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        遙感與GIS技術(shù)監(jiān)測(cè)城市建成區(qū)變化的方法研究

        2012-11-09 02:44:06蘇達(dá)王樹文
        影像技術(shù) 2012年3期
        關(guān)鍵詞:建成區(qū)天津市監(jiān)測(cè)

        蘇達(dá),王樹文

        (1.天津市國(guó)土資源測(cè)繪和房屋測(cè)量中心,天津 300051;2.天津市測(cè)繪院,天津 300381)

        1 前言

        我國(guó)從50年代中后期開始就有大量的關(guān)于城市擴(kuò)展研究,其中包括城市形態(tài)分類、演變階段、城市擴(kuò)展方式及速度、城市擴(kuò)展的主要影響因素,城市擴(kuò)展預(yù)測(cè)和模擬等。最重要的是建成區(qū)的擴(kuò)張研究,近年來(lái),隨著衛(wèi)星遙感、地理信息以及空間定位技術(shù)等一系列空間數(shù)據(jù)信息采集、量測(cè)、處理、分析技術(shù)的不斷發(fā)展,所獲得的數(shù)據(jù)的分辨率、精確度和可靠性不斷增強(qiáng),處理和管理手段日益先進(jìn).目前城市擴(kuò)張主要是以遙感數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,以地理信息技術(shù)為技術(shù)手段,配合衛(wèi)星定位技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等來(lái)進(jìn)行研究.近期已有很多研究是應(yīng)用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行城市擴(kuò)展研究的。

        2 建成區(qū)的定義和監(jiān)測(cè)范圍

        建成區(qū)的定義:建成區(qū)概念是指城市行政范圍內(nèi),實(shí)際建成或正在建成的、相對(duì)集中分布的地區(qū)。包括市區(qū)集中連片的部分,以及分散到近郊區(qū)內(nèi)、但與城市有著密切聯(lián)系的其他城市建設(shè)用地,城市近郊的一些建成地段,盡管未同市區(qū)聯(lián)成一片,但同市區(qū)的聯(lián)系十分密切,已成為城市不可分割的一部分,也可視作城市建成區(qū)。

        城市建成區(qū)在單核心城市和一城多鎮(zhèn)有不同的反映。在單核心城市,建成區(qū)是一個(gè)實(shí)際開發(fā)建設(shè)起來(lái)的集中連片的、市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的地區(qū),以及分散的若干個(gè)已經(jīng)成片開發(fā)建設(shè)起來(lái),市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的地區(qū)。對(duì)一城多鎮(zhèn)來(lái)說(shuō),建成區(qū)就由幾個(gè)連片開發(fā)建設(shè)起來(lái)的,市政公用設(shè)施和公共設(shè)施基本具備的地區(qū)所組成。

        建成區(qū)監(jiān)測(cè)具體范圍:針對(duì)城市建成區(qū)的定義,確保調(diào)查結(jié)果的真實(shí)可靠,特利用遙感影像對(duì)天津市的中心城區(qū)以及濱海新區(qū)(塘沽區(qū)、漢沽區(qū)、大港區(qū))、各類開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)等區(qū)域的范圍和面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核定。監(jiān)測(cè)2002年、2004年一共2個(gè)年度的變化,范圍及地理位置如下圖1:

        圖1 監(jiān)測(cè)區(qū)域的范圍

        3 建成區(qū)監(jiān)測(cè)所用資料數(shù)據(jù)及監(jiān)測(cè)方法

        3.1 研究區(qū)域的數(shù)據(jù)

        依據(jù)城市規(guī)劃基本術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50280、天津市1:2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范和全國(guó)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類體系,在2個(gè)年度的正射影像上利用遙感技術(shù)在室內(nèi)對(duì)遙感影像進(jìn)行目視判別與分類結(jié)合天津市各區(qū)縣的行政界線和天津市區(qū)縣和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府所在地的范圍初步確定建成區(qū)范圍和對(duì)于在室內(nèi)不能確定的范圍到野外實(shí)地核實(shí)的方法確定建成區(qū)最外圍的邊界線。監(jiān)測(cè)采用的遙感影像具體情況如表1所示。

        表1 建成區(qū)變化監(jiān)測(cè)采用的遙感影像列表

        3.2 研究方法和技術(shù)路線

        基于多時(shí)相SPOT數(shù)據(jù),結(jié)合天津市地形圖系統(tǒng)數(shù)據(jù),輔助以GIS等相關(guān)技術(shù),對(duì)遙感圖像進(jìn)行包括遙感影像的預(yù)處理、遙感影像解譯等方面的處理.其中遙感影像的預(yù)處理包括輻射校正、幾何校正、波段選擇、光譜增強(qiáng)、影像融合、影像裁剪等內(nèi)容。

        研究所采用的影像不需要進(jìn)行輻射校正,只需要進(jìn)行其他幾步操作.在進(jìn)行幾何校正時(shí)采用二次多項(xiàng)式模型對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行平差計(jì)算,采用雙線性內(nèi)插法進(jìn)行像元重采樣,得到具有地理參考的影像數(shù)據(jù).進(jìn)行彩色合成時(shí),將影像的B4、B1、B2波段分別賦予紅、綠、藍(lán),并對(duì)影像進(jìn)行線性增強(qiáng)處理,以利于目視解譯。

        在進(jìn)行影像分類時(shí),首先建立遙感解譯標(biāo)志,再進(jìn)行監(jiān)督分類,結(jié)合人工解譯的方法最終確定土地利用分類圖.在此基礎(chǔ)上,引入城市質(zhì)心概念。

        圖2 建成區(qū)監(jiān)測(cè)總體技術(shù)路線

        4 遙感監(jiān)測(cè)建成區(qū)擴(kuò)展空間分布分析

        4.1 建成區(qū)擴(kuò)張分布圖、面積、擴(kuò)張速度、人口與年收入表

        年代(年) 建成區(qū)面積 建成區(qū)面積擴(kuò)張速度2002 636.320 6132587 9338 ---2004 738.093 612 11467 15.99%(平方公里) 人口總(人) 人均年收(元)

        2002年-2004年建成去擴(kuò)張遙感監(jiān)測(cè)圖

        2002年-2004年城市擴(kuò)張GIS分析圖

        本次遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的綜合應(yīng)用監(jiān)測(cè)天津市建成區(qū)的城市擴(kuò)展問(wèn)題,表明了天津市的城鎮(zhèn)用地在所研究的2年期間發(fā)生了很大的變化,建成區(qū)的總面積從2002年的636.320km2增加到2004年的738.093km2,在短短的4年間,面積增加了52.20%,凈增332.181km2,年增長(zhǎng)率達(dá)5.8%;從擴(kuò)展的方向性和集中性可以看出天津市呈現(xiàn)天津市中心城區(qū)及天津市濱海新區(qū)兩部分各自發(fā)展的模式,城市發(fā)展存在兩個(gè)中心的現(xiàn)象。

        4.2 建成區(qū)擴(kuò)張成因分析

        天津市城市用地增長(zhǎng)受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長(zhǎng)、城鎮(zhèn)化、自然條件、區(qū)位條件、國(guó)家宏觀政策等各方面的影響,天津市建成區(qū)的擴(kuò)展的動(dòng)力因素雖然有很多,但是建成區(qū)的擴(kuò)展揭示了工業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和非農(nóng)業(yè)人口的減少是天津市城鎮(zhèn)擴(kuò)展的最主要驅(qū)動(dòng)因。通過(guò)對(duì)天津市建成區(qū)空間分布的疊加分析可以看出,天津市的建成區(qū)空間擴(kuò)展模式以帶狀擴(kuò)展和低密度連續(xù)蔓延兩種特征為主。

        天津市城市擴(kuò)展的空間分布分析及核心轉(zhuǎn)移分析都可以得出2002~2004年,天津市中心城區(qū)擴(kuò)展進(jìn)入高速增長(zhǎng)階段,并呈現(xiàn)向西北及東南軸向擴(kuò)展的特征,但由于天津市濱海新區(qū)的拉動(dòng)作用,城市建成區(qū)核心向東南方向轉(zhuǎn)移。這又一次驗(yàn)證了城市發(fā)展一直存在由于沿海和內(nèi)陸的共同發(fā)展從而帶動(dòng)城市腹地發(fā)展的趨勢(shì)。通過(guò)城市建成區(qū)核心位置的變化可以直觀地看出城市發(fā)展的軌跡以及預(yù)測(cè)城市發(fā)展的方向,對(duì)于城市規(guī)劃及決策具有重要意義。

        5 結(jié)論與討論

        [1]牟風(fēng)云,張?jiān)鱿?,遲耀斌等.基于多源遙感數(shù)據(jù)的北京市1973-2005年間城市建成區(qū)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與驅(qū)動(dòng)力分析[J].遙感學(xué)報(bào),2007,11(2)

        [2]彭順喜,林劍,鮑光淑等.基于遙感的長(zhǎng)沙、株洲與湘潭城市擴(kuò)展研究[J].國(guó)土資源遙感,2005(4):

        [3]潘衛(wèi)華.遙感監(jiān)測(cè)下的城市擴(kuò)展分析-以泉州市為例[J].福建地理,2005,20(1)

        [4]潘賢章,趙其周.50年來(lái)太湖水網(wǎng)地區(qū)城市化空間過(guò)程的監(jiān)測(cè)與模擬-宜興城區(qū)城市用地?cái)U(kuò)展的遙感監(jiān)測(cè)[J].土壤學(xué)報(bào),2005,42(2)

        [5]王晉良.大連城市化進(jìn)程與土地利用的關(guān)系[J].中國(guó)人口資源與環(huán)境,2009(1)

        [6]王茜,張?jiān)鱿?南京城市擴(kuò)展的遙感研究[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2007(5)

        [7]陳本清,徐涵秋.城市擴(kuò)展及其驅(qū)動(dòng)力遙感分析-以廈門市為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2005,25(1)

        [8]陳本清.利用多時(shí)相衛(wèi)星遙感影像對(duì)廈門市城市化進(jìn)程及環(huán)境變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與分析[D].福州大學(xué),2002

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