遙感技術在監測城市擴張變化中的研究與應用——以天津為例

段毅，錢樂，侯怡

（1.天津市測繪院，天津 300381；2.天津市規劃局，天津 300070）

1 引言

城市的擴張，城市人口的膨脹，必將隨之產生諸如城市建設侵吞耕地、城市生態環境惡化等一系列城市化問題。為了整治城市化帶來的城市生態環境問題，保證城市健康、持續發展，近年來，隨著空間定位技術、地理信息技術、衛星遙感技術、測繪和數據處理技術等一系列空間數據信息采集、量測、處理、分析、管理、存儲技術的不斷發展，所獲得的數據的分辨率、精確度和可靠性不斷增強，處理和管理手段日益先進。目前城市擴張主要是以遙感數據為數據源，以地理信息技術為技術手段，配合遙感數據處理技術等來進行研究。

天津市是環渤海地區經濟中心，也是中國北方最大的沿海開放城市。隨著天津市社會經濟的快速發展，天津市城市擴張重心發生著巨大的變化，衛星遙感技術以其快速、準確、實時、周期性短等優點，在城市擴張監測方面具有明顯的優勢。本文以天津市建成區2008-2010年近10年的變化為例，利用遙感技術進行動態變化監測，以期提供基于遙感技術的城市擴張變化研究方法。

2 研究區概況

天津市地處華北平原東北部，海河流域下游，南北長189km，是中國4個直轄市之一，區位優勢明顯，距離北京約137km。它不僅毗鄰首都，還是華北、西北廣大地區的出海口，是中國北方對內對外開放2個扇面的軸心，是歐亞大陸橋中國境內距離最短的東部起點，重要的國際港口城市以及生態城市，是中國北方的經濟中心，天津市位于北緯38°34′～40°15′，東經116°43′～118°04′。全市面積11916.2平方公里，市區面積4334.72平方公里，建成中心城區面積530平方公里，濱海新區城區面積平方公里。天津市南北長189km，東西寬117km，海岸線長156km。

本次研究天津市市區的城市擴張問題，因此研究區主要包括天津市市內6區、環城4區的中心城區。

3 數據來源與研究方法

3.1 數據來源

為達到研究的目的，揭示近2年來天津市城市擴張的變化規律，收集了覆蓋研究區域2008年、2010年四個年度的衛星影像圖、土地利用數據、天津市行政區劃圖等。

3.2 研究方法

基于多時相航空遙感數據，結合天津市行政區劃圖，輔助以GIS等相關技術，對遙感圖像進行包括遙感影像的預處理、遙感影像解譯等方面的處理。其中遙感影像的預處理包括空中三角測量、幾何校正、影像裁剪等。

3.3 技術路線

主要使用ArcGIS9.0、Erdas2011等軟件，采用遙感解譯與GIS結合的方法監測建成區變化。研究所采用的影像不需要進行輻射校正，只需要進行其他幾步操作。在進行幾何校正時采用二次多項式模型對控制點進行平差計算，采用雙線性內插法進行像元重采樣，得到具有地理參考的影像數據。在進行影像分類時，首先建立遙感解譯標志，再進行監督分類，結合人工解譯的方法最終確定分類圖。技術路線如下圖1。

4 建成區變化監測應用案例

建成區指城市行政范圍內，實際建成或正在建成的、相對集中分布的地區，包括市區集中連片的部分，以及分散到近郊區內、但與城市有著密切聯系的其他城市建設用地，城市近郊的一些建成地段，盡管未同市區聯成一片，但同市區的聯系十分密切，已成為城市不可分割的一部分，均視作城市建成區［4］。下表是從遙感影像提取的全天津市2008年至2010年主城區和環城新四區建成區演變如圖2所示，建成區面積統計表1。

圖2 市內六區、環城四區和濱海新區建成區面積變化平面擴張圖

表1 天津市主城區和環城四區區縣建成區面積統計

由表1可見，天津市建成區變化主要集中在天津市環城四區。監測數據顯示：從2008年到2010年2年間，環城四區的建成區面積從2008年的552.28平方千米增加到2010年的582.69平方千米，建成區面積凈增30.41平方千米。

5 結論與討論

遙感監測結果表明：通過對每兩個年度建成區的圖斑疊加分析可知，除中心城區外，天津市建城區多產生在比鄰交通干線的鄉鎮，呈現帶狀擴張特點。因天津市各鄉鎮各自都在建立工業區和開發區，多不與主要交通主軸線相連，所以其空間擴張形式主要表現為攤餅式為主，散開樹枝式的低密度蔓延。

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