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现代城市规划与地理信息系统：构建智慧城市的基础框架 （一本全面覆盖现代城市规划、地理信息系统（GIS）应用、数据管理与空间分析的权威参考书） --- 图书简介 在二十一世纪，城市化进程以前所未有的速度重塑着全球格局。面对日益复杂的人口增长、资源管理、基础设施维护以及环境可持续性挑战，传统规划方法已显露出局限性。《现代城市规划与地理信息系统：构建智慧城市的基础框架》正是为应对这一时代需求而诞生的。本书超越了单纯的技术操作手册，深入探讨了GIS作为核心决策支持工具，如何在现代城市规划的各个维度中发挥不可替代的作用。 本书旨在为城市规划师、地理信息专业人士、政策制定者、土木工程师、环境科学家以及相关领域的学生，提供一套系统、深入且实用的知识体系。它不仅阐述了理论基础，更侧重于前沿技术在真实世界复杂项目中的落地应用与实践案例。 第一部分：城市规划的理论基石与现代转型 本部分奠定了理解现代城市规划的理论框架，并探讨了技术进步如何驱动该领域进行范式转移。 第一章：城市规划的演变与当代挑战 从蓝图到动态系统： 回顾城市规划从早期的功能分区到面向可持续发展与韧性（Resilience）的现代思潮的演变。 四大核心挑战： 深入分析气候变化适应、交通拥堵、住房可负担性与社会公平性在当前规划议程中的核心地位。 数据驱动决策（D3P）的兴起： 讨论为何传统依赖抽样调查和静态模型的规划方法，正在被实时、海量空间数据的分析所取代。 第二章：地理信息系统（GIS）在规划决策中的核心价值 GIS的战略定位： 将GIS定位为连接“在哪里”（空间）与“是什么”（属性）的桥梁，而非仅仅是制图工具。 空间分析的层次结构： 介绍从描述性分析（如缓冲区、叠加分析）到预测性分析（如选址模型、土地利用变化预测）的逐步深入。 信息集成与多源数据融合： 探讨如何整合来自遥感、物联网（IoT）、移动设备和传统普查的异构空间数据，形成统一的城市信息视图。 第二部分：空间数据基础设施与高精度建模 高质量的规划依赖于高质量的空间数据。本部分聚焦于构建和管理支撑复杂分析所需的精确空间数据基础。 第三章：空间数据采集、标准与质量控制 现代遥感技术应用： 详细介绍高分辨率卫星影像、无人机（UAV）摄影测量在获取地表特征、监测基础设施健康方面的最新进展。 激光雷达（LiDAR）与三维城市模型（3D City Models）： 深入探讨如何利用点云数据构建高精度数字表面模型（DSM）和数字地形模型（DTM），及其在城市峡谷效应、视线分析中的应用。 数据标准与互操作性： 讨论OGC（开放地理空间信息联盟）标准，如WMS, WFS, GML，以及在确保跨部门数据共享中遵循的规范。 第四章：地理数据库管理与时空数据处理 空间数据库的架构选择： 比较传统关系型数据库（如PostGIS扩展）与新型NoSQL空间数据库在处理大规模、高更新频率数据时的优劣。 拓扑规则与数据完整性： 强调维护地理要素间正确空间关系（如不重叠、不遗漏）的重要性，以及自动化拓扑检查流程。 时间维度纳入分析： 教授如何设计和管理具有时间戳的属性数据，以支持趋势分析、事件追踪和历史情景回溯。 第三部分：核心应用：规划分析与空间模拟 本部分是本书的实践核心，展示了如何应用先进的GIS技术解决城市规划中的关键难题。 第五章：土地利用与覆盖变化（LULC）的建模与预测 基于元胞自动机（CA）的LULC模拟： 详细介绍CA模型的工作原理、转移规则的设定（基于坡度、邻近度、基础设施可达性），以及参数校准方法。 土地适宜性分析（Suitability Analysis）： 应用加权叠加（Weighted Overlay）和多标准决策分析（MCDA）框架，为新项目（如工业园区、保障房）确定最优区位。 密度分析与城市蔓延评估： 利用核密度估计（KDE）和空间形态指标（如斑块密度、连接度）量化城市发展的空间形态特征。 第六章：交通规划与连通性分析 网络数据集的构建与优化： 专注于构建考虑单行道、路口转向限制、速度限制的精确街道网络模型。 服务区分析（Accessibility Analysis）： 运用基于时间的等时线（Isochrones）分析，评估居民到达关键设施（医院、学校、就业中心）的实际时间成本。 出行需求模型与路网仿真接口： 探讨GIS如何与专业的交通模拟软件（如VISSIM或TransCAD）进行数据交换，以评估新的基础设施干预措施的影响。 第七章：环境可持续性与风险管理 水文与洪涝风险评估： 利用DEM数据进行流域划分、汇流路径分析，并结合降雨强度数据进行初步的淹没风险分区。 城市热岛效应（UHI）的空间解构： 结合遥感反演的表面温度数据与城市形态指标（如建筑高度、绿地覆盖率），量化UHI的空间分布特征。 基础设施选址与服务优化： 应用设施选址理论（如P-Median, Maximal Covering Location Problem）优化应急服务点（消防站、救护中心）的布局，最小化响应时间。 第四部分：面向未来的智慧城市集成与可视化 本部分展望了GIS在下一代城市管理中的角色，强调了实时数据流和沉浸式用户体验的重要性。 第八章：三维可视化与信息交互 BIM/GIS集成： 探讨如何将建筑信息模型（BIM）的精细几何信息导入GIS平台，实现从宏观规划到单体建筑层面的无缝衔接。 实时仪表板与决策支持： 设计和构建基于Web GIS的动态仪表板，用于实时监测空气质量、交通流量、能源消耗等关键绩效指标（KPIs）。 增强现实（AR）在现场勘查中的应用： 介绍如何利用移动GIS技术，将地下管线数据、规划草案叠加到实际视野中，辅助现场决策。 第九章：数据治理、伦理考量与未来展望 隐私保护与空间数据安全： 讨论在利用移动和传感器数据时，如何进行数据脱敏、聚合处理，以符合个人隐私法规（如GDPR的应用原则）。 算法公平性与规划偏见： 分析GIS模型中隐含的假设和数据偏差如何可能固化或放大社会不平等，以及如何通过模型设计来追求更公平的规划结果。 迈向数字孪生（Digital Twin）： 总结当前技术如何汇聚，形成城市动态数字孪生体的蓝图，以及这对未来城市运营管理所代表的深远意义。 --- 本书特色 实践导向： 每一技术章节后均附有详细的“案例分析与工作流程”，指导读者如何将理论转化为实际的GIS项目。 跨学科视角： 内容横跨地理学、城市工程学、计算机科学与公共政策，确保读者能从多角度理解空间信息的作用。 前沿追踪： 紧密跟踪近年来新兴的技术趋势，如云计算GIS服务、边缘计算在城市数据采集中的部署。 《现代城市规划与地理信息系统》不仅是一本工具书，更是一份面向未来城市的战略蓝图。通过掌握本书所阐述的理念和技术，读者将能够构建更高效、更具韧性、更公平宜居的城市环境。
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