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目前，DEM 广泛应用于城市规划和设计领域。
本文就城市规划研究中涉及的数字高程模型（DEM ）的数据采集方式和常用生成方法进行了分析，并通过具体规划实例探讨其在城市规划中的应用。
关键词：DEM ，城市规划1 引言数字地形模型（Digital Terrain Model ，简称DTM ）是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM ）[1]。
DEM 通常用地表规则格网单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM 还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。
DEM 数据包含了丰富的地形、地貌、水文信息，它能够直观展现一个地区的地形、地貌特征，通过DEM 可以提取大量的地表形态信息，如坡度、坡向、水系等等，因此DEM 常被用于各种地形特征的定量分析和三维立体等专题图的绘制。
目前，DEM 数据已成为城市规划的重要基础数据，借助各种GIS 软件，对DEM 数据进行分析和三维显示，能够更好的辅助城市规划。
本文通过大量案例分析，展示了DEM 在城市规划中的应用。
2 DEM 的生成方法为了构建DEM，首先要获取一些点的三维坐标，即获取DEM数据源。
DEM数据源的采集方式主要有以下几种：1）地面测量，利用自动记录的测距经纬仪（如电子速测经纬仪、全站仪等）在野外直接测量；2）现有地图数字化，对已有底图上的信息（如等高线）进行数字化，如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集法等；3）空间传感器，利用全球定位系统GPS，结合雷达和激光测高仪等进行数据采集；4）数字摄影测量，利用附有的自动记录装置的立体测图仪和立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统，进行人工、半自动或全自动的量测来获取数据。
这几种方法各有优缺点[3]（见表1），目前较为常用的方法是数字摄影测量和地形图数字化。
表1 DEM数据源采集方式比较表通常在城市规划中收集到的资料是AutoCAD格式的矢量地形图。
利用GIS软件可以从地形图中提取出标高点、等高线、河流、水库等信息。
根据提取的信息和应用方向的不同，选择不同的插值方法生成DEM。
1）由高程点直接插值成规则格网DEM当地形图中等高线较破碎或者等高线的高程属性数据与高程标注不一致时，可以将高程标注点转为点图层，从点图层直接插值成DEM，ArcGIS的空间分析模块和3D模块都提供了由高程点插值成栅格图的方法，包括反距离加权插值法（IDW）、样条插值法（spline）和克里格插值法（kriging）等。
当采样点足够密集，能够表现区域地形变化情况时可以选用反距离加权插值法；样条插值法采用一种数学函数来估计高程值，它会最小化表面的曲率，生成精确通过采样点的一个平滑渐变的曲面，但估计值可能会超出采样点的高程值范围；克里格插值法则适合于采样点中有着距离或方向上的空间相关性时使用[3]。
在具体工作过程中，要根据数据情况选择合适的插值方法生成DEM数据。
2）由高程点、等高线等插值成不规则三角网（TIN），再转为规则格网DEMArcGIS的3D模块中提供了由点、线、面等共同插值成TIN的方法。
将等高线和高程点作为mass points，水系作为硬断线（hard line），用create tin命令生成不规则三角网，再由tin to raster命令将TIN转换为规则格网DEM。
该方法生成的DEM的插值数据不会超出采样点的高程值范围，是目前生成DEM的常用方法。
3）使用topogrid命令，由高程点、等高线、湖泊、河流等插值成规则格网DEM当将DEM用于水文分析时，使用上述方法常会出现伪下陷区域，且生成的汇水区盆地较碎，而使用ArcGIS的topogrid命令生成的DE M数据能够较好的反映区域的流域特征。
将高程点、等高线、河流沟渠、湖泊水库等作为初始条件输入，系统将使用有限次重复内插技术，生成输入图层边界范围内以Lake作为最低高程的DEM。
3 DEM在城市规划中的应用DEM数据是城市规划重要的基础数据，利用GIS的分析功能，对DEM数据进行各种空间分析，可以应用于城市规划的多个方面，如用地评定、水源保护区划分、水系规划、景观规划以及规划方案的三维效果显示等等。
利用ArcGIS的空间分析功能，可以对DEM数据进行表面特征提取，如等高线提取、坡度提取、坡向提取等。
对提取出的坡度特征，可以用于分析规划区的水土流失敏感性、城市建设的适宜性；提取的等高线和坡度分布信息，可以作为规划道路选线的依据；提取的坡向信息，可以作为城市建设用地布局以及人工林草建设的参考依据。
在《大连城市发展规划环境影响评价》中，大连市市域范围内分布着很多山地，其地貌高程和坡度条件是城市开发建设的主要限制条件之一。
根据建设用地和水土保持等方面的要求将土地按坡度划分适宜性等级；结合大连市现状和发展规划中用地分布情况及地貌高程情况，将土地按高程划分适宜性等级；再与水文气象、工程地质、自然保护区、土地利用现状、基本农田保护区等因子共同叠加计算，得到大连市建设用地的综合生态适宜性分级图，以此作为评价大连城市发展规划用地布局的依据之一。
此主题相关图片如下：图1 大连市土地建设适宜性分级图.jpg图1 大连市土地建设适宜性分级图利用ArcGIS的水文分析模型，对Dem数据进行流向（flowdire ction）、汇水区盆地（basin）和流域范围（watershed）的提取，从而得到一级水源保护区和二级水源保护区的划定界线；利用水文分析模型，还可以提取规划区的水系（stream），作为水系规划的参考。
在《库车城乡发展战略研究》中，库车县城内仅城市外围有两条河流，城区内部缺少公园水景，需营造一定面积的水体景观，以调节当地小气候，提高人们的生活舒适度。
根据已有的高程点和渠系数据，使用Arc下的topogrid命令建立DEM数据，在生成DEM的同时输出水系数据（stream polyline feature），从而得到规划区内现有河流以及地势上可能形成的河流，然后根据规划区内水系现状、大气污染分析和地下水位分析，结合路网、绿化带确定营造水系水景的位置。
此主题相关图片如下：图2图3.jpg图3 库车县城绿地水系示意图图2 库车县城汇水网络与水系分区图根据DEM高程及河流的水文监测数据，可以分析不同频率洪水的淹没范围；结合防洪堤建设情况，可以对拆建防洪堤的洪水淹没情况进行情景模拟，以此指导防洪规划和城市的用地布局。
在《南昌经济技术开发区总体规划》（2005-2020）中，南昌经济技术开发区位于赣江西岸，赣江流域水量丰富，径流年内分配很不均匀，流域内水涝灾害较为严重，因此，防洪工程非常重要。
根据南昌站测得的各频率洪水位情况以及现有防洪堤情况，通过DEM数据叠加分析，得到不同频率洪水出现时的淹没情况（如图4所示），以此判断，当遇到10年一遇洪水时，基本不会对城市构成威胁，当遇到20年一遇（或更低频率）洪水时，将有部分地区被淹，因此，被淹地区不应布置重点工程，或者应加强防洪堤建设。
此主题相关图片如下：图4图5.jpg图4 南昌经济技术开发区防洪图图5 马坡东北区可视区分析图可视性分析包括两种，一种是可视区分析（Viewshed Analysis），用以确定从一个或多个观察点可以观测到的区域；另一种是通视性分析（Line of Sight），判断从一个观察点是否可以看到目标物。
可视区分析可用于景观规划中观景台、服务设施等建筑物的选址，消防规划中了望塔的选址，以及城市详规中搂层高度的确定等。
通视性分析应用于城市规划中的道路规划等。
《马坡城市详细规划》中，根据规划后的建筑物、公路等标高构建DEM图，分析不同位置不同搂层的可视区，以此判断规划的合理性以及规划后不同区位的景观效果。
DEM数据是虚拟现实的重要的基础数据。
用生成的DEM数据，可以直接拟合真实地形，与规划区的遥感数据叠加时，可以直观显现当地的地貌特征，与规划道路、用地布局等叠加时，则可以直接体现城市规划的效果。
此主题相关图片如下：图6 北京市房山区规划效果图.jpg图6 北京市房山区规划效果图4 结论DEM数据含有丰富的地形、地貌和水文等信息，通过构建DEM 数据，利用GIS软件的相关分析功能，从DEM中提取各种信息。
可以用于城市规划中的用地评定、水源保护区划分、水系规划、景观设施选址等方面的工作。
另外，将DEM与其他数据进行叠加，能够在三维视图下更加形象生动的展现规划成果。
参考文献：[1]邬伦等. 地理信息系统－原理、方法和应用. 北京. 科学出版社. 2001.[2]李志林. 朱庆. 数字高程模型. 武汉. 武汉测绘科技大学出版社. 2000.[3]孙朝阳. ArcGIS空间分析教程. ArcGIS地理信息系统培训系统丛书. 2002.作者简介：吕春英，女，北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所佟庆远，男，北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所所长李王锋，男，北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所赵冬泉，男，清华大学环境系博士，北京清华城市规划设计研究院环境与市政研究所[此贴子已经被作者于2008-7-30 17:41:29编辑过]支持(0) 中立(0) 反对(0)下一主题>><< 上一主题RSS2.0Xhtml无图版Xslt无图版Copyright ©2008 - 2010 Powered By Dvbbs Version 8.2.0页面执行时间0.09375 秒, 3 次数据查询。