1 绪论
1.1 选题背景和研究意义
1.1.1 研究背景
随着生态文明建设的进一步深化，城市水系资源利用得到越来越多的关注，研究基于GIS（地理信息系统）和 UAV（无人机）的城市水系规划主要有以下四个方面背景。
（1）新时期生态文明建设步伐持续加快
习近平同志在十九大报告中指出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国。“美丽中国”的生态文明建设目标自从第一次被写进十八大政治报告以来，各地陆续开展了对生态文明建设的探索与实践，将生态文明建设作为了城市发展的一项重要工作，力争改善城市生态环境，整体提升城市风貌。在中国特色社会主义发展进入了新时期的今天，国家对生态文明建设有了更高的要求，并颁布了相应的法律法规用以指导生态文明建设，各地相应的出台了一系列规章制度保障生态文明建设的顺利推进。伴随着社会关注度的提升和专项资金的流入，各地生态文明建设都取得了不菲的成绩，在过程中也积累了宝贵的经验，我国的生态文明建设步伐进一步加快。
（2）生态文明建设中水系建设备受关注
城市生态是一个复杂系统，生态文明建设就是要理清系统内部包含了哪些要素，并针对这些要素之间的相互作用提出对应的解决办法，在实践过程中针对遇到的问题形成系统的解决方案。城市生态文明建设的发展历程表明，生态文明建设要实现山水林田湖草一体化治理，其中“水”是生态系统中最具灵气和韵味的子系统，做好“水文章”才能更好地支持区域生态文明建设。城市生态的健康良性发展离不开对水系的科学开发，水系在优化产业结构、推动经济发展的同时，可以美化人居环境、提升城市品位，是生态城市构建的灵魂和命脉。针对城市水系建设对生态文明建设的重要作用，越来越多的城市开始学习国内外先进的城市水系规划思路，结合区域发展现状全力打造现代化生态文明城市，致力于通过城市水系建设推动城市生态文明建设。
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1.2 国内外研究进展
1.2.1 国外研究进展
（1）城市水系规划
城市水系规划的研究最早源自西方发达国家，法国、英国、美国、日本等国家通过多年实践，在城市水系规划方面已经形成了较为系统的研究成果，规划理念和工具方法均处于世界领先水平。Christopher J. Martinez 在《Using Reclaimed Water for Landscape Irrigation》（2012）[1]中指出利用再生水来构建水景观，有效节约水景规划中的地表水和地下水，从而起到高效利用水资源的作用，同时他也提到要注重再生水的水质情况，确保水质健康和观景需求。日本学者 Sampei Yamashita 在《Perception and evaluation of water in landscape: use of Photo-Projective Method to compare child and adult residents’perceptions of a Japanese river environment》中通过照片投影法（PPM），讨论了成人和儿童对于水景观的感知和评价[2]。同时探究了不同年龄人群对水景距离及形态的要求，提出水景的设置要结合区域人群的年龄，水景元素和形态也要满足不同的年龄层次。国外城市水系规划强调生态与公共空间优先的原则，并且较为注重水系景观生命力的表现。
随着城市水系规划的不断实践和水系规划研究的持续深入，国外城市水系规划逐渐形成了如下理念：“人水共存”及“多自然型河流”理念、“健康工作河流”理念、“动态河流管理”理念等。强调了城市水系与人类生活是密不可分的，保护水系生态环境是人类持续发展的基础，科学合理的开发水系资源是解决人水关系的基本方思路，科学方法的提出来源于城市水系与人类生活关系的正确认知。随着社会的持续发展，城市水系和人类社会的相互关系也在不断变化，不同时期的水系规划需要针对城市发展现状采取不同的解决方法，同时吸取以往城市水系建设管理的经验教训，在后续水系建设中不断改进、调整水系建设的思路，一方面要考虑水系建设对社会发展带来的作用，另一方面要参考水系建设对公众生活造成的影响。
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2 城市水系规划概述研究
2.1 城市水系规划
2.1.1 城市水系
（1）概念及分类
水系是城市生存和发展的重要基础，是城市生态环境改善的重要载体，科学合理的城市水系规划能够改善区域环境、提升城市品位、推动社会发展。水系作为一个复杂系统，研究过程中需要对水系进行区分，一般而言，城市水系的分类主要有按水域形态和水域功能两类。按水域形态特征进行区分，城市水系包括河流、湖泊、水库、湿地及其他水域，其他水域主要指城市内建筑小区和大型绿地中的人工水域等；按水域功能类别进行区分，城市水系可以分为防洪排涝类、航道运输类、生态环境类、景观娱乐类、其他功能类和复合功能类，城市水系功能划分结果如下（表 2-1）。
2.1 城市水系规划
2.1.1 城市水系
（1）概念及分类
水系是城市生存和发展的重要基础，是城市生态环境改善的重要载体，科学合理的城市水系规划能够改善区域环境、提升城市品位、推动社会发展。水系作为一个复杂系统，研究过程中需要对水系进行区分，一般而言，城市水系的分类主要有按水域形态和水域功能两类。按水域形态特征进行区分，城市水系包括河流、湖泊、水库、湿地及其他水域，其他水域主要指城市内建筑小区和大型绿地中的人工水域等；按水域功能类别进行区分，城市水系可以分为防洪排涝类、航道运输类、生态环境类、景观娱乐类、其他功能类和复合功能类，城市水系功能划分结果如下（表 2-1）。
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2.2 城市水系规划与城市其他系统关系
2.2.1 城市水系规划与防洪排涝
（1）城市水系规划与防洪排涝的关系
城市的防洪排涝体系是一个城市在雨季或汛期降低雨水灾害的基础设施，科学、合理的防洪排涝体系设计能够有效规避雨水灾害，保障城市安全，城市水系规划的主要内容就是防洪保安，同时也是几千年来治水的第一要务[9]。现代意义上的城市水系规划在古代简称“治水”，我国有着几千年的治水历史，悠久的历史造就了如今的水利文化，同时也成就了一大批杰出的治水名人，有大禹、孙叔敖、西门豹、李冰、范仲淹、王安石、郭守敬、潘季驯、李仪祉等。纵观前人的治水过程，我们可以发现千百年来的治水任务主要是以“除水害、兴水利”，水害即是洪涝灾害，水利便是综合效益。其中综合效益从农田灌溉逐渐扩展到河道航运、生态环境、民生福祉和文化传承等方面，但是一直以来人们对待洪涝灾害的态度从未改变[10]。因为区域水循环的不确定性，促使社会构建良性的防洪排涝体系，体系构建过程逐渐形成城市水系规划，城市水系规划又加强了社会对水的利用，同时也促进了防洪排涝体系的变革升级，逻辑关系图如下（图 2-3）。
2.2.1 城市水系规划与防洪排涝
（1）城市水系规划与防洪排涝的关系
城市的防洪排涝体系是一个城市在雨季或汛期降低雨水灾害的基础设施，科学、合理的防洪排涝体系设计能够有效规避雨水灾害，保障城市安全，城市水系规划的主要内容就是防洪保安，同时也是几千年来治水的第一要务[9]。现代意义上的城市水系规划在古代简称“治水”，我国有着几千年的治水历史，悠久的历史造就了如今的水利文化，同时也成就了一大批杰出的治水名人，有大禹、孙叔敖、西门豹、李冰、范仲淹、王安石、郭守敬、潘季驯、李仪祉等。纵观前人的治水过程，我们可以发现千百年来的治水任务主要是以“除水害、兴水利”，水害即是洪涝灾害，水利便是综合效益。其中综合效益从农田灌溉逐渐扩展到河道航运、生态环境、民生福祉和文化传承等方面，但是一直以来人们对待洪涝灾害的态度从未改变[10]。因为区域水循环的不确定性，促使社会构建良性的防洪排涝体系，体系构建过程逐渐形成城市水系规划，城市水系规划又加强了社会对水的利用，同时也促进了防洪排涝体系的变革升级，逻辑关系图如下（图 2-3）。
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3.1 城市水系规划需求资料 ................................ 20
3.1.1 基础资料 ............................. 20
3.1.2 关键数据 ............................. 20
4 城市水系规划布局合理性评价分析 .................................. 40
4.1 城市水系规划布局主要影响因素 ..................... 40
4.1.1 因素识别 ............................ 40
4.1.2 相互作用 ................................ 40
5 城市水系规划布局应用实例 ................................... 52
5.1 研究区基本概况 ................................... 52
5.1.1 经济社会发展 ............................... 52
5.1.2 自然地理条件 .......................... 53
5 城市水系规划布局应用实例
5.1 研究区基本概况
5.1.1 经济社会发展
（1）综合概况
本次规划研究区为铜川市耀州区，核心区域为铜川新区和耀州城区（铜川新区目前不属于行政区，是开发区，新区行政区划属于耀州区），规划现状水平年为 2016 年，耀州区总占地面积 1617 平方公里。耀州区近 5 年生产总值及其增速如下图所示（图 5-1），根据《铜川市耀州区 2016 年国民经济和社会发展统计公报》的相关内容显示，2016 年耀州区全区生产总值为 88.86 亿元，其中第一产业增加值 8.32 亿元，增长了 4.3%；第二产业增加值达到 52.60 亿元，增长了 5.0%；第三产业增加值达到 27.94 亿元，增长 8.8%。根据人口抽样调查，全年常住人口 24.06 万人，户籍人口 239487 人，其中非农业人口 74475人，农业人口人 165012。
5.1 研究区基本概况
5.1.1 经济社会发展
（1）综合概况
本次规划研究区为铜川市耀州区，核心区域为铜川新区和耀州城区（铜川新区目前不属于行政区，是开发区，新区行政区划属于耀州区），规划现状水平年为 2016 年，耀州区总占地面积 1617 平方公里。耀州区近 5 年生产总值及其增速如下图所示（图 5-1），根据《铜川市耀州区 2016 年国民经济和社会发展统计公报》的相关内容显示，2016 年耀州区全区生产总值为 88.86 亿元，其中第一产业增加值 8.32 亿元，增长了 4.3%；第二产业增加值达到 52.60 亿元，增长了 5.0%；第三产业增加值达到 27.94 亿元，增长 8.8%。根据人口抽样调查，全年常住人口 24.06 万人，户籍人口 239487 人，其中非农业人口 74475人，农业人口人 165012。
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6 结论与展望
6.1 结论
十九大报告中指出要加快生态文明体制改革，建设美丽中国。而城市水系承载着行洪保安、市民休闲、形象展示等多方面功能，是城市生态文明建设的重要内容，但目前城市水系规划存在设计理念滞后、管理效率低下、重规划而轻评价等问题，难以满足新时期城市生态文明建设的需求。因此，本文针对城市水系的时代内涵、规划效率和评价体系开展研究，致力于解决对城市水系规划现存的问题，助推新时期城市生态文明建设。以铜川市新（区）耀（州）城市生态水系综合整治规划为例，在系统总结国内外城市水系规划研究成果的基础上，结合城市水系与城市其他系统的互动关系，提出了未来城市水系规划发展的重要趋势，在此基础上研究了 GIS（地理信息系统）和 UAV（无人机）在城市水系规划关键数据获取中应用，并通过分析城市水系规划布局的主要影响因素，从水面率、连通度、可达性等三个方面构建了城市水系规划布局的合理性评价体系，最后以铜川市新（区）耀（州）城市生态水系综合整治规划为例进行了实例研究。主要结论如下：#p#分页标题#e#
（1）研究了 GIS 和 UAV 在城市水系规划关键数据获取中的应用。传统城市水系规划的理念和方法相对落后，存在数据资料获取困难、数据精度难以满足等一问题。由于GIS 的空间分析功能和 UAV 的航拍摄影优势能够有效解决上述难题，因此研究了如何应用 GIS 和 UAV 快速获取城市水系规划所需的测绘数据和水体数据，并结合实例说明了地理高程数据、空间影像资料和水系矢量数据等相关数据获取的具体方法。
（2）构建了城市水系规划布局合理性评价体系。传统城市水系规划主要是以定性评价为主，本文在提炼城市水系规划布局影响因素的基础上，结合多个城市水系规划的实践经验，选择适宜水面率、水系连通度和空间可达性作为研究区城市水系规划布局定量评价的突破口，并分别应用多目标函数优化求解、图论建模分析、机理模型法和经验模型法结合的方法构建了对应的评价模型。
（3）将城市水系布局评价体系应用于实例研究。文章以铜川市新（区）耀（州）城市生态水系综合整治规划为例，基于 GIS 和 UAV 获取的城市水系关键数据，利用已构建的城市水系规划布局评价体系对研究区水系规划布局前后适宜水面率、水系连通度、空间可达性进行了对比分析。分析得出研究区现状适宜水面率降低，水系不连通，可达性较差，通过将水面率从 0.103%上升到 0.273%，提升水系连通性和空间可达性，能够显著提升城市水系的综合效益。
参考文献（略）
（2）构建了城市水系规划布局合理性评价体系。传统城市水系规划主要是以定性评价为主，本文在提炼城市水系规划布局影响因素的基础上，结合多个城市水系规划的实践经验，选择适宜水面率、水系连通度和空间可达性作为研究区城市水系规划布局定量评价的突破口，并分别应用多目标函数优化求解、图论建模分析、机理模型法和经验模型法结合的方法构建了对应的评价模型。
（3）将城市水系布局评价体系应用于实例研究。文章以铜川市新（区）耀（州）城市生态水系综合整治规划为例，基于 GIS 和 UAV 获取的城市水系关键数据，利用已构建的城市水系规划布局评价体系对研究区水系规划布局前后适宜水面率、水系连通度、空间可达性进行了对比分析。分析得出研究区现状适宜水面率降低，水系不连通，可达性较差，通过将水面率从 0.103%上升到 0.273%，提升水系连通性和空间可达性，能够显著提升城市水系的综合效益。
参考文献（略）
