基于GIS的城市建筑高度控制技術與應用探究

李春艷

摘 要：GIS系統具有極強的數據分析功能，而且可以直觀呈現研究對象的空間位置關系。依據景觀美學、城市經濟發展和生態保護等需要，基于GIS構建城市建筑高度控制模型并確定不同區域的控制標準，或者運用GIS系統對城市規劃、市政管理等領域的數據進行視線分析，可以為合理控制城市不同區域的建筑高度提供量化的指標體系，作為優化城市規劃設計、合理配置城市建設用地、提升城市空間視覺效果和居住體驗的依據。

關鍵詞：高度控制;GIS;技術應用;城市建筑

近年來城市邊界的持續擴展，主城區房地產開發強度也不斷加大，對城市景觀、生態和居住體驗都產生了不利影響。尤其是高層建筑數量的快速增長及其在城市中布局的隨意性，明顯破壞了區域視覺效果和空間構造，無論是從美學、文化與生態保護還是經濟學角度考慮，都應當基于城市整體發展規劃合理控制建筑高度。而GIS系統具有空間位置數據和屬性信息采集、分析功能，為構建城市建筑高度控制指標體系提供了最合適的技術平臺。

1 合理控制城市建筑高度的意義

在市場經濟環境和城市化進程加快的社會背景下，絕大部分城市都出現了人文景觀、生態環境保護與建設用地開發利用的矛盾^[1]。為了滿足商業發展、市政基礎設施建設和居民住宅使用需求，部分區域開發強度過高，建筑結構和造型設計欠缺全局性的考慮，導致城市空間形態劣化。能夠反映城市歷史風貌和地域特色的景觀的視覺完整性被破壞，經濟發展潛力大的區域因建筑和人口密度過大而超出了生態系統和市政基礎設施的承載力。而從城市整體建設規劃角度合理控制理建筑高度，既能夠有效保護城市人文與生態景觀、保障城市環境品質，又可以優化土地資源利用并滿足經濟發展需求。

2 城市建筑高度控制技術類型及原理

2.1 基于景觀美學的視覺分析法

在構建城市建筑高度控制指標體系、優化城市規劃和管理策略的過程中，視覺分析法是從保護城市景觀的角度出發，圍繞不同區域的山水、地形地貌等自然景觀和反映城市歷史風貌、文化底蘊的經典建筑、著名街區，以保障典型嘹望點通視條件和視野完整性為原則，構建分析模型并運用信息技術進行視線分析，測算相應地塊的建筑高度控制指標^[2]。目前英、德等歐洲國家和國內部分城市都采用這一方法實施建筑高度控制，具體分析方法需要依據城市景觀特點和已有建筑布局進行選擇，但GIS系統是目前應用最廣的技術平臺。

2.2 多因素評價和分區控制法

現代城市在經濟發展和保障民生方面所起到的作用越來越大，僅僅出于保護城市風貌和視覺美感的目的控制建筑高度，必然影響城市規劃的合理性。因此，在信息技術日益發達的背景下，對建筑高度控制策略實施多因素評價和優化得到了更多關注，滿足了對影響建筑高度的經濟、生態、景觀等重要因素進行綜合分析的需要，有助于平衡城市經濟發展與景觀、人文環境保護之間的矛盾。而GIS技術在行政管理領域的應用積累了大量地籍測繪、工程與水文地質勘察等資料和數據分析成果。所以，基于GIS構建城市建筑高度控制模型并進行數據分析，既有足夠的信息資源可供利用，又便于將分析成果運用到城市規劃和建設用地管理等領域。

3 基于GIS的多因素評價和分區控制技術應用

3.1 基本技術路線

基于GIS的多因素評價與分區控制技術原理是綜合考量城市經濟發展、景觀和生態保護、民生等領域對建筑高度的要求，在合理設定建筑高度上限的同時，保障土地和空間資源得到最優化利用。所以，其基本技術路線是基于調研分析確定建筑高度的主要影響因素，根據其影響方式提取量化指標并對其進行分類、賦權。進而運用GIS系統對有相關數據進行計算和分析，得到對應的城市不同區域的最佳建筑高度控制指標。為了讓具體區域的建筑高度控制更加合理，還要結合有特殊視覺美感或文化、商業、生活氛圍要求的具體地塊，對控制指標進行細化，使其對高層建筑結構設計、布局和城市管理決策有更大的參考價值。

3.2 建筑高度影響因素的提取

建筑高度控制上限的影響因素包括了經濟、審美、環境等幾大類型，在選取最具代表性和決定性的因素時，應由相關領域的專家組成團隊進行實地考查。采集關于城市整體建筑布局、自然風貌、產業發展規劃等方面的信息并進行分析論證^[3]。以保護城市特色風貌、滿足居民對環境品質的要求、合理配置土地資源為原則，從各類影響因素中提取出最具決定意義的部分作為分析對象，并且保留城市景觀、土地使用性質類因素作為修正分析模型的因子。

3.3 影響因素的分析和賦權

城市特定區域的地價、交通條件、基礎設施狀況是決定建筑高度的最主要因素，在明確了分析對象之后，要基于GIS系統對城市地塊進行區域劃分，進而實施高層建筑總體布局評價。根據每一種因素對建筑高度的影響大小和作用形式確定影響指數，并且通過橫向比較對其進行賦權^[4]。例如鑒于不同道路分布狀況對地價有顯著影響，完善的道路交通體系可以間接刺激高層建筑的建設，所以，可以根據特定地塊周邊城市主干道、次干道數量設定交通條件因素權重。

3.4 基于GIS系統完成多因素評價

在采用層次分析法完成所有影響因素的權重設置之后，要對GIS系統中已有相關區域不同地塊的數據進行計算和分析，運用聚類分析法得到不同分區建筑高度的初步控制指數。指數越高則代表相關區域高層建筑建設的動因更強，意味著更加適合在這一地塊建設高層建筑。在此基礎上，可以結合城市土地資源、經濟發展狀況和民生需要確定各區域的建筑高度來控制上限，實現對城市空間塑造的全局化控制，既確保建設用地得到合理開發，又滿足景觀、生態和城市歷史風貌的保護要求。

3.5 細化分區控制指標體系

為了讓分析成果和建筑高度控制指標更具實踐指導意義，應當基于GIS系統并結合具體地塊的城市建設格局、景觀保護需要修正和完善控制模型。首先，在初步確定了分區建筑高度控制指標之后，對每一個分區有特殊視覺審美、景觀保護和民生需求的地塊進行進一步分析。運用視線分析法校核建筑高度控制指標能否保障重要嘹望點的視野完整性;其次，對重要人文景觀、公共活動場所周邊的建筑高度上限進行修正，細化控制指標體系并使之對城市規劃、建筑設計和市政管理等工作起到指導作用。

4 結語

基于GIS系統對影響城市建筑高的因素進行分析，能夠有效均衡集約利用土地資源與保護城市歷史、自然風貌和人居環境品質之間的矛盾。而且可以以三維立體圖形呈現特定地塊的建筑高度控制指標，作為建筑設計、城市規劃和建設用地管理等工作的參考，從整體視角優化城市空間塑造。

參考文獻：

[1]劉云昭， 洪再生. 新常態背景下的城市建筑高度控制研究[J]. 2015.

[2]王瑞. 基于ArcGIS視線分析的城市建筑高度控制方法[J]. 建筑工程技術與設計， 2016（15）.

[3]宋利利， 陶澈， 朱容鑫， et al. 基于GIS的山地城市建筑高度控制方法及其應用[J]. 測繪與空間地理信息， 2016， 39（004）：17-19.

[4]代志宏， 白胤. 基于GIS視線分析的城市建筑高度控制研究——以河池城西新區為例[J]. 山東農業大學學報（自然科學版）， 2019（3）：468-472.