北京市2019年度地理國情常態化監測及其推廣應用

莊 園 楊旭東 黃迎春 劉博文 王 淼 靳子航

(1.北京市測繪設計研究院, 北京 100038; 2.城市空間信息工程北京市重點實驗室, 北京 100038)

0 引言

第一次全國地理國情普查完成后,按照國務院對地理國情監測工作總體部署,地理國情監測于2016年轉入常態化監測,在第一次地理國情普查基礎上,進行地理國情監測業務化運行建設,形成年度常態化地理國情信息監測機制[1-2]。

按照自然資源部部署安排以及《自然資源部辦公廳關于開展2019年全國地理國情監測工作的通知》和《自然資源部辦公廳關于下達2019年自然資源調查監測任務的通知》文件要求,北京市啟動2019年全市地理國情常態化監測工作。地理國情監測充分利用天空地一體化遙感技術、全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)技術、網絡地理信息系統(Geographic Information System，GIS)技術、時空數據挖掘等技術,完成對自然與人文地理要素信息的動態獲取、綜合分析與評估、產品生產與發布[3]。地理國情監測是城市規劃、建設和建設用地減量治理的重要基礎,作為一個國家基礎性、戰略性資源,其成果是解決北京市“城市病”的有效途徑[4]。地理國情監測經過多年的發展,成果已廣泛應用于城市規劃管理、自然災害應用、生態環境保護、糧食補貼監測等方面[5-7]。隨著大數據時代的到來,地理國情監測成果作為天然的大數據[8],在高效存儲和強大計算能力的輔助下,對計算結果進行深度分析和挖掘,地理國情監測將實現過去因數據欠缺而無法開展的分析計算[9]。

1 監測概況

1.1 監測范圍

2019年北京市地理國情監測范圍為北京市全市域,包括16個區,約1.64×104km2,同時考慮區劃接邊的津冀地區。對合成孔徑雷達干涉(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)地表形變監測范圍是北京市重點監測區域,總面積約4 500～4 800 km2。

1.2 監測目標

利用高分辨率航空航天遙感影像,整合最新的基礎地理信息數據及相關部門專題數據,以6月30日為時點,監測并掌握測區范圍內的林草資源、城市要素、人工建(構)筑物的類型、面積、范圍、分布和變化情況,同時,立足北京市特點,結合實際需求,開展交通、水務、房屋和生態環境等方面專題監測工作,完成全市域城市要素變化情況監測,形成現勢性強、精度高的2019年全市地理國情信息數據庫。監測成果堅持“邊監測、邊應用”的原則,在國土空間開發、資源節約集約利用、生態環境保護、城市空間發展變化和建立生態文明制度體系等方面起到了重要作用,為政府決策和各部門工作提供數據支撐。

2 工作流程與方法

2.1 工作流程

以覆蓋任務區的多源航空航天遙感影像數據為主要數據源,收集利用各行業專題數據,采用遙感影像解譯、內業變化采集、外業調查、空間數據建庫、統計分析等技術方法,堅持內外業相結合的作業要求,實現年度地理國情變化信息的快速、準確獲取,通過數據庫建庫和數據統計分析,形成地理國情監測的系列數據、報告和圖件成果。地理國情監測的技術流程如圖1所示。

圖1 地理國情監測總體技術路線

2.2 主要技術方法

2.2.1內業變化信息采集

北京市屬于國家規定的一類區域,利用優于1 m分辨率的遙感影像數據,以2018年基礎性地理國情監測數據作為本底數據,識別全市變化信息,采用與影像信息相匹配的內容指標采集地表覆蓋與地理國情要素變化信息。

2.2.2外業調查核查

疊加地理國情要素數據、地表覆蓋分類數據、專題性要素數據與影像數據,制作地理國情監測外業工作底圖,方便外業調查。

采用分批次的方式,完成對內業影像解譯的變化圖斑信息的外業調查與核查。調查內容包括三類:一是對于內業可識別出變化,但不能識別具體變化類型等屬性信息,進行實地調查;二是對內業采集成果按照一定比例進行外業實地核查;三是為保障監測成果的準確性,外業采集相應的佐證照片,輔助內業解譯判讀。

2.2.3統計分析

地理國情常態化監測(2019年度)統計分析內容主要包括基本統計、對比統計和專題分析評估。

基本統計是統計分析流程中的首要階段和重要環節[10],以地理國情監測數據為基礎,基于行政區劃、規則網格、自然地理、社會經濟區域等4類統計單元,采用空間量算、比值分析法、極值法、極差法、疊加分析、緩沖區分析、網絡分析等統計方法,對地表覆蓋和地理要素的幾何特征類型及地理實體對象的數量、占地面積、占比等統計指標進行基本特征統計。

對比統計是在基本統計及匯總基礎上,以普查年份為基期年份,監測年份為末期年份,形成基期年到末期年間、上一年度到末期年間的對比統計,分析監測內容在時間、空間上的數量變化信息。通過對比統計分析,可構建地表覆蓋和重要地理國情要素在時間、空間、數量三位一體的變化信息網。

專題分析評估是基于地理國情基本統計匯總和對比統計分析成果,結合政府重點關注、公眾關心的領域,利用社會、經濟等統計數據,定量與定性分析相結合,從資源分布、生態保護、區域經濟發展、社會發展、社會民生等角度,對城市空間變化形成地理國情系列專題分析評價報告。

3 監測成果

北京市種植土地、林草覆蓋、荒漠與裸露地表和水域四類自然地理要素面積占全市80.96%,其中林草覆蓋的面積最大。2018—2019年自然地理要素總的變化率為2.15%,其中裸露地的變化率最大為4.14%。

北京市房屋建筑(區)、鐵路與道路、構筑物和人工堆掘地四類人文地理要素面積占全市19.04%,其中房屋建筑(區)的面積最大。2018—2019年人文地理要素總的變化率為10.50%,其中人工堆掘地的變化率最大為42.11%。

(1)房屋單體專題

北京市2019年房屋建筑數量約492萬棟,占地面積為692.33 km2,地上建筑規模約17.46×108m2。與2018年相比,北京市房屋建筑在總體數量上減少約21萬棟,從各區房屋建筑規模凈變化來看,減少的區主要是通州、大興和昌平區;增加的區主要是海淀、房山和延慶區,如圖2所示。

圖2 北京市2018、2019年房屋數量圖

(2)城區擴展分析

北京市2000—2019年城區面積增加了321.67 km2,擴展速度達到了16.93 km2/a,擴展強度為2.14%;其次是2005—2010年城區擴展面積最大,為115.59 km2,其擴展速度達到了23.12 km2/a;城區變化較小的是在2010—2015年,為57.83 km2,城區擴展速度為11.57 km2/a。從擴展強度來看,在2005—2010年時間段中,北京市城區擴展強度最大,為2.65%;在2010—2015年,北京市城區擴展強度較小,為2.01%。綜合分析,北京市城區2005—2010年間城區擴展面積、擴展速度和擴展強度均為最大,2010—2015年間城區擴展面積、擴展速度和擴展強度均為最小。

4 成果應用

4.1 精準服務城市更新

4.1.1老舊小區改造

充分利用北京市地理國情監測成果中的房屋單體數據和影像數據,結合各區兩級收集提交的舉證材料,按照內外業結合的方式,遵循從嚴從緊、內外結合、嚴謹科學、全面覆蓋的原則,構建全市無違建數據清查和數據審核平臺,為全市無違建創建和全市存量違法建設摸底核查提供技術支撐。以地理國情監測數據為基礎,根據現有房屋矢量數據、歷年的遙感影像數據及其他專題數據,結合各區兩級收集提交的舉證材料,通過人工計算機相結合的解譯方法,按照內外業結合的方式,遵循從嚴從緊、內外結合、嚴謹科學、全面覆蓋的原則,識別疑似違法房屋建筑區或房屋建筑,開展全市存量違法建核查舉證市級核查工作。

4.1.2棚戶區改造

《北京城市總體規劃(2016—2035年)》要求推進城鎮棚戶區改造,改善居民居住環境。本著嚴格落實《北京城市總體規劃(2016—2035年)》、堅決維護規劃的嚴肅性和權威性,全面開展城鄉接合部、北京城市副中心等地區的棚戶區改造,將棚戶區改造與各區土地利用情況、人口規劃、產業發展一體考慮,同步規劃,統籌實施。利用監測成果中單體建筑數據,精確梳理簡易房、棚房和城中村等現狀數據,為城六區重點棚戶區改造保駕護航。

4.2 有效提升城市精細化管理

4.2.1全市低密度住宅整治

2018年9月26日,北京市政府更新了《北京市新增產業的禁止和限制目錄(2018年版)》,重點強調全北京市范圍內禁止新建容積率小于1.0的住宅項目,更明確說明禁止建設獨戶獨棟類房地產項目。基于地理國情單體建筑數據,對全市低密度住宅房屋摸排監督,梳理發現全市問題低密度住宅259宗,精準定位低密度住宅房屋的空間位置及其現狀情況。同時,地理國情監測歷年監測的連續性,滿足低密度住宅整治進度的持續性更新。

4.2.2城市綠地監管

利用地理國情監測成果中地表覆蓋數據,獲取歷年城區綠地及拆遷區域覆蓋動態變化情況,分析老城區城市綠地及拆遷空地使用建設情況,為城市綠地監管提供基礎數據。構建多類型、多層次、多功能、成網絡的高質量綠色空間體系。完善以綠興業、以綠惠民政策機制,不斷擴大綠色生態空間。著力建設以綠為體、林水相依的綠色景觀系統,增強游憩及生態服務功能,重塑城市和自然的關系,讓市民更加方便親近自然。

4.2.3“七有”“五性”評價

黨的十八大以來,習近平總書記兩次視察北京,對北京建設“首善之區” 提出了具體要求,要求城市建設特別是基礎設施建設質量,應形成適度超前、相互銜接、滿足未來需求的功能體系?；诘乩韲楸O測成果,梳理全市學校、醫院、企業、社會福利等場所的現狀及變化情況,為實現全市“七有”“五性”監測上不斷取得新進展。

以對北京市核心區地理國情中數據所覆蓋的內室外空間無障礙設施基礎情況,以視力殘障者、乘輪椅者以及老人為對象,以保障通行過程的連續性及通行節點提供服務的完整性為原則,針對室外空間無障礙設施系統化布置,選取合適的評價方法,探究核心區的無障礙設施空間分布特征,評價核心區老人以及殘疾人的綜合出行可達性,進一步為城市無障礙設施服務水平評價提供基礎。通過分析可知,從街道的綜合無障礙設施化等級分布來看,16%的街道無障礙化狀況最差,32%的街道無障礙化水平較差,22%的街道無障礙化達到良,22%的街道無障礙化達到優。核心區各街道到分類活動場所(醫院、公園、超市、學校、銀行)的最近道路距離差異較大,例如,核心區各個小區到最近的公交站平均道路距離271 m,90%以上都在500 m以下,核心區居民的公交站點可達性較好,且分布較為均勻。而各小區距離最近醫院(等外、一級、二級、三級等)的道路距離平均值為459 m,最大值為1 795 m, 90%以上小區距離在1 000 m以下。

4.2.4全市職住平衡監測

《北京城市總體規劃(2016—2035年)》首次將“職住平衡”作為政策目標提出。職住平衡的主要影響因素包括宏觀層面的土地使用模式、中觀層面的住房供給與選擇模式以及微觀層面的綜合配套完善程度?；?019年北京市地理國情數據,結合經濟、人口普查結果數據,研究了一套職住平衡計算及對策研究路線,從人口、產業、房屋、交通等方面對北京市城市基礎現狀進行分析評價,計算北京市職住比數據,根據計算可知,北京市2019年全市職住比為1∶1.59,與《總規》中2020年北京全市城鄉職住用地達到1∶1.5的要求還有一定差距。以通州區為例,制作市政基礎設施空間分布專題圖(圖3),根據圖上信息可知,通州區市政基礎設施空間分布不均,下一步，通州區市政基礎設施需要圍繞交通廊道和大容量公交換乘節點,對于如何提高基本公共文化服務標準化、均等化、社會化和數字化水平,強化居住用地投放與就業崗位集中,構建市民就近工作、居住、生活的城市組團等各方面提出建設性意見。

圖3 通州區市政基礎設施空間分布圖

5 結束語

按照自然資源部的統一部署,在滿足國家地理國情普查工作內容的基礎上,基于目前地理國情監測應用層面及服務對象,結合2019年北京市政府工作計劃,對未來地理國情監測方向調整把控,實現地理國情監測 “用深、用準、用新”的目標。

“用深”目標是加強地理國情數據的深度挖掘工作,做好各類監測成果數據的解讀,讓政府部門和社會公眾可以實現成果共享。做好地理國情監測數據與北京市整體規劃目標和方向深度融合,充分挖掘數據蘊含的內在價值。隨著自然資源領域機構改革的實施和國情應用層級的提升,地理國情監測內容設置與社會服務需求的矛盾日益顯現,國情信息數據的采集內容設置還需要優化,指標劃定還需要細化,實現地理國情監測成果的“用深”目標?！坝眯隆钡乩韲槌晒饕w現在兩方面：其一,“新”體現在國情數據的變化時效上,管理決策需要更加全面和及時地掌握地理國情變化信息；其二,“新”還應著重體現在國情數據的對接需求上,應該拓展地理國情監測未來服務范圍。做好應用服務,不斷調整未來地理國情重點監測的方向。