衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

汪波 龔?fù)?孫越 劉樹軍（住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部城鄉(xiāng)規(guī)劃管理中心，北京 100835）

1 引言

“十一五”期間，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長，城市化進(jìn)程的不斷加速，城市規(guī)模、建設(shè)的快速發(fā)展，各城市的面貌日新月異。在此期間，發(fā)生在城市中的新建、改建和遷建工程項(xiàng)目數(shù)量快速增加，土地盲目性和無計(jì)劃性利用問題日益突出，侵占綠地、毀壞文物等違法、違規(guī)行為時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響了城市的健康發(fā)展，因此需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和監(jiān)督管理[1]。以遙感技術(shù)為重要支撐手段的城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，逐漸被各級(jí)城鄉(xiāng)規(guī)劃行政管理部門所重視，為遙感技術(shù)在我國城鄉(xiāng)規(guī)劃管理領(lǐng)域的應(yīng)用拓展了新的發(fā)展方向[2]。城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是利用“3S”技術(shù)，即遙感（RS）技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS），客觀、真實(shí)、高效地反映城市的建設(shè)活動(dòng)及用地變化情況，以城市總體規(guī)劃為依據(jù)，監(jiān)督其是否符合城市總體規(guī)劃要求的工作。

2 中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用類型

在城鄉(xiāng)規(guī)劃、城市建設(shè)領(lǐng)域，對(duì)城市規(guī)模、發(fā)展方向、建筑面積、建筑密度、容積率等反映城市建設(shè)指標(biāo)的精度要求越來越高，因此，對(duì)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品的需求也在不斷提高。目前，我國城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作可使用的中高分辨率遙感衛(wèi)星主要包括：斯波特-5（SPOT-5）、資源-2、“先進(jìn)陸地觀測(cè)衛(wèi)星”（ALOS）、中巴地球資源衛(wèi)星-02B（CBERS-02B）、地球資源觀測(cè)系統(tǒng)-B（EROS-B）、“艾科諾斯”（IKONOS）、“快鳥”（QuickBird）、“世界觀測(cè)”（World-View）和地球之眼-1（GeoEye-1）等，見圖1。

圖1 城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中使用的中高分辨率遙感衛(wèi)星Fig.1 Remote sensing satellites of middle and high resolution used in dynamic monitoring of urban-rural planning

不同類型、不同分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，在具體的處理方法上有一定的差異，但基本原則都是基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)具有的全色和多光譜波段的特性，結(jié)合不同的波段組合方式，融合出分辨率較高、色彩信息豐富的衛(wèi)星遙感影像圖[3]。圖2為幾顆國外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)融合后的影像產(chǎn)品。

圖2 幾顆國外衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)融合后的影像產(chǎn)品Fig.2 Products by data fusion of several satellites

3 城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)原理與工作流程

3.1 技術(shù)原理

城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的技術(shù)原理是：將配準(zhǔn)、糾正、融合的前、后兩期衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)疊加對(duì)比，提取出反映城市建設(shè)活動(dòng)的變化圖斑[4]，使用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)變化圖斑的面積、范圍等進(jìn)行定量統(tǒng)計(jì)，對(duì)變化圖斑的用地屬性信息等進(jìn)行定性分析及存儲(chǔ)管理，與城市總體規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，將變化圖斑的準(zhǔn)確位置定位在城市總體規(guī)劃圖上，從而對(duì)變化圖斑的用地面積、用地性質(zhì)等變化是否符合城市總體規(guī)劃進(jìn)行判定。城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的原理見圖3。

圖3 城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作原理示意圖Fig.3 Schematic diagram of dynamic monitoring of urban-rural planning

3.2 工作流程

城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的工作流程可分為四部分（見圖4）。第一部分，基礎(chǔ)資料的收集與準(zhǔn)備。此階段工作重點(diǎn)是根據(jù)城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)要求，選擇符合時(shí)間要求、分辨率要求的遙感數(shù)據(jù)。同時(shí)，為保證遙感數(shù)據(jù)幾何校正的精度，要求地形圖比例尺不小于1∶10 000。第二部分，遙感數(shù)據(jù)處理。此階段工作包括遙感數(shù)據(jù)的幾何校正、融合；城鄉(xiāng)規(guī)劃資料的數(shù)字化；基于城市地形圖，配準(zhǔn)、疊加遙感數(shù)據(jù)和城市規(guī)劃資料。其重點(diǎn)是遙感數(shù)據(jù)和城市規(guī)劃資料的配準(zhǔn)疊加。第三部分，變化圖斑提取、用地屬性信息分析與管理。第四部分，違法、違規(guī)建設(shè)行為判別、查處。

圖4 城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作流程示意圖Fig.4 Flow diagram of dynamic monitoring of urban-rural planning

4 監(jiān)測(cè)任務(wù)

城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，主要以《中華人民共和國城鄉(xiāng)規(guī)劃法》對(duì)城市總體規(guī)劃強(qiáng)制性內(nèi)容的定義為重要依據(jù)。概括分為：城市規(guī)劃區(qū)范圍、規(guī)劃期限內(nèi)城市建設(shè)用地的發(fā)展規(guī)模，以及根據(jù)建設(shè)用地評(píng)價(jià)確定的土地使用限制性規(guī)定；城市各類綠地的具體布局與保護(hù)；自然與歷史文化遺產(chǎn)保護(hù)；城市基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)設(shè)施用地布局與保護(hù)；城市水源保護(hù)區(qū)和水系等生態(tài)敏感區(qū)的布局與保護(hù)等[5]。

5 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用成果

5.1 城市用地規(guī)模的監(jiān)測(cè)

2009-2010年，通過對(duì)我國36個(gè)城市建設(shè)用地面積的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)各監(jiān)測(cè)城市在上一年度城市建設(shè)用地面積的基礎(chǔ)上均有一定幅度的增長。36個(gè)城市的城市建設(shè)用地面積達(dá)到了11 069.5km2，較上一年度增長了196.81km2，平均增長5.47km2。增長方式主要表現(xiàn)為以下3種。

1）均勻增長

基于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)量測(cè)，某市城市建設(shè)用地面積2009年11月為331.89km2，2010年11月為355.43km2，增長了23.54km2，增長率為7.09%。對(duì)比該市城市總體規(guī)劃圖（2000-2010年），城市建設(shè)用地的增長表現(xiàn)在城市的各個(gè)方向，呈現(xiàn)出均勻向外擴(kuò)張的城市增長趨勢(shì)（見圖5（a））。

2）單一方向突出增長

基于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)量測(cè)，某市城市建設(shè)用地面積2009年12月為81.65km2，2010年10月為85.25km2，增長了3.6km2，增長率為4.4%。對(duì)比該市城市總體規(guī)劃圖（2010-2020年），城市建設(shè)用地的增長突出表現(xiàn)在南部區(qū)域，呈現(xiàn)出向南部區(qū)域擴(kuò)張的增長趨勢(shì)（見圖5（b））。

3）城市規(guī)劃建成區(qū)內(nèi)部增長

基于衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)量測(cè)，某市城市建設(shè)用地面積2009年12月為145.97km2，2010年11月為147.53km2，增長了1.56km2，增長率為1.07%。對(duì)比該市城市總體規(guī)劃圖（2006-2020年），城市建設(shè)用地增長基本在城市規(guī)劃建成區(qū)范圍的控制范圍內(nèi)，呈現(xiàn)出在內(nèi)部增長趨勢(shì)，因該市城市總體規(guī)劃確定的規(guī)劃建成區(qū)面積較大，城市擴(kuò)張仍有較大的發(fā)展空間（見圖5（c））。

圖5 2009-2010年某些城市建設(shè)用地規(guī)模變化示意圖Fig.5 Diagram of land size changing in some cities from 2009to 2010

5.2 城市總體規(guī)劃強(qiáng)制性內(nèi)容的監(jiān)測(cè)情況

1）涉及城市綠線內(nèi)容的監(jiān)測(cè)情況

2009-2010年，對(duì)我國36個(gè)城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，涉及城市綠線內(nèi)容的變化圖斑數(shù)量為3 045個(gè)，面積為10 802.69hm2，分別占全部變化圖斑數(shù)量、面積的16.17%和14.70%。圖6為2010年1-10月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市綠線內(nèi)容示意圖。

2）涉及城市藍(lán)線內(nèi)容的監(jiān)測(cè)情況

2009-2010年，對(duì)我國36個(gè)城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，涉及城市藍(lán)線內(nèi)容的變化圖斑數(shù)量為117個(gè)，面積為580.58hm2，分別占全部變化圖斑數(shù)量、面積的0.62%和0.79%。圖7為2009年11月-2010年6月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市藍(lán)線內(nèi)容示意圖。

3）涉及城市黃線內(nèi)容的監(jiān)測(cè)情況

2009-2010年，對(duì)我國36個(gè)城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，涉及城市黃線內(nèi)容的變化圖斑數(shù)量為256個(gè)，面積為916.66hm2，分別占全部變化圖斑數(shù)量、面積的1.36%和1.25%。圖8為2010年5-8月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市黃線內(nèi)容示意圖。

4）涉及城市紫線內(nèi)容的監(jiān)測(cè)情況

2009-2010年，對(duì)我國36個(gè)城市的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，涉及城市紫線內(nèi)容的變化圖斑數(shù)量為180個(gè)，面積為628.29hm2，分別占全部變化圖斑數(shù)量、面積的0.96%和0.86%。圖9為2010年3-7月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市紫線內(nèi)容示意圖。

圖6 2010年1-10月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市綠線內(nèi)容示意圖Fig.6 Diagram of a city dynamic monitoring involved green line from January to October 2010

圖7 2009年11月-2010年6月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市藍(lán)線內(nèi)容示意圖Fig.7 Diagram of a city dynamic monitoring involved blue line from November 2009to June 2010

圖8 2010年5-8月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市黃線內(nèi)容示意圖Fig.8 Diagram of a city dynamic monitoring involved yellow line from May to August 2010

圖9 2010年3-7月某市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)涉及城市紫線內(nèi)容示意圖Fig.9 Diagram of a city dynamic monitoring involved purple line from March to July 2010

6 結(jié)束語

城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督檢查貫穿于城鄉(xiāng)規(guī)劃制定和實(shí)施的全過程，是城鄉(xiāng)規(guī)劃管理工作的重要組成部分，也是保障城鄉(xiāng)規(guī)劃工作科學(xué)性與嚴(yán)肅性的重要手段。城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門可以通過對(duì)在建項(xiàng)目的跟蹤管理、巡察或調(diào)查、受理舉報(bào)等方式，同時(shí)結(jié)合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，掌握城鄉(xiāng)規(guī)劃的實(shí)施情況。利用中高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)城鄉(xiāng)規(guī)劃實(shí)施動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，從宏觀到微觀，從歷史到現(xiàn)狀，從定量到定性地獲取城市發(fā)展演變的信息，充分發(fā)揮遙感影像數(shù)據(jù)快速、客觀、全面的特性，及時(shí)將違法、違規(guī)的建設(shè)活動(dòng)處理在事前、事中狀態(tài)，在減少相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失程度和降低處罰實(shí)施難度等方面發(fā)揮重大的作用。當(dāng)然，中高分辨率遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用還需解決很多問題，如何更好地利用遙感技術(shù)輔助城鄉(xiāng)規(guī)劃督察工作，在體制、程序上建立完善約束制度，還有待進(jìn)一步研究。同時(shí)，隨著我國“天繪”（TH）衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的進(jìn)一步開放使用，相信國產(chǎn)的航空、航天遙感數(shù)據(jù)能在我國城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。

（References）

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