2.3　技术框架构建的软件基础

数字化手段结合以辅助规划设计实践使得分析阶段更加客观、科学和便捷，同时也是学科发展的必然趋势，编程辅助也使得各类软件平台的分析工具更加综合多元，其中以ArcGIS软件平台为首，是目前在风景园林学科中广泛使用的技术手段之一，同时也是本书所做研究的主要技术支撑手段。

（1）ArcGIS与ENVI软件平台

1998年，Burrough和Mcdonnell将GIS（Geographic Information System）定义为“集成地图系统、地理数据、地理过程和人类认知与经验的软件模块，使人们可以通过它数字化地分析和可视化地理环境”。ArcGIS由Esri公司开发，作为当前大部分地理空间数据处理与分析的主要平台，早在2001年已有学者认为ArcGIS与数据可视化技术的进步将逐渐增进人们对于景观的时空特征及其影响的理解并进一步辅助生态系统服务优化（Daniel，2001）；如今GIS的应用不仅增进了人们对于地理环境的了解，也增进了人们对于建成环境空间的分析及其与自然地理环境的关系。随着编程逐渐热门，ArcGIS包含的大量可编程组件也使得其功能越发完善，ArcGIS的服务对象也横跨多个学科，不仅仅局限于地理气象和城市发展，还包含公共卫生、青少年心理、疾病传播、政治历史等方面的研究（Nordbøetc.，2018；Gleditsch etc.，2012）。

ArcGIS是地理信息系统和栅格数据处理的主要应用软件，ENVI（Environment for Visualizing Images）是遥感与矢量数据的处理平台，二者的结合在研究中也已较为普遍。ENVI由美国ITT Visual Information公司开发，主要功能包括图像数据输入与输出、图像的定标、校正、增强、分类、变换以及数据融合、信息提取等，是功能完善的遥感数字处理系统（邓磊、付珊珊，2015）。ENVI软件在与建成环境相关的研究中应用较多的是卫星图像的辐射定标与大气校正、城市用地类型监督分类、NDVI计算与植被研究以及地表温度反演相关的城市热环境及气候研究。

研究者在这两个软件平台上展开了多尺度方面的研究，胡伟艳等（2017）将土地利用遥感栅格数据先后在这两个平台上进行分析，接着采用基尼系数和尺度方差等方法，从市级、县级、乡镇3个尺度测度分析武汉城市圈1990-2015年建设占用耕地及来源结构空间差异的间接多尺度和直接多尺度特征，为实施空间差别化管理提供参考；李海燕等（2017）基于此两个软件平台的结合进行坡度计算及分级，以辅助对水土流失影响因素的研究；白洪伟等（2016）基于不同的时间尺度采用两个软件平台相结合的方法对合肥市土地利用和覆被变化进行定量和定性分析，以了解10年间城市绿化的变动情况。在尺度变换方面，ArcGIS平台上对DEM（Digital Elevation Model）数据进行分辨率改变的方法分为插值法和整合法以及目前研究较多的将ArcGIS与编程平台相结合的小波变换法，其中第一种方法最为常用。因此，本书的研究选用了插值法。罗瑾（2014）通过TM影像重分类、土地变化转移矩阵、城市扩展特征量化、扩展速度、密度指数、景观指数等以及Python的ABM建模进行山地城市的空间扩展特征及模拟研究，虽然并非针对山水格局的研究，但文中对于城市历史山水空间格局演变和演进过程中城市组团与自然条件的关系等都有量化的阐述；翟雪（2018）基于RS和GIS技术对山地城市绿地系统布局现状进行调查和绿地适宜性评价，并根据分析总结出山地城市绿地系统布局的优化策略；范勇（2016）在对乡村绿道规划进行研究的过程中，采用GIS技术对乡村资源要素进行定量评价，提出乡村绿道网络的评价方法、规划思路等。

（2）MatLab软件平台

Matlab（Matrix&Laboratory）是由美国MathWorks公司推出的商业数学软件，与上文介绍的两个地理空间分析软件相类似的是，Matlab由总包和一系列工具箱组成，这些工具箱采用图形用户界面并包含一系列函数和文件，包括数据采集、分形维数、概率统计、神经网络、小波分析、图像处理、金融分析、地图工具等，功能十分强大。在Matlab上进行数字地形的分析也较为便利，如宋永生（2009）基于Matlab平台对DEM数据进行小波多重分形计算，以研究地形复杂度；孙东坡等（2001）基于自开发的水下地形实时检测技术，以Matlab为平台建立水下地形冲刷过程模型；高小明等（2005）通过Matlab对DEM数据进行可视化、坡度坡向分析、地形剖面绘制以及水下地形分析。 H6FNC6kRMnM0zuayYdSISYNykGwMRu6UN2kyIcC4BB/YEBIAE9LcBwaqEgVd+mfN