ＧＩＳ和ＲＳ技術(shù)在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃方面的應(yīng)用——以呼和浩特市為例

朱　巖　安慧君

摘要以呼和浩特市為例，探討了GIS和RS技術(shù)在城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃方面的應(yīng)用方向和模式，以及其應(yīng)用過程和流程。

關(guān)鍵詞遙感；地理信息系統(tǒng)；綠地系統(tǒng)規(guī)劃

中圖分類號 TP391；TP79 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739（2009）06-0267-02

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）發(fā)展到現(xiàn)階段，已經(jīng)進(jìn)入社會化應(yīng)用階段，在土地利用、資源評價與管理、環(huán)境監(jiān)測保護(hù)、交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃等許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。而遙感（Remote Sensing，RS）技術(shù)具有探測范圍大、資料新穎、成圖迅速、收集資料不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)，可以快速高效地獲取批量數(shù)據(jù)，已經(jīng)成為地理信息系統(tǒng)的主要信息源與數(shù)據(jù)更新途徑。

RS與GIS結(jié)合，在空間數(shù)據(jù)獲取、分析處理方面具有顯著的優(yōu)勢，已被廣泛地運(yùn)用到農(nóng)作物監(jiān)測、礦產(chǎn)資源管理、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，并產(chǎn)生了良好的效益與效率。在城市綠地規(guī)劃中，利用RS技術(shù)對綠地現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)查采集提取，耗時少、精度高；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行GIS分析，從宏觀的角度掌握城市綠地環(huán)境的現(xiàn)狀，結(jié)合專業(yè)的評判標(biāo)準(zhǔn)評定當(dāng)前的環(huán)境等級，并運(yùn)用空間分析模式提出相應(yīng)的改進(jìn)方案，完成城市綠地規(guī)劃目標(biāo)。

城市綠地作為人工與自然耦合的城市景觀之一，是城市中保持自然景觀，或是自然景觀得到恢復(fù)的地域，也是城市中唯一接近自然的生態(tài)系統(tǒng)，它對改善城市生態(tài)環(huán)境，滿足居民游憩、身心再生和鍛煉具有不可替代的功能[1]。然而隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市化水平日益加強(qiáng)，城市用地也顯得極為緊張。因而在有限的土地資源上實(shí)現(xiàn)城市綠地的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化和合理布局，使綠地充分、有效地發(fā)揮其生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益就顯得尤為重要。因此，在城市規(guī)劃中把城市綠地規(guī)劃作為總體規(guī)劃的一項(xiàng)重要內(nèi)容，制定出城市各類綠地的用地指標(biāo)，確定主要風(fēng)景區(qū)公共綠地、專業(yè)綠地和防護(hù)綠地的用地范圍，合理安排整個城市的綠地系統(tǒng)，并以此作為城市綠化詳細(xì)規(guī)劃和城市建設(shè)管理的依據(jù)[2-3]。

呼和浩特市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，地理坐標(biāo)位置為東經(jīng)110°46′~112°18′，北緯39°35′~41°23′。呼和浩特市是內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府，是北京向西部地區(qū)輻射、轉(zhuǎn)移推進(jìn)過程中的第1個省會城市，肩負(fù)華北與西部聯(lián)系、承東啟西的區(qū)位作用。2003年呼和浩特市城市發(fā)展戰(zhàn)略對呼和浩特的城市定位為：“內(nèi)蒙古自治區(qū)的首府和政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心；中國向蒙古國和俄羅斯聯(lián)邦開放的橋頭堡城市；西部大開發(fā)的門戶城市，我國中西部地區(qū)承東啟西的重要節(jié)點(diǎn)；國家級歷史文化名城，蒙古族文化的中心，蒙古族歷史和傳統(tǒng)的代言人，展示蒙古族風(fēng)情的窗口”。

由于呼和浩特市近幾年社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，綠地系統(tǒng)規(guī)劃和綠地建設(shè)滯后于社會發(fā)展和城市化進(jìn)程，呼和浩特市原有的城市總體規(guī)劃和城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃已不符合目前社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的需要，綠地系統(tǒng)規(guī)劃理念滯后，原規(guī)劃控制的綠化用地在迅猛擴(kuò)展的城市建設(shè)中已顯得十分缺乏。建設(shè)布局合理、生態(tài)健全、功能完善、景觀優(yōu)美的城市綠地系統(tǒng)，形成具有民族文化特色的生態(tài)園林城市，重塑“綠城”形象已迫在眉睫。

1RS技術(shù)在城市綠地現(xiàn)狀調(diào)查中的應(yīng)用

RS調(diào)查是綠地調(diào)查的基礎(chǔ)。RS解譯后形成的影像圖既是判讀區(qū)劃的基本圖，也是地面調(diào)查的基本圖之一。因此，RS解譯成果直接關(guān)系到綠地調(diào)查質(zhì)量和工作效率[4]。RS調(diào)查先后要經(jīng)過如下過程：

（1）數(shù)據(jù)查詢。查詢調(diào)查區(qū)域時相最新、質(zhì)量最好、比例適中的RS數(shù)據(jù)。通過大量篩選與比對，確定RS數(shù)據(jù)的種類與時相。

（2）圖像處理。利用呼和浩特市地形圖，對照Quick Bird圖像進(jìn)行控制點(diǎn)的選取，然后對Quick Bird圖像進(jìn)行幾何校正和鑲嵌處理。

（3）影像分析。該項(xiàng)目需明確判定RS影像上與綠化工作有關(guān)的面狀要素和線狀要素。下面首先討論面狀要素的操作指標(biāo)。最小制圖單元的面積確定需要考慮下面3個要求：①在作業(yè)中易于處理，輸出到圖紙上清晰可辨認(rèn)；②能夠表達(dá)地形的基本特征；③在項(xiàng)目費(fèi)用和提供的信息精確度之間取得平衡。線狀地物是指寬度小于100m、影像寬度小于3個像元、長度大于200m的有關(guān)地物，在影像上用單線標(biāo)出，主要有主防護(hù)林、副防護(hù)林、護(hù)路林、護(hù)堤林、鐵路、公路、河流等。

（4）地面現(xiàn)狀調(diào)查。根據(jù)疊加地形圖上的RS解譯出的綠地信息圖，分街道、單位、綠地逐塊深入現(xiàn)地進(jìn)行調(diào)查，調(diào)整確定綠地地塊界線，對圖上界線定位不易確定的，輔助使用CPS、皮尺等工具進(jìn)行定位和確定綠地地塊多邊形長度，在現(xiàn)地用手提電腦現(xiàn)場及時修定界線，修正綠地類型。用圍尺測量調(diào)查喬木平均胸徑、目測平均樹高等，調(diào)查樹木生長狀況。同時分不同綠地類型調(diào)查各項(xiàng)因子記載填寫在各類調(diào)查卡片上。對于RS無法判讀的面積較?。ɑ螯c(diǎn)狀）的綠地、立體綠化、名木古樹實(shí)行現(xiàn)地調(diào)繪或定位記載。

（5）圖像解譯。在地面調(diào)查完成后、開始RS圖像解譯前，要根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況，結(jié)合影像特征，建立圖像判讀標(biāo)志。建立判讀標(biāo)志實(shí)際上也是圖像解譯過程的一部分，而且是重要的一個步驟。圖像判讀標(biāo)志建立以后，在ArcView軟件環(huán)境下，以人機(jī)交互的方式進(jìn)行圖像解譯：①面狀要素解譯。利用ArcView軟件對柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)的綜合處理能力和數(shù)據(jù)分層管理功能，建立矢量數(shù)據(jù)層，以人機(jī)交互方式，在計(jì)算機(jī)屏幕上進(jìn)行綠地判讀勾繪面域。然后根據(jù)影像的判讀標(biāo)志（如色調(diào)、形狀、位置、大小、陰影、紋理等）及其他間接標(biāo)志和專家經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合其他參考資料確定圖斑屬性。②線狀要素解譯。線狀地物要素在計(jì)算機(jī)屏幕上用中線標(biāo)出，并確定屬性。

（6）統(tǒng)計(jì)計(jì)算。將人機(jī)交互解譯完成的判讀成果生成矢量專題圖層，由ArcView的.SHP格式文件，轉(zhuǎn)換成Arc/Info能夠接受的Coverage格式，進(jìn)行圖形編輯，再建立拓?fù)潢P(guān)系，進(jìn)行綠地面積統(tǒng)計(jì)計(jì)算。面狀要素的面積可以直接由拓?fù)潢P(guān)系得到。線狀要素的長度也可以直接由拓?fù)潢P(guān)系得到，再結(jié)合野外實(shí)地量測和航片量測的林帶寬度，進(jìn)行林帶面積計(jì)算。

（7）建立數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。將調(diào)查工作結(jié)果以制圖方式輸出，同時將統(tǒng)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總到數(shù)據(jù)庫中，并建立數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)[5]。

2GIS技術(shù)在綠地規(guī)劃后期中的應(yīng)用

GIS技術(shù)在綠地規(guī)劃后期中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在這些方面：用GIS的理論對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行組織，將綠地專題數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)組織存放在數(shù)據(jù)庫中，并以合適的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行定位；為了保持信息的完整性，對區(qū)域中的每一類專項(xiàng)要素都要進(jìn)行接邊處理，并且對提取的信息要進(jìn)行反復(fù)核查糾錯工作，以保證信息的準(zhǔn)確性。

（1）綠地信息分類與編碼。按照國家標(biāo)準(zhǔn)將綠地分為公共綠地、附屬綠地、生產(chǎn)綠地、生態(tài)綠地、防護(hù)綠地、居住綠地、道路綠地、農(nóng)田以及綠地中的房屋等類。依據(jù)國家建設(shè)部《城市綠化規(guī)劃建設(shè)的規(guī)定》，城市綠地覆蓋可采用2級分類體系，第1級按其功能和用途劃分為6大類，第2級按其性質(zhì)在第1級的基礎(chǔ)上共分為20小類，依此分類體系可確定每一類別的編碼表。這樣，對所提取的信息可按此標(biāo)準(zhǔn)分類與編碼。

（2）綠地面積量算。在數(shù)據(jù)整理完畢之后，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和分區(qū)統(tǒng)計(jì)[6]。

3基于Quick Bird影像的呼和浩特市綠地系統(tǒng)規(guī)劃

Quick Bird高分辨率RS數(shù)據(jù)具有多傳感器，能夠提供高分辨率的全色波段和多光譜數(shù)據(jù)，通過一定的數(shù)據(jù)融合方法，可以得到分辨率更高的多光譜數(shù)據(jù)，色彩信息也更加豐富[7]。進(jìn)行綠地信息解譯時，不僅可以很清晰地勾繪出綠地的邊界，還可從影像上判斷出綠地的植物結(jié)構(gòu)（喬、灌、草）。解譯出的綠地邊界和面積經(jīng)綠地項(xiàng)目檢查組復(fù)核，調(diào)查面積精確度達(dá)到95%以上。依靠傳統(tǒng)的現(xiàn)地勾繪，由于城市道路、建筑的復(fù)雜性，在短時間內(nèi)無法達(dá)到這樣高的精度。

在調(diào)查過程中結(jié)合實(shí)際情況、Quick Bird高分辨率RS數(shù)據(jù)和呼和浩特市1∶25 000萬地形圖，建立城市綠地分類體系及解譯標(biāo)志；然后對RS影像進(jìn)行圖像處理和目視解譯，得到城市綠地分布圖；再應(yīng)用ArcView、ArcInfo等地理信息系統(tǒng)軟件對研究區(qū)的綠地面積、綠地覆蓋率和分布格局進(jìn)行分析計(jì)算；最后根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果制定出相應(yīng)的規(guī)劃方案。

結(jié)果顯示，城市現(xiàn)有各類綠地總面積3 308.5hm²，城市綠化覆蓋率為26.10％，綠地率為24.51％，人均公園綠地面積8.51m²。呼和浩特市市區(qū)有綜合性公園8處、專類公園4處，公園綠地總面積439.5hm²；游園廣場32處，面積120.1hm²；街旁綠地53處，面積282.3hm²；社區(qū)游園95.7hm²。生產(chǎn)綠地13處，總面積431.5hm²；防護(hù)綠地2處，總面積210.0hm²；附屬綠地面積1 507.3hm²；道路綠地面積222.2hm²；其他綠地258.3hm²。

呼和浩特市現(xiàn)有的各類綠地由于綠地規(guī)模不夠、服務(wù)半徑不合理、服務(wù)設(shè)施不完善、管理不到位，綠地的利用率普遍較低。公園綠地不能滿足市民日常休憩需要；生產(chǎn)綠地的生產(chǎn)和利用能力低下，僅能為城市園林綠化提供20％左右的商品苗木，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)；附屬綠地面積不夠、質(zhì)量不高，園林式達(dá)標(biāo)單位較少；防護(hù)綠地、其他綠地已規(guī)劃建成的面積有限，不能很好地為改善城市生態(tài)環(huán)境發(fā)揮其應(yīng)有的功能和作用。

4結(jié)語

（1）基于RS技術(shù)的數(shù)據(jù)精度高、時間周期短，并可在同一地區(qū)方便地獲得不同時段的像片，以便數(shù)據(jù)的更新。同時可獲取城市綠地的分布格局特征、變化趨勢等信息，從而為城市綠地系統(tǒng)的規(guī)劃提供宏觀性指引。GIS和RS技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，具有信息獲取及時準(zhǔn)確、成圖快、數(shù)據(jù)利用度高、處理效率高、規(guī)劃客觀等明顯的優(yōu)點(diǎn)，此項(xiàng)技術(shù)先進(jìn)可行，能節(jié)約大量人力和物力，從而產(chǎn)生多方面的效益[8]。

（2）利用先進(jìn)的GIS和RS技術(shù)對呼和浩特市進(jìn)行城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃。對現(xiàn)有的綠地進(jìn)行優(yōu)化、管理，制定城市綠地系統(tǒng)的發(fā)展方向和目標(biāo)，使城市綠地成為城市結(jié)構(gòu)中的自然生產(chǎn)力主體，并在改善城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、美化市容、調(diào)節(jié)城市生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。

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