当今,我国城市化正在以其他国家空前罕见的速度在进行,这是工业化、现代化和经济高速增长无法遏制的必然。面对这种城市化浪潮,传统以手工为主的城市规划与管理方式已越来越不适应城市迅速发展的需要。同时,全球信息浪潮也促进城市规划必须进行信息化的改造和技术上的提升。传统规划管理手段与信息反馈的落后,以及管理过程综合和系统分析的缺乏,已严重影响到城市规划的科学性、适应性,不利于城市的可持续发展。城市数字规划就是在中国城市化与全球信息化两大浪潮交会处的浪尖上应运而生。 城市规划是我国最早应用地理信息系统(GIS)技术的领域之一,自从20世纪80年代末期至今,以GIS技术为基础的城市规划信息化建设取得了长足的进步,但也存在不少问题,缺乏数字规划基本原理与方法的系统性研究。为此,国家建设部提出了十五期间重大科研课题——“城市规划、管理、建设、服务数字化工程”。城市规划领域信息系统十多年的建设表明,已经到了急需解决城市规划信息系统理论与方法的时刻。 本文以信息化时代城市规划理论与方法急需拓展为出发点,全面总结了国内外城市规划信息化建设现状,以系统方法、控制论、信息论为基础,首先提出了描述城市规划动态过程的螺旋模型。然后,以该螺旋模型为原型,系统论述了数字规划原理,描述了其组成框架,研究了城市规划动态螺旋过程的数字化方法。主要内容如下。 (1)回顾了城市规划理论发展历程,阐述了当代城市规划思想方法正发生着以动态规划为核心的深刻变革。引用软件工程中的螺旋模型,对规划动态过程进行了描述,提出了城市规划动态螺旋模型,该模型将规划过程划分为确定规划目标、收集城市信息、分析信息、制定规划方案、规划管理执行,以及规划监控与评价6个子过程,子过程环环相扣,迭代循环。 (2)全面分析了国内城市规划信息化建设现状,运用系统工程、控制论、信息论等理论与方法,在城市规划动态过程的螺旋模型基础上提出了城市数字规划模型框架。 (3)针对数据是建立数字规划的基础,分析了城市规划数据类型与来源,认为以现状数据与规划设计成果数据组成的空间数据是城市规划数据的主体。指出了目前国内城市规划现状数据与规划成果数据不能满足GIS与数字规划要求的症结,进而提出了城市规划多源数据与异构平台集成方法。 (4)分析了城市基础地理数据的生产现状,提出数字地形图数据必须面向传统制图与GIS双重需求的观点。分析了机助制图与GIS在数据组织与图面的表示上存在的矛盾,剖析了现行地形图要素分类与代码体系的不足。应用面向对象的分析与设计思想,提出了一种面向多应用的大比例尺地形图数据模型,从而能够把地形图图式符号所描述的DLM与DCM有机地区分与联系,并有助于把图式符号所描述的客观地理对象的相关属性解译为信息。实验证明,该模型对于面向多应用数字地形图数据组织具有很好的应用价值。同时,以汕头市基础地理信息系统为例,研究了原有数据改造方法。 (5)剖析了规划模型的特点,认为规划模型具有复杂性、空间性、动态性和模糊性等特点。归纳总结了目前研究热点中的城市动态模型,着重分析了系统动力学模型与元胞自