地理信息系统在城市规划和管理的应用：以马来西亚为例
Ahris Yaakup, Ahmad Nazri Muhamad Ludin, Susilawati Sulaiman, Haibenarisal Bajuri
Department of Urban and Regional Planning, Faculty of Built Environment
Universiti Teknologi
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摘要
20世纪70年代以来，马来西亚正在经历一场快速的城市化变革，并成为在亚洲地区最发达的国家之一。城市化有助于经济的发展，但如果不加控制，会对社会和自然环境产生消极影响。伴随着地理信息技术（GIT）的发展，它正不断影响着城市和区域规划，当务之急就是更好地把地理信息技术纳入到城市规划的决策和管理中去,并依赖于实时的空间模型GIT去提供解决城市问题的方案与决策。城市和乡村规划法(1976年法案)和最新2001年修订的发展计划，需要依据城市自身的发展情况不断更新，才能为目前城市的发展提供框架和导向。集成地理信息系统（GIS）为此提供了一个工具，它能够使人更清晰地理解规划问题和规范规划方案以提高城市规划和管理的质量。本文将阐述如何把GIS运用到战略规划与提高管理上。举例说明地理信息系统的战略规划用途，在高一级的比如有关国家物质规划、区域规划和国家结构规划，而在地方一级比如地理信息系统一体化，地方规划和分区行动计划。本文也将突出在控制城市管理用途上地理信息系统的发展。地理信息系统最主要的是提供了一个强大的平台，在决策者规划支持系统（PSS）与决策支持系统（DSS）的主要组成部分起着重要作用。最后本文对一些数据库设计，分析技术，规划和管理框架，其中包含了对地理信息系统进行讨论。
关键词：发展规划，地理信息系统，规划支持系统和决策支持系统
1.0． 简介
发展在大多数发展中国家已成为一个全球性的问题，因为快速的城市化进程已不能再被控制。由于不加控制和难以管理的发展，生存环境和社会经济方面显然受到最大的影响。显然，规划制度对于管理和控制发展上具有重要作用。目前，信息技术（GIT）在马来西亚大大影响了城市和区域规划的性质，从而在有关的城市地区帮助改善决策、规划和管理。城市和乡村规划法令，1976年与2001年最新修正法（Act 172），体现了在发展规划过程中对地理信息系统（GIS）的关注，特别是在制订发展计划中。对已经纳入发展计划执行情况的地理信息系统体现了综合物理、环境和社会经济规划结果符合预测，特别是关于经济方面的空间范围确定成为了今后的发展战略和主要的政策目标。本文试图以马来西亚的经验解释地理空间信息系统的开发与利用在城市规划的执行和监测中的运用。
2.0． 马来西亚的城市规划问题
马来西亚政府正在采取一个连续的、周期性的规划制度的做法，就是根据需要和目标来制定及实施评价鉴定和监测的方案。马来西亚实施的城市和区域规划的想法起源于英国，英国是最早推出的。查德威克（1971）指出，规划就是在人类深谋远虑和行动过程中，以最好的利用土地为目标，以改善人类生活环境为基础的行为。
人类居住环境的规划显然不是件容易的事。特别应该注意的是在规划过程中的物质、社会经济和环境问题。在马来西亚，住宅、工业和商业中心城市的瞬间出现证明：现在的发展速度是非常快的。在成为一个发达国家过程中必然会面临着许多困难和挑战。显然现在，在马来西亚城市问题几乎是无法克服，城市肮脏、寮屋的增长、交通拥堵和贫穷，这又反过来使农村移民及资源燃料耗尽。因此，规划和管理城市已成为问题中的重中之重和面对成长与发展至关重要的任务。
此外，因不恰适的详细规划、城市绿化、水和空气污染、水土流失、水灾、阴霾天气和气体污染也凸现出来。因此，在某些地区进行城市化的约束，制订有效的城市规划和管理的做法是必要的。
3.0． 地理信息系统的作用
计算机和信息技术在过去几十年的发展已经对规划界产生重大影响。从阿耶尼（1997）报价，到Briassoulis（1999）进一步解释说，计算机被接纳为合理规划的一部分并强调：（1）尽可能多的运用科学和技术手段进行分析对全面规划很必要;（2）科学分析和数学模型来设计规划的最佳解决方案（3）技术和技术解决这些问题应放在首要地位。这些观点强烈印证了计算机在规划辅助工艺技术中的重要性。正如上述的规划程序，例如进行人口规划时需要其它规划统计的数据，如就业和住房，还有确定土地利用方式也至关重要，很明显的，这些都紧密的联系在一起。
从根本上讲，地理信息系统能够支持所有的空间数据处理阶段，包括手工或半自动化的数字化，数字化检查和数据，数字地图边缘的文件和信息输出到图形硬拷贝设备或绘图仪匹配的编辑。以下是一个信息系统的主要功能：
1）在叙事的功能：信息应有助于说明情况;
2）在认知功能：信息系统也有助于改善提供关键因素，并加以分析，可以在城市和区域问题的认识上使用城市和区域建模和其他变量的统计技术;
3）规范性功能：信息系统也有助于通过减少已知的后果或减少对已采取或即将采取的行动的后果的不确定性行动的成本改善行动。
新出现的城市问题，规划部门将会提高其能力和管理这些问题的有效性。城市系统再也不能简单对待土地使用和交通概念来界定。该规划的城市系统的概念必须扩大到包括社会，政治和经济变数。对这些问题都必须解决的问题混合在一起，创建了实验情况，即许多替代品必须受到审判，组合，改进和分析测试，并受到公众的讨论。因此，应用地理信息系统是坚持引进和城市规划方面的管理。后来，众所周知，地理信息系统的开发提供了一种工具，它可以有助于把更清晰的规划问题的真正理解以及规范性规划方案，以提高城市规划和管理（Yaakup，1991）的质量。
3.1地理信息系统和空间规划
在规划方面的分析上，大多资料都来自印刷的地图、实地调查、航空摄影和卫星图像。地理信息系统把从来源于多种数据格式的数据集成在一起，它们具有共同的地理参照，从而提供了最新资料（格里姆肖，1988年;库尔森和Bromley，1990）。在解决数据的空间参照方面，地理信息系统一直被认为是最适当的解决办法。将地理信息系统运用于决策计划过程，引用尔金斯（1972），他认为最好的规划必将通过更好的信息，更好的信息流通，必然会是一个信息系统。
然而，单靠地理信息系统并不符合规划需求，因为当前“通用”的一代系统不能轻易容纳所有的需要，特别是信息，计算和规划展示的需要。显然，规划要求（一）信息，具备有效的特定“空间”分析水平;（二）经过一段时间的资料收集;及（三）良好的空间互动措施。所有这些并不是很容易地包装到标准的地理信息系统（哈里斯和巴蒂，1993年）中。
3.2规划支持系统和决策支持系统
地理信息系统是支持规划系统（PSS）的，而在相当程度上有部分可以支持决策和城市问题的解决。不过，规划者必须适应现有的地理信息系统工具，以满足他们的需要。传统的编程语言，可用于开发的空间分析和完全独立的商业模型的工具包。复杂的地理信息系统的宏命令和传统的编程语言的结合也可用于开发的分析模型密切相关，功能齐全的地理信息系统工具包（Klosterman，2001）。
PSS是一个地理信息系统数据、城市模型和演示技术的结合，利用计算机进行规划的、使用最多的最终产品。资讯科技对PSS的必然演变意味着，地理信息系统的开发更为重要。地理信息系统将首先作为一个显示和交流设备，生产的地图和图表，描述过去和现在的条件和模型输出，提出备选期货，支持决策。最为重要的是，决策支持系统（DSS）也被称为一种制度，是决策者可以依靠的决策。
4.0． GIS在发展规划系统中的应用
GIS技术已经在规划活动中进行过运用，这些活动主要包括计划的制定以及发展控制（(Johar et al. 2003）。比如联邦城市和乡村规划部公布的发展计划，编制各级手册，并规定所有计划必须在其拟订中利用地理信息系统技术。
4.1规划发展体系
为了确保有效地规划发展目标，城市和乡村规划法1976年目标法（Act 172）（2001年最新修订）制订了在各种空间和行政水平上的计划。这些计划包括：
•国家体育计划（RFN），其中概述了确定全国体育发展趋势的总方向和战略政策。
•区域计划，该计划制定适当的政策引导，特别是在基础设施和区域协调发展上。
•国家结构计划（RSN），其中对土地利用状况作了政策和发展上的建议。
•区域地方规划（RTD），国家在地方一级规划的政策。
图1显示了理想化中的马来西亚发展规划战略
图一、理想化中的马来西亚发展规划战略
4.2 国家物质规划
国家物质规划（RFN）明确了一般方向上国家物质发展趋势的战略政策。RFN因此需要在一个特定的时间内综合信息系统，以从趋势和格局发展上确定战略性的土地利用和保护政策。
在国家一级，地理信息系统是主要用于数据编制，土地适宜性分析，并生成适合的地图（Yaakup，2001）。RFN能够通过展示大都市来确定城市的发展。例如，整个马来西亚半岛，如图2所示。对该地图可以进行分析，如确定了该地区人口和就业的关系。这种分析很重要，特别是在预测未来住房需求、商业楼面、学校、娱乐设施等其它方面，也可以用于进行未来的经济决策（Yaakup，2001）。
鉴于地理信息系统的分析模块能在智能运输系统中起到作用，运用这种方法能对两种不同区域的连接进行网络规划，从而也能改善地区交通运输问题及旅游格局。
4.2 区域规划
目前来说，在区域分析中引入地理信息系统，能够提高通过数据决策的准确性和可访问性，使得决策过程变得更好。地理信息系统在这个层面上的应用实例如：利用地理信息系统的巴生谷地区(AGISwlk)，这是决策者的规划支持系统在对该地区规划监测中的应用。地理信息系统被确定为该区域规划制定的主要工具。系统对该地区进行了全面综合，应用数据库的设计与开发，主要模块应用在十个方面：区域、绿化、休闲区的建设、交通、城市交通、房屋、廉价住房、环境、公用设施和社区服务、工业和商业发展、人口和社会经济、地质灾害和旅游。
地理信息系统的分析方法，作为一个综合分析土地规划利用的手段，支持对土地的利用情况进行综合评估，以实现更好的、更理性的决策。如运用发展的眼光去预计巴生谷地区来进行该地区总体规划的编制。图三显示了在国际法协会制定的模型基础上，运用PSS框架来订制政策，因此可以作为规划的一个指导方针或备选方案。如图四，地理信息系统在诸如森林覆盖、分类及测理上运用的方案。
图三.巴生谷地区的模型开发和土地利用的综合评价
图四.综合土地利用评估
4.4 国家结构计划
根据国家结构方案手册，在国家需要改变政策时RSN的准备是至关重要的，它将会影响国家的发展格局。
以彭亨州结构计划系统开发为例，地理信息系统涉及3个的主要方面。分别是数据库开发，空间分析和可执行信息系统（EIS）的开发。该数据库开发是基于城乡规划部门提出的相关指南，以支持部门的研究和分析有关的国家结构方案的制订。图5显示了采用多准则决策（准则决策）的方法来产生不同的发展方案。
RSN主要关注的是关键图（图6）的准备，涉及确定具有未来发展潜力的地区和保护区的分析的组合。
图六 彭亨州规划结构中的关键图
4.5地方规划
在地方政府层面，地方计划的法律文件，成为发展的指导方针和控制的基础。这些计划包含的土地用途，发展密度等细节，以及建筑物高度，地积比率等，这需要每一块土地的详细资料。例如，分区制计划包含了各种各样大面积地区的土地利用问题（参见图7）。利用GIS手段最大的优势在于能对每种决策进行评估（Yaakup和希利，1994年）。正如北干区，地理信息系统数据库的开发为区域本地计划的准备提供了帮助。该区域位于彭亨州的东海岸占地约380,500公顷。一个完整的很多基础地理信息数据库和基础地图旨在满足地方当局的要求。在这个阶段,空间分析确定土地适宜性,包括分配使用多评价技术（参阅图8）。
图七.北干区地方规划 图八.土地适宜性分析
4.6控制系统开发
控制系统开发是城市管理程序的一部分。在城市规划方面，发展控制在大多数在马来西亚地方当局现行的制度是通过建筑许可证批准或拒绝发展的。地方当局有权批准或拒绝任何在其周围地区的规划申请。最近修订的规划法规要求，某些规划申请由一个发展的建议的报告，其中包括一份书面声明，并以计划陪同描述土地与该申请有关目前的情况，及描述建议的发展，特别是关于可能对建筑环境产生重大影响。（阿里，1990年）
在大多数情况下，准备一份发展发展提案的报告涉及一个专家定量分析和建议项目的土地使用和开发的可行性，包括其对周边地区影响的质量评估系统的汇编技术和成果的方式介绍它使这个预测结果的重要性，以及用于修改或减轻他们的范围，以得到妥善的有关决策之前，对申请作出的决定评估机构的决定呈现（Yaakup，乔哈尔和达赫兰，1997）。所需信息的发展，因此建议报告将包括以下主要方面：
1）土地的状态和限制;
2）土地利用分析及发展密度 - 这包括土地用途，人口密度分区，高度限制，地积比率，护墙板面积，预定的公共区域;
3）分析问题和潜在的网点 - 这包括选址，现有的排水系统，地形和坡度，现有的道路系统，现有的土地用途，必须得到维护和发展潜力的自然特征;
4）分析四周的发展 - 这包括基础设施，类型，强度及设施周边地区提供;
5）如果可用的政策的结构计划和地方计划。
鉴于多年来的活动范围广泛，地方当局已经网罗了大量资料，其中相当一部分款项的性质，例如地理住房计划，道路和排水系统，组成和人口分布，土地分配布局使用等等。信息系统，既要保持和显示有关规划行政职能数据，而且要进行规划和发展管制。地理信息系统，可作为创新的方法，通过一个综合系统已经应用在吉隆坡。在发展开发过程中，应用地理信息系统已与其他几个城市管理子系统相互结合，特别是发展控制系统。总的说来,这些七子系统的开发能够相互作用、相互支持的信息来源,如图9所示
图九. 吉隆坡规划发展控制系统与子系统的关系
图十.信息交互下的地图应用程序
5.0． 讨论
所有的例子都关于在战略规划地理信息系统应用和城市管理的相关的资料，其中有些资料很多都是保密的。这已成为一种挑战特别是在数据共享方面。
有迹象表明，地理信息系统在进一步的城市规划和管理中将具有重要意义，如：
l 不同的空间水平和计划要求在信息系统内不同的支持。
l 发展准备中利用地理信息系统所具备的各种功能。它们包括建立和管理数据库，其中应包括社会和当地人口的经济属性。地方一级的管理服务也将要求进行连续性和邻近的分析。如果计划要展出，制图技能就更重要了。
l 分析技术和模式将用于包括潜在的表面分析，承载能力等，这应该能够突出发展活动的适用性和评价一个地区的承载能力。
6.0． 结论
地理信息系统已被证明是评估城市规划问题的备选方案的宝贵工具。规划数据库，支持广泛访问，从而产生了几种可供选择的解决方案，以解决城市规划的问题。同时，考虑到社会和城市居民的经济特点，自身发展的制约因素，可生成不同的土地和土地适宜性评价。然而，地理信息系统可以方便的处理地理信息之外，还产生了一个问题，用户对提供地理信息系统技术和地理信息的性质比较陌生，导致他们容易误认为其只是有效统计而无效的分析。另一方面，数据共享的有关问题涉及机密信息、数据库设计标准。所以运用地理信息系统适当的分析技术制订规划框架本身必须是以城市规划和管理为目的来成功地解决问题。
在管理方面，一些系统，如已制定了新的工具为规划实施提高其工作效率，特别是对这种和用户友好互动的界面提供支持，用户不需要为了使用复杂的系统而学习先进的技术技能。该系统发展使人们有可能了解城市发展的动力，以建设性的操作这些动态，最重要的是提出更好的和实际的城市未来。总而言之，地理信息系统应用在城市规划和管理中的成败依赖于人力，组织和技术等各种因素。
