遙感測(cè)繪在監(jiān)測(cè)城市發(fā)展領(lǐng)域的應(yīng)用研究

于永民

摘 要：伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化發(fā)展步伐也不斷加快，大量的人口開(kāi)始涌入城市，城市發(fā)展形態(tài)也呈現(xiàn)出了新的特征。應(yīng)用遙感技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)化與高效化監(jiān)測(cè)，通過(guò)遙感測(cè)繪所獲取到的數(shù)據(jù)信息能夠?yàn)槌鞘械幕A(chǔ)建設(shè)與相關(guān)要素發(fā)展提供重要的參考依據(jù)，這一應(yīng)用領(lǐng)域同時(shí)也是目前遙感研究的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：遙感測(cè)繪 監(jiān)測(cè) 城市 發(fā)展領(lǐng)域 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（b）-0133-02

遙感測(cè)繪技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用價(jià)值。測(cè)繪即為針對(duì)自然地理要素亦或是人工建筑或相關(guān)設(shè)施的外觀形狀、空間位置及大小程度等屬性開(kāi)展測(cè)量工作。伴隨著當(dāng)前我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程的持續(xù)加快，城市發(fā)展領(lǐng)域也呈現(xiàn)出了越來(lái)越多元化的特征，為保障城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)的合理性，就必須要應(yīng)用遙感測(cè)繪技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)城市發(fā)展領(lǐng)域，這同時(shí)也是目前城市拓展監(jiān)測(cè)的主流發(fā)展方向。

隨著目前我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國(guó)正從以農(nóng)業(yè)為主的傳統(tǒng)鄉(xiāng)村社會(huì)轉(zhuǎn)向?yàn)橐怨I(yè)與服務(wù)業(yè)為主的現(xiàn)代化化社會(huì)。在這一發(fā)展進(jìn)程當(dāng)中人口的流動(dòng)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變遷、土地與地域空間的變化將是其中的核心內(nèi)容。隨著城市發(fā)展規(guī)模的不斷擴(kuò)大、人口數(shù)量的增多，必定會(huì)在一定程度上對(duì)城市的發(fā)展方向產(chǎn)生直接性的影響。而要想對(duì)這一影響的結(jié)果做出精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，確保城市發(fā)展規(guī)劃的合理性，對(duì)城市發(fā)展領(lǐng)域開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作將至關(guān)重要。在此過(guò)程中遙感技術(shù)將是一項(xiàng)必須要應(yīng)用到的監(jiān)測(cè)技術(shù)手段[1]。

同時(shí)持續(xù)擴(kuò)大的城市土地面積也是反映城市化發(fā)展現(xiàn)狀的一項(xiàng)重要指標(biāo)。城市土地面積的擴(kuò)大是城市化發(fā)展直接體現(xiàn)在地理空間上的結(jié)果，導(dǎo)致土地空間格局和應(yīng)用結(jié)構(gòu)也不斷朝建設(shè)用地的方向所發(fā)生著改變，這也一并導(dǎo)致了城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)的變化。基于城市土地面積的持續(xù)擴(kuò)大而言，采用遙感技術(shù)來(lái)對(duì)城市土地面積的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)展監(jiān)測(cè)也是一項(xiàng)主要的發(fā)展趨勢(shì)。

目前主流的遙感技術(shù)應(yīng)用更加關(guān)注于測(cè)繪影像的高分辨率，具備有較高分辨率的遙感影像也開(kāi)始被廣泛應(yīng)用在了城市監(jiān)測(cè)過(guò)程中。對(duì)于遙感測(cè)繪技術(shù)的研究也更加重視技術(shù)方法與手段的先進(jìn)性，且更突出自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)技術(shù)，并重視監(jiān)測(cè)成果的真實(shí)有效性，以便能夠提供以更加精準(zhǔn)且具有更高精度的測(cè)量結(jié)果，注重動(dòng)態(tài)化性的測(cè)量監(jiān)控，以便提供以最新的監(jiān)測(cè)成果。城市形態(tài)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)是監(jiān)測(cè)城鎮(zhèn)用地建設(shè)的一項(xiàng)關(guān)鍵性資料信息[2]。這一項(xiàng)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容對(duì)于掌握城市發(fā)展用地狀況，保障城市發(fā)展規(guī)劃的科學(xué)性，適當(dāng)控制城市用地規(guī)模，確保城市發(fā)展的穩(wěn)定性可發(fā)揮出無(wú)可替代的作用價(jià)值。

1 建立評(píng)價(jià)體系

搜集多個(gè)不同時(shí)相的遙感影像和有關(guān)輔助性資料信息，構(gòu)建起具備有多個(gè)時(shí)相的高精度遙感影像計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，以及與人工分析處理方式共同合作的城市邊界自動(dòng)化獲取方法。在獲取城市邊界地理數(shù)據(jù)信息之時(shí)要先促成對(duì)最新時(shí)相城區(qū)的獲取，而后依據(jù)時(shí)間次序分別實(shí)現(xiàn)對(duì)多項(xiàng)前時(shí)相的獲取工作。基于這一前提下，同時(shí)參照當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地理情況普查表對(duì)多個(gè)不同類(lèi)型體系予以覆蓋，通過(guò)人工處理與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)化處理來(lái)共同完成對(duì)交互性影響信息的分析處理，以及借助于多項(xiàng)來(lái)源途徑輔助解譯技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市規(guī)劃區(qū)域內(nèi)的高分率遙感影像信息的類(lèi)型劃分。建立起能夠映射出城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征的指標(biāo)體系，解讀出城市的發(fā)展形態(tài)與結(jié)構(gòu)改變情況，對(duì)城市發(fā)展趨勢(shì)做出基本預(yù)測(cè)，綜合城市土地資源管理實(shí)際應(yīng)用需求及項(xiàng)目研究現(xiàn)狀，做出合理性的規(guī)劃建設(shè)，直至建立起一整套基于當(dāng)前城市實(shí)際發(fā)展形態(tài)與結(jié)構(gòu)狀況的遙感監(jiān)測(cè)機(jī)制[3]。

城市結(jié)構(gòu)即為城市各項(xiàng)構(gòu)成要素在地理空間當(dāng)中的具體布設(shè)形式。基于地理空間與土地利用的層面來(lái)展開(kāi)探討，創(chuàng)建出城市用地結(jié)構(gòu)、空間布局、景觀格局、土地利用集約度等評(píng)價(jià)指標(biāo)。土地應(yīng)用結(jié)構(gòu)是基于對(duì)土地利用的功能性角度來(lái)考慮的，對(duì)建設(shè)、生態(tài)、交通等方面的土地利用情況以及其他類(lèi)型用地比例予以計(jì)算處理，并最終對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)配置是否合理做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)[4]。現(xiàn)將城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)成分析如下。

1.1 城市形態(tài)

城市形態(tài)主要可概括為：（1）輪廓形態(tài)（集中式、條帶式、組團(tuán)式、放射式、散點(diǎn)式）；（2）幾何形態(tài)（城區(qū)總面積、城市幾何中心、城區(qū)各項(xiàng)面積占比）；（3）綜合形態(tài)（城區(qū)緊湊度、城區(qū)分形維度）。

1.2 城市結(jié)構(gòu)

城市結(jié)構(gòu)主要可概括為：（1）用地結(jié)構(gòu)（建設(shè)用地、生態(tài)用地、交通用地、其他用地）；（2）用地布局（不同圈層的各類(lèi)功能用地分布、不同方位的各類(lèi)功能用地分布、不同轄區(qū)的各類(lèi)功能用地分布）；（3）景觀格局（景觀破碎度指數(shù)、景觀干擾度指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)）；（4）土地利用集約度（地均人口、地均GDP）。

2 數(shù)據(jù)收集與分析

獲取城市邊界地理信息數(shù)據(jù)，主要操作過(guò)程為[5]：（1）針對(duì)直角點(diǎn)密度特征圖像選用大津算法實(shí)施聚類(lèi)處理，將圖像當(dāng)中的單位像素點(diǎn)依據(jù)像素值分為兩種類(lèi)型，即城市與非城市兩類(lèi)；（2）針對(duì)城市類(lèi)的遙感測(cè)繪圖像像素實(shí)施4連通成分分析，對(duì)于所得到的連通成分實(shí)施柵格矢量化處理，使其成為城市測(cè)繪矢量圖斑；（3）宏觀性圖像測(cè)繪所獲取到的城市邊界輪廓線，通常處于城鄉(xiāng)結(jié)合部，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中還需依據(jù)地理空間建筑物特征及功能，利用人工解譯及矢量編輯的方式來(lái)對(duì)邊界線加以調(diào)整更正，達(dá)到更加精準(zhǔn)化的邊界測(cè)繪。

考慮到不同圈層的土地利用結(jié)構(gòu)與年份改變情況會(huì)存在著一定的差異性，尤其是建設(shè)性用地、水體、灌木草地等土地性質(zhì)較易發(fā)生外觀特征改變。某市2010—2012年間的生態(tài)環(huán)境用地在12～16km以及16km之外的外部區(qū)域有明顯擴(kuò)大現(xiàn)象，在2012年的城市土地利用結(jié)構(gòu)當(dāng)中，16km以外的生態(tài)用地僅有8%，建設(shè)用地達(dá)到了92%。

在2012—2016年城市土地面積不斷擴(kuò)大的同時(shí)，用地結(jié)構(gòu)也處于持續(xù)性的優(yōu)化完善當(dāng)中，其主要體現(xiàn)在建筑用地在距城市中心點(diǎn)的各圈層當(dāng)中，其占比均有所降低，且生態(tài)用地及水體占地面積比例有所升高。在2016年的城市用地結(jié)構(gòu)比例當(dāng)中，16km之外的建設(shè)用地比已降至32%，同時(shí)在6～12km、12～16km區(qū)域內(nèi)的建設(shè)用地占比也降低到了51%與50%，相較于2012年分別降低了16%與18%；并且，在這兩圈層當(dāng)中灌木草地的占比也有所升高，2016年的城市用地結(jié)構(gòu)當(dāng)中0～6km、6～12km、12～16km之外區(qū)域的灌木草地占地面積比例一次為18.5%、28.7%、35.9%、45.2%，相較于2012年提升了約6%、8%、22%、42%；水體占地面積的變化最為顯著，尤其是6～12km、12～16km以及16km之外的圈層，與之所對(duì)應(yīng)的土地占地面積比依次為16.2%、8.6%以及6.3%，相較于2012年分別上升了9.2%、5.8%以及6.3%[6]。endprint

基于上文分析表明，該市城區(qū)面積向外延伸的趨勢(shì)相對(duì)較為穩(wěn)定，在2010—2016年，面積擴(kuò)大了22.7km，市區(qū)面積年均擴(kuò)張3.78km。其中在2014—2016年鑒，市區(qū)面積由104.25km擴(kuò)大到了116.36km，增加了12.11km，略高于其他年份的增長(zhǎng)幅度，年均擴(kuò)張面積6.055km，年均增長(zhǎng)率為5.81%。2010—2014年城市擴(kuò)張速度相對(duì)較慢，年均擴(kuò)張面積為3～5km間。

在城市發(fā)展的過(guò)程中要關(guān)注于不同區(qū)域當(dāng)中的土地結(jié)構(gòu)均衡化配置，而且，該市在長(zhǎng)期發(fā)展過(guò)程中建設(shè)用地占比相對(duì)較高，而灌木草地、水體等面積占比相對(duì)較低，因此需增加一定比例的灌木草地與水體面積，提高廣大市民的生活舒適性，提高生態(tài)用地建設(shè)比例，同時(shí)還要確保路網(wǎng)交通規(guī)劃的科學(xué)性，確保土地利用率的合理性。因此預(yù)測(cè)該市的發(fā)展趨勢(shì)，依據(jù)2010年、2012年、2014年、2016年該市各轄區(qū)內(nèi)的建設(shè)用地、灌木草地、水體、交通用地及其他用地面積情況，確立出不同地表覆蓋的模型結(jié)構(gòu)。架設(shè)各種地表的面積覆蓋率依據(jù)線性發(fā)展趨勢(shì)所演變，經(jīng)數(shù)據(jù)分析擬合處理后獲得不同轄區(qū)地表覆蓋類(lèi)型線性增長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型，依據(jù)該模型便可得出相對(duì)應(yīng)轄區(qū)在2025年所對(duì)應(yīng)的不同類(lèi)型地表覆蓋面積比率，而后便可得到相關(guān)地表覆蓋面積總共所占據(jù)的市區(qū)土地面積大小及市區(qū)轄區(qū)城區(qū)面積。其中灌木草地面積預(yù)期將會(huì)達(dá)到19.6%，水體占地面積預(yù)期將會(huì)達(dá)到16.2%，交通用地面積預(yù)期將會(huì)達(dá)到17.3%，建設(shè)用地面積預(yù)期將會(huì)下降值15.2%，其他用地面積預(yù)期將會(huì)達(dá)到31.7%。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，伴隨著相關(guān)遙感技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展與創(chuàng)新，以及對(duì)于各種新型設(shè)備的廣泛使用，使得測(cè)量工作也取得了翻天覆地的改變。將這些技術(shù)與設(shè)備應(yīng)用到對(duì)城市形態(tài)與結(jié)構(gòu)變化的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)，將會(huì)起到至關(guān)重要的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于合理規(guī)劃城市建設(shè)布局結(jié)構(gòu)意義重大。通過(guò)開(kāi)展遙感測(cè)繪可收集城市發(fā)展的用地情況，這對(duì)于保障城市發(fā)展規(guī)劃的科學(xué)性，控制城市用地規(guī)模，確保城市發(fā)展的穩(wěn)定性有著極其重要的作用價(jià)值。

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