市场，转向以私人机构为主的商业用户市场。在美国，在国家基础信息设施（NII）计划和国家空间数据基础设施（NSDI）计划的推动和影响下，大多数州政府和地方政府已经建立了较大容量的空间数据仓储，免费向社会提供基础的空间数据。地理数据正直接或间接地渗透到包括商业在内的各种社会活动中。第四，地理信息市场正日益扩大，正逐渐从以政府部门为主的专业用户市场，转向以私人机构为主的商业用户市场。在美国，在国家基础信息设施（NII）计划和国家空间数据基础设施（NSDI）计划的推动和影响下，大多数州政府和地方政府已经建立了较大容量的空间数据仓储，免费向社会提供基础的空间数据。地理数据正直接或间接地渗透到包括商业在内的各种社会活动中。

39. 10.5.2 GIS的结构和功能 • 1） GIS的模块结构 • GIS一般由下列五个基本的技术模块组成。 • （1）数据输入和检查。它按照地理坐标或特定的地理范围、收集图形、图像和文字资料，通过有关的量化工具(数字化仪、扫描机和交互终端)和介质(磁带、磁盘、磁鼓，)将地理要素的点、线、面图形化为计算机能接受的数字形式，同时进行编辑检查，并输入系统。

40. （2）数据存贮和数据库管理。数据库是地理信息系统的关键之一，它保证地理要素的几何数据、拓补数据和属性数据的有机联系和合理组织，以便系统用户的有效提取、检索、更新和共享。（2）数据存贮和数据库管理。数据库是地理信息系统的关键之一，它保证地理要素的几何数据、拓补数据和属性数据的有机联系和合理组织，以便系统用户的有效提取、检索、更新和共享。 • （3）数据处理和分析。数据处理和分析是地理信息系统功能的主要体现，也是系统应用数字方法的主要动力，其目的是为了取得系统所需要的信息，或对原有信息结构形式的转换。这些转换、分据和应用的类型是极其广泛的，包括比例尺和投影的数字变换，数据的逻辑提取的计算、数据处理和分衍，以及地理或空间模型的建立。

41. （4）数据转输与显示。系统将分析和处理的结果传输给用户，它以各种恰当的形式(报表、统计分析、查询应答或地图形式)显示在屏幕上，或输出在硬拷贝上提供应用。（4）数据转输与显示。系统将分析和处理的结果传输给用户，它以各种恰当的形式(报表、统计分析、查询应答或地图形式)显示在屏幕上，或输出在硬拷贝上提供应用。 • （5）用户界面。用户界面是用户与系统交互的工具。由于地理信息系练功能复杂，且用户又往往为非计算机专业人员，用户界面是地理信息系统应用的重要组成部分。它通过用户询问语言的设置，采用人工智能的自然语言处理技术，提供多窗口和光标选择菜单等控制更能，为用户提供方便。

42. 2） GIS的基本功能 • （1）输入更新。数据的输入是GIS正常运转的前提。通常图形数据以数字化仪输入；图像由扫描仪输入或由磁带机读入；属性数据以人机交互方式完成。系统在运转一段时间后，为维持系统的正常运转，需及时补充新的数据并删去—部分过时的数据，这个过程叫数据的更新。 • （2） 查询检索。查询检索是GIS最常用的功能。查询检索分为两类，一类是从图形到属性的查询，即查询某一空间实体的全部或部分属性值，另一类是从属性到图形的查询，即查询某些属性值符合指定要求的所有空间实体。

43. （3）显示输出。GIS具有将查询或分析运算的结果显示在终端设备上或者硬拷贝的功能。其中图形的输出是GIS最重要的功能之一，这一功能大大缩短了地图的成图周期，并减轻了制图者的工作量，为地理研究提供了方便。（3）显示输出。GIS具有将查询或分析运算的结果显示在终端设备上或者硬拷贝的功能。其中图形的输出是GIS最重要的功能之一，这一功能大大缩短了地图的成图周期，并减轻了制图者的工作量，为地理研究提供了方便。 • （4）空间分济。GIS的空间分析功能包括数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、数字影像分析等。这些空间分析功能为用户提供了解决多种专门问题的有效手段。

44. （5）模拟预测。GIS可以看作是现实世界的一个模型，可以将对自然界各个侧面的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果；也可以将自然过程、决策和倾向的发展以命令、函数和分析模拟程序的方式作用于这些数据上，模拟这些过程的发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势性预测，从而预知自然过程的结果，对比不同决策方案的效果以及特征倾向可能产生的后果，以作出最优决策，避免和预防不良后果的发生。这是GIS最诱人和最有前途的功能，是其发展的方向。

45. 10.5.3 经济地理信息系统 • 经济地理信息系统是一种社会经济发展的空间决策系统。随着经济地理学研究中数据量的增加和信息的快捷化，经济地理学工作者日益认识到，使用地理信息系统工具，可以大大提高研究的科学性和成果的直观性。

46. 1 ）经济地理信息系统的特征 • 经济地理信息系统作为地理信息系统的一种，应具有地理信息系统的一般特征。其中，最为重要是应具有空间性和综合性。即在系统中注意经济数据的地理分布状态，注意经济地理现象之间的关联及其与环境条件的关联。经济地理信息系统，不仅能用地图形式表示经济格局，更为重要的是经济数据与图形数据之间的关联，以及计算机快速处理这种关联信息的能力，为综合分析提供了便利。

47. 2 ）城市与区域信息系统简介 • 经济地理学研究的空间对象是不同层次的空间、不同尺度的区域，从全球、国家直至具体的小地段、小地域。其中，最有代表性的是全球、国家、区域和城市。它们代表地理空间的四个层次。经济地理信息系统的研究、设计和应用，比较成熟的是区域和城市地理信息系统。其中，以城市地理信息系统的发展速度最快、成果最多。这与城市在各国国民经济中的主导地位密切相关。以下对城市和区域地理信息系统（URGIS）做一简单介绍。

48. 城市规划、建设、管理信息系统是计算机在城市规划、管理中应用的新阶段。建立城市规划、建设、管理信息系统，是近年发达国家和发展中国家十分重视的工作。根据信息系统功能的发展水平，大致可以将这类系统分为两种等级：初级的城市信息系统，主要面向数据供应，为城市规划和管理工作提供系统有关自然、人口、经济、社会发展数据和文件档案。许多发展中国家，如塞内加尔、哥伦比亚的许多城市都已有过初级城市信息系统。另一种为面向决策的城市信息系统，可以为城市规划、建设工作提供预测和决策信息，许多发达国家的城市已经建立了具有这种功能的信息系统，北欧国家的城市信息系统所达到的水平较高。联合国人类居住中心（UNCHS）研制了城市数据管理软件包（URBA DATA MANAGEMENT SOFTWARE，简称UDMS）。

49. 由于城市信息系统在城市发展决策种的效能，使各国城市行政当局对信息系统的建设日益重视；同时，信息系统硬件和软件的研制也有重大突破。80年代依赖，世界许多大城市，都已建立了以中小型机、甚至大型机超大型机为支撑的城市信息系统。中小城市以微型机或微型机网络为支撑的城市信息系统也开始普及。地理信息系统软件以其处理空间关系的丰富功能，引起城市规划管理机构的普遍重视。越来越多的城市信息系统配备了各种地理信息系统软件。

50. 城市规划、建设、管理信息系统有明确的专门用户，就是市长、镇长、规划管理机构和市政建设部门，也包括市民所需要的信息查询功能。系统结构必须适合用户信息需求，同时必须有畅通的信息收集渠道。因此，信息系统就是城市发展的基本要素划分为子系统，每个子系统对城市的一个重要领域。各子系统的划分及其主要功能如下：