隨著當(dāng)代山水環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)方法的不斷深化，依據(jù)場地—環(huán)境生態(tài)因素的相互作用規(guī)律，運(yùn)用量化分析技術(shù)輔助進(jìn)行場地設(shè)計(jì)已成為參數(shù)化規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要趨勢之一。作者東南大學(xué)建筑學(xué)院副教授李哲，東南大學(xué)建筑學(xué)院本科生卓百會(huì)，劉海濱，鄭振婷，張穎在《規(guī)劃師》2016年第9期撰文，文章以南京市湯山紫清湖區(qū)域?yàn)檠芯繉ο螅訥IS空間分析技術(shù)為主要手段，系統(tǒng)整合LandsatTM遙感影像數(shù)據(jù)、AHP、ModelBuilder等參數(shù)化研究方法，進(jìn)行環(huán)境解析與綜合因子評價(jià)，為建設(shè)項(xiàng)目選址提供參數(shù)化分析依據(jù)。

　　山水環(huán)境場地分析的參數(shù)化方法

　　自麥克哈格創(chuàng)立生態(tài)適宜性評價(jià)的理論基礎(chǔ)以來，生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的工作方法逐漸成為現(xiàn)代規(guī)劃設(shè)計(jì)的技術(shù)內(nèi)核之一?？?middot;斯坦尼茲、斯坦納和魯茲卡相繼突破了地圖疊加技術(shù)的機(jī)械性及局限性，使基于參數(shù)化理念的場地規(guī)劃由物理疊圖向數(shù)據(jù)化、綜合化、多元化的方向發(fā)展。在理論研究不斷積累、技術(shù)手段不斷更新的時(shí)代背景下，數(shù)字化場地分析方法的推陳出新，使得規(guī)劃師能夠在復(fù)雜的地形地貌條件下進(jìn)行科學(xué)、理性的方案設(shè)計(jì)，并不斷推敲設(shè)計(jì)方案與自然地形環(huán)境的契合關(guān)系，實(shí)現(xiàn)從二維平面到三維空間的交互研究，力求全方位準(zhǔn)確把握設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)(圖1)。任何山水環(huán)境規(guī)劃建設(shè)均集生態(tài)修復(fù)、發(fā)展與利用于一體，需要結(jié)合地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感、生態(tài)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科知識(shí)。其場地環(huán)境解析可以充分利用參數(shù)化手段，通過分析與處理信息數(shù)據(jù)，建立分析數(shù)據(jù)庫，并以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)多種功能強(qiáng)大的專項(xiàng)分析方法，如空間統(tǒng)計(jì)分析、視域分析和最佳路徑分析等。本文的研究方法以場地的構(gòu)成要素集成解析為基礎(chǔ)，運(yùn)用層次分析法確定相關(guān)參數(shù)，通過加權(quán)疊加獲取綜合因子；繼而通過對建設(shè)項(xiàng)目選址條件的因子化處理，綜合運(yùn)用參數(shù)化空間分析技術(shù)進(jìn)行集成分析，生成選址地理邊界，調(diào)整選址條件直到確定適宜范圍，最終得出場地選址規(guī)劃圖(圖2)。

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　　場地信息的數(shù)字化采集與量化

　　科學(xué)認(rèn)知環(huán)境特征是當(dāng)代城市規(guī)劃的顯著特點(diǎn)，也是山水環(huán)境規(guī)劃分析與設(shè)計(jì)的重要前提，其基礎(chǔ)是場地要素的數(shù)字化采集與信息量化。當(dāng)前，越來越多的技術(shù)途徑可以將原本限于描述性的環(huán)境特征轉(zhuǎn)化為數(shù)字語言，從而為進(jìn)一步開展的參數(shù)化設(shè)計(jì)構(gòu)建理性的數(shù)字平臺(tái)。例如，利用全站儀獲取場域環(huán)境信息，通過三維掃描獲取點(diǎn)陣云數(shù)據(jù)，憑借RS系統(tǒng)對場地進(jìn)行柵格化處理等，為規(guī)劃設(shè)計(jì)基礎(chǔ)條件的數(shù)字化生成發(fā)揮了重要作用。

　　山水環(huán)境普遍具有環(huán)境資源好、空間尺度大和變化豐富等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的實(shí)地踏勘往往無法獲得完整的場地信息，小型數(shù)字化測繪工具也因受采集范圍的限制，難以在整體規(guī)劃范圍內(nèi)普遍使用。比較而言，遙感影像技術(shù)是山水環(huán)境場地信息數(shù)字化采集的重要而有效的技術(shù)手段，它視域廣泛，能夠客觀真實(shí)地反映地表、地貌各構(gòu)成要素的交互關(guān)系。

　　遙感影像，英文為LandsatTM，其中，Landsat是美國陸地探測衛(wèi)星系統(tǒng)；TM是Landsat衛(wèi)星上安裝的成像設(shè)備，可以對地球表面進(jìn)行成像。在光譜分辨率方面，TM采用7個(gè)波段來記錄遙感器獲取的目標(biāo)地物信息，基于目前廣泛使用的光譜分析軟件ErdasImagine，人們可以對遙感影像進(jìn)行信息解析和量化處理。例如，通過對山水環(huán)境衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)不同波段的圖像進(jìn)行分類解析，獲取矢量數(shù)據(jù)(Shape格式)，可以用于場地內(nèi)植被的分層解析，進(jìn)而獲取喬木、灌木與地被的分布地理邊界和面積；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合CAD測繪高程，可以進(jìn)行場地豎向信息轉(zhuǎn)化，錄入GIS進(jìn)行更高精度的三維模型建模，用于隨后的場地分析。

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　　分析平臺(tái)的建立與可視化

　　山水環(huán)境場地的分析與評估是一個(gè)閉合的、完整的信息集成處理流程，且不同建設(shè)項(xiàng)目選址的基本解析流程一致，所用到的工具具有重復(fù)性和交叉性。為使場地分析方法更具實(shí)用價(jià)值，必須構(gòu)建一種適用性分析平臺(tái)。

　　從目前的情況看，基于ArcGIS系統(tǒng)的ModelBuilder平臺(tái)能夠滿足這一工作要求。ModelBuilder是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，兼容遙感影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)場地?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析與三維再現(xiàn)，為規(guī)劃分析與空間決策提供良好服務(wù)的人機(jī)交互平臺(tái)。ModelBuilder具備從場地信息錄入、單因子分析到綜合因子分析全過程的定量分析與可視化能力，同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理體系清晰、可交互反饋、便于反復(fù)調(diào)試的特點(diǎn)，適用于山水環(huán)境場地問題的量化分析、規(guī)劃預(yù)測與優(yōu)化模擬。

　　ModelBuilder平臺(tái)可以把分析工具和數(shù)據(jù)集成在一起，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。利用ArcGIS操作系統(tǒng)，將場地?cái)?shù)據(jù)分類錄入，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫并生成ModelBuilder模型。

　　通過ModelBuilder對場地分析與評估流程的整體建模，可以在綜合因子疊加、典型場地分析(如建筑選址、道路選址、水域選址等)中有效簡化分析步驟，提高分析效率與準(zhǔn)確性。

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　　分析平臺(tái)的建立與可視化

　　參數(shù)化設(shè)計(jì)是在量化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是在原有的分析要素?cái)?shù)據(jù)化的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)用“參數(shù)”確定各個(gè)要素之間的線性邏輯，使得局部的數(shù)據(jù)變化都能通過“參數(shù)”來影響整體，并確保整體因子的數(shù)字化協(xié)同。山水環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，具有深層次的邏輯結(jié)構(gòu)和空間秩序。發(fā)現(xiàn)、理解并利用這種動(dòng)態(tài)的邏輯關(guān)系是參數(shù)化設(shè)計(jì)的前提。山水環(huán)境分析要素眾多，如高程、坡度、坡向、地表曲率、道路(距離)、水體(面積)、喬木覆蓋密度、灌木覆蓋密度、草地覆蓋密度及人工設(shè)施(含建筑物、市政設(shè)施等)，一方面使得參數(shù)化設(shè)計(jì)有了用武之地，另一方面也使得其參數(shù)的設(shè)定難以簡單采用感性的判斷，必須借助于專業(yè)算法。

　　山水環(huán)境參數(shù)化分析與評價(jià)方法包括層次分析法、模糊綜合評價(jià)方法、SPSS(社會(huì)科學(xué)統(tǒng)計(jì)程序)統(tǒng)計(jì)分析和聚類分析等，以及基于GIS的網(wǎng)絡(luò)分析法、疊加分析法等。其中，“層次分析法是由美國運(yùn)籌學(xué)家薩蒂(A.L.Aaaty)于20世紀(jì)70年代提出的一種定性與定量相結(jié)合的決策分析方法，通過建立層次體系來確定每個(gè)影響因子對綠地系統(tǒng)整體的影響程度，并在不同層次上將各因子或要素兩兩對比，構(gòu)建判斷矩陣，經(jīng)過矩陣運(yùn)算確定各因子權(quán)重，反映整個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境總體及各個(gè)不同側(cè)面的質(zhì)量狀況”。

　　在本文中，該方法主要應(yīng)用于單因子疊加建立綜合因子的過程。當(dāng)前，考察單個(gè)生態(tài)因子的做法早已過時(shí)，對于綜合因子的參數(shù)解析成為參數(shù)化設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢。AHP的深化應(yīng)用大大推動(dòng)了參數(shù)化評價(jià)技術(shù)的發(fā)展，使其成為現(xiàn)代城市規(guī)劃、景觀規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域中重要的分析手段之一。在具備場地高程、植被分布和建設(shè)情況等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，通過AHP方法獲得各類因子的權(quán)重，運(yùn)用GIS提供的表面分析、疊加分析等信息處理工具，可快速得到場地評價(jià)結(jié)果。同時(shí)，通過對項(xiàng)目策劃報(bào)告的分析，能夠?qū)⒕唧w建設(shè)項(xiàng)目的選址條件進(jìn)行歸類分析并按照同一數(shù)學(xué)關(guān)系因子化，以確定其參數(shù)。