城市擴(kuò)展變化專題地理國情監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)研究

宋曉紅 付治河

（1.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南 鄭州 450003；2.河南省測(cè)繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003）

城市擴(kuò)展變化專題地理國情監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)研究

宋曉紅1付治河2

（1.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南 鄭州 450003；2.河南省測(cè)繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003）

城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)是地理國情監(jiān)測(cè)的重要組成部分。本文以鄭州市城市擴(kuò)展監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)研究為例，介紹地理國情專題監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)思路和監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)手段，為其他專題地理國情監(jiān)測(cè)提供一定方法。

城市擴(kuò)展；專題地理國情監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)分析

地理國情是基本國情的重要組成部分。監(jiān)測(cè)地理國情就是對(duì)地理國情進(jìn)行普查、動(dòng)態(tài)更新和監(jiān)測(cè)并進(jìn)行分析研究，向政府、企業(yè)、社會(huì)公眾等各方面及時(shí)發(fā)布地理國情監(jiān)測(cè)報(bào)告，為政府部門決策提供參考，為社會(huì)公眾提供服務(wù)。

城市擴(kuò)展變化是地理國情的重要組成部分。城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)目的就是利用不同時(shí)期地理空間數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)時(shí)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人文數(shù)據(jù)，從多角度反映城市發(fā)展變化的情況及趨勢(shì)，為各級(jí)政府及規(guī)劃、綠化、城建、環(huán)保等相關(guān)部門提供決策參考。本文以鄭州市城市擴(kuò)展監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)研究為例，介紹地理國情專題監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)手段，為其他專題地理國情監(jiān)測(cè)提供一定方法。

1 設(shè)計(jì)主要思路及技術(shù)流程

利用最新的RS、GIS等高新技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)、分辨率高得多光譜衛(wèi)星影像信息和庫存資料進(jìn)行解譯和信息提取，從而獲取地理信息要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)與人文要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，揭示城市變化及發(fā)展趨勢(shì)。

城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)技術(shù)流程如圖1。

圖 1 城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)技術(shù)流程

2 監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)獲取技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)要素及指標(biāo)設(shè)計(jì)

根據(jù)監(jiān)測(cè)需要和資料分析，確定城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)各要素及指標(biāo)。（表1）

2.2 監(jiān)測(cè)要素采集原則

2.2.1 城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)范圍：鄭州市中心城區(qū)主要包括指金水區(qū)、惠濟(jì)區(qū)、中原區(qū)、二七區(qū)、鄭東新區(qū)、高新技術(shù)開發(fā)區(qū)中的建成區(qū)。

2.2.2 城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)年點(diǎn)制定：根據(jù)已有資料分析情況，確定監(jiān)測(cè)年點(diǎn)為1962-2010，期間共8個(gè)監(jiān)測(cè)年點(diǎn)。

表 1 根據(jù)監(jiān)測(cè)需要和資料分析，確定城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)各要素及指標(biāo)

2.3 城市擴(kuò)展變化監(jiān)測(cè)要素獲取技術(shù)要求

2.3.1 道路、建筑物用地監(jiān)測(cè)要素獲取

2.3.1.1 利用已有的1：1萬地形圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)資料獲取年度監(jiān)測(cè)要素，在保持結(jié)構(gòu)與屬性與1：1萬比例尺地形圖數(shù)據(jù)庫一致的情況下，提取所需監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)。

2.3.1.2 利用高分辨率遙感影像和該年度以后的1：1萬地形圖更新數(shù)據(jù)獲取年度監(jiān)測(cè)要素。

2.3.1.3 利用反推和正推法，從1：1萬地形圖數(shù)據(jù)庫與DOM套合的數(shù)據(jù)中提取監(jiān)測(cè)要素。

2.3.1.4 利用1：1萬比例尺DRG數(shù)據(jù)獲取年度監(jiān)測(cè)要素。

2.3.2 綠化監(jiān)測(cè)要素獲取。根據(jù)多波段遙感影像特點(diǎn)，采用遙感影像處理軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綠化區(qū)域界線的提取。

2.3.3 建成區(qū)的范圍、關(guān)鍵特征地物監(jiān)測(cè)要素獲取。建成區(qū)是指城區(qū)內(nèi)已建成的，居民地連片分布區(qū)域。建成區(qū)范圍界線采集時(shí)，無論是已有1：1萬比例尺地形圖數(shù)據(jù)還是1：1萬比例尺DRG采集數(shù)據(jù)，都要根據(jù)屏顯速度，進(jìn)行一定范圍的地形圖拼接，以便看清楚建成區(qū)外圍輪廓。采集界線時(shí)，以中心城區(qū)外圍與中心城區(qū)連成一片的居民地外圍線為界線進(jìn)行采集。整個(gè)監(jiān)測(cè)年度的建成區(qū)范圍線應(yīng)是一個(gè)完整的封閉線。

2.3.4 地名數(shù)據(jù)獲取技術(shù)方法

2.3.4.1 利用1：1萬比例尺地名數(shù)據(jù)庫中直接提取要素，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不變。

2.3.4.2 沒有1：1萬比例尺地名數(shù)據(jù)庫的可以按照1：1萬比例尺地名建庫要求，利用1：1萬比例尺DRG進(jìn)行矢量采集。

2.3.5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文要素采集技術(shù)要求

人口數(shù)據(jù)、土地?cái)?shù)據(jù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，可根據(jù)城市人口年鑒、河南省土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)冊(cè)及鄭州市經(jīng)濟(jì)發(fā)展年鑒中獲取。

3 監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)幾何類型

監(jiān)測(cè)空間數(shù)據(jù)可抽象為三種基本的幾何類型，空間實(shí)體可認(rèn)為是由這三種類型的矢量數(shù)據(jù)組合而成。點(diǎn)：點(diǎn)是由對(duì)應(yīng)的（X，Y）坐標(biāo)組成的對(duì)象；線：線是由一對(duì)或多對(duì)有序點(diǎn)所組成的；面：面是由相互連接的線串組成的封閉的環(huán)。

3.2 數(shù)據(jù)分層與屬性項(xiàng)定義

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)共分為4個(gè)數(shù)據(jù)集9個(gè)數(shù)據(jù)類，數(shù)據(jù)分層的命名采用四個(gè)字符，第一個(gè)字符代表數(shù)據(jù)分類，第二、三個(gè)字符是數(shù)據(jù)內(nèi)容的縮寫，第四個(gè)字符代表幾何類型，點(diǎn)（P）、線（L）、面（P）。基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)選用居民地層、水系層、交通層、境界與政區(qū)，并以已有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫為依據(jù)，建立監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)庫。

3.3 邏輯結(jié)構(gòu)

監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)。

4 統(tǒng)計(jì)與監(jiān)測(cè)分析設(shè)計(jì)

4.1 監(jiān)測(cè)要素統(tǒng)計(jì)

利用監(jiān)測(cè)要素?cái)?shù)據(jù)庫對(duì)不同監(jiān)測(cè)年度，對(duì)監(jiān)測(cè)要素的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，生成表格或以柱狀圖、曲線圖形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；以某一特征地物為參照物，對(duì)某一區(qū)域內(nèi)監(jiān)測(cè)要素的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如三環(huán)內(nèi)、二環(huán)內(nèi)的監(jiān)測(cè)要素的面積情況，形成表格；對(duì)不同年度監(jiān)測(cè)要素的面積分類匯總，形成電子分類匯總表格。

4.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

4.2.1 建成區(qū)擴(kuò)張分析

利用建成區(qū)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)建成區(qū)的面積、增長(zhǎng)量、擴(kuò)展速率及質(zhì)心坐標(biāo)，并建立密度模型、擴(kuò)張形態(tài)模型（緊湊度指數(shù)、分維數(shù)指數(shù)、放射狀指數(shù)）和擴(kuò)張空間特征模型。從而判斷城市發(fā)展變化方向與趨勢(shì)。

4.2.2 路網(wǎng)變化分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計(jì)的道路長(zhǎng)度、寬度、道路條數(shù)、道路面積、人均道路面積、路網(wǎng)增量、路網(wǎng)密度和年度道路面積條數(shù)增長(zhǎng)率，可以分析出交通擁擠程度，同時(shí)根據(jù)城市路網(wǎng)變化情況，提出優(yōu)化路網(wǎng)的合理化建議。

4.2.3 綠化面積分析

根據(jù)年度綠化面積、綠化覆蓋面積、綠化率、城市綠化覆蓋率和人均公共綠地面積，可以分析出區(qū)域綠化情況，從而為城市生態(tài)建設(shè)提供參考數(shù)據(jù)。

4.2.4 專題監(jiān)測(cè)分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)年度各監(jiān)測(cè)要素的變化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)人文等各項(xiàng)指標(biāo)變化，綜合分析城市擴(kuò)展發(fā)展?jié)撛谝睾蛣?dòng)力，為建設(shè)生態(tài)城市、文明城市提供決策支持。

5 結(jié)語

監(jiān)測(cè)地理國情是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)測(cè)繪提出的新要求。2013年3月，國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知》文件，文件要求利用兩年的時(shí)間完成全國地理國情普查，目的就是查清我國自然和人文地理要素的現(xiàn)狀和空間分布情況，為開展常態(tài)化地理國情監(jiān)測(cè)奠定基礎(chǔ)，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，提高地理國情信息對(duì)政府、企業(yè)和公眾的服務(wù)能力。監(jiān)測(cè)地理國情需要常態(tài)化、專題化，只有不斷深入專題監(jiān)測(cè)研究和常態(tài)化監(jiān)測(cè)機(jī)制建立，地理國情監(jiān)測(cè)才能有序持續(xù)的開展。

[1]國務(wù)院文件.國發(fā)[2013]9號(hào)，國務(wù)院關(guān)于開展第一次全國地理國情普查的通知[S].北京：2013.

[2]付治河.基于地理國情監(jiān)測(cè)的城市擴(kuò)張分析研究[J].測(cè)繪通訊，2013（3）.

[3]李愛民，劉衫，呂安民.基于衛(wèi)星遙感影像的鄭州市建成區(qū)擴(kuò)張變化研究[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)：工學(xué)版，2011（2）.

[4]胡張武.基于RS和GIS的巢湖流域城鎮(zhèn)體系空間結(jié)構(gòu)分析[J].測(cè)繪通訊，2011（3）.

P208

A

1671-0037（2014）09-20-2

宋曉紅（1960.10-），女，工程師，研究方向：測(cè)繪地信管理與研究。