李婷婷陳 露趙錦慧

1 湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 武漢 430062 2 余慶中學(xué) 貴州遵義 564400

RS與GIS技術(shù)在我國城市綠地研究中的應(yīng)用?

李婷婷1陳 露2趙錦慧1

1 湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 武漢 430062 2 余慶中學(xué) 貴州遵義 564400

RS技術(shù)與GIS技術(shù)在空間數(shù)據(jù)獲取和分析處理方面具有顯著的優(yōu)越性，在我國的城市綠地研究中得到了廣泛深入的應(yīng)用。文中重點(diǎn)介紹RS技術(shù)與GIS技術(shù)在我國城市綠地景觀格局和景觀多樣性研究、城市綠地規(guī)劃布局和監(jiān)測管理、城市綠地現(xiàn)狀及動態(tài)調(diào)查、城市綠地功能分析與評價、城市綠地可達(dá)性分析與評價等方面的應(yīng)用，同時對其前景進(jìn)行展望。

城市綠地，RS，GIS

1 在城市綠地研究中引入RS和GIS技術(shù)的意義

在傳統(tǒng)的城市綠地研究中，信息獲取和數(shù)據(jù)分析處理的能力較差，多通過查閱文史資料、紙質(zhì)地圖，并結(jié)合人工現(xiàn)場踏勘等方法獲取綠地相關(guān)信息，存在如下缺陷:資金、人力、物力投入較大；數(shù)據(jù)量大且更新緩慢，數(shù)據(jù)統(tǒng)計任務(wù)繁重、周期長；分析方法落后，以統(tǒng)計分析為主，空間分析薄弱；調(diào)查結(jié)果多以簡單的圖表顯示，可視化程度低。

RS技術(shù)的引入大大縮短了獲取城市綠地信息的時間和周期，且信息獲取量大、準(zhǔn)確度高、時效性強(qiáng)。GIS技術(shù)的引入則大大提升了對城市綠地信息的分析、處理和管理能力，同時可以根據(jù)研究需要輸出各類專題地圖和綜合地圖，可視化程度高，大大提高了城市綠地研究的效率。

RS技術(shù)和GIS技術(shù)具有傳統(tǒng)研究方法和手段不可比擬的優(yōu)越性，對實(shí)現(xiàn)城市綠地的綜合調(diào)查與分析、合理規(guī)劃與布局、動態(tài)監(jiān)測與管理有著重要的意義。因此，RS與GIS技術(shù)在我國的城市綠地研究中得到了廣泛深入的應(yīng)用。

2 RS與GIS技術(shù)在城市綠地研究中的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 城市綠地景觀格局和景觀多樣性研究

景觀格局即景觀結(jié)構(gòu)，包括景觀組成單元的類型、數(shù)目及其空間分布與配置[1－2]。景觀多樣性反映景觀要素的豐富和復(fù)雜程度，包括景觀類型、景觀斑塊及景觀格局的多樣性。景觀格局和景觀多樣性的狀況直接影響著城市綠地生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)功能的實(shí)現(xiàn)，因而受到研究者和城市決策者的高度重視。

目前已有不少學(xué)者應(yīng)用RS與GIS技術(shù)對城市綠地景觀格局和景觀多樣性進(jìn)行了研究。侯碧清[3]以美國Quickbird衛(wèi)星數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以Mapinfo為地理信息系統(tǒng)平臺，提取并計算了株洲市城市綠地的綠地面積、綠地率、覆蓋面積、覆蓋率、人均公園綠地面積等信息。王雪等[4]借助RS技術(shù)對深圳市地形圖進(jìn)行幾何校正和增強(qiáng)處理，同時應(yīng)用ARCGIS9.0軟件進(jìn)行矢量化和相關(guān)統(tǒng)計分析，對深圳市的城市綠地景觀格局進(jìn)行了研究。岳德鵬等[5]以北京西北地區(qū)為研究區(qū)域，應(yīng)用RS與GIS技術(shù)對該區(qū)域三期LANDSAT TM圖像進(jìn)行解譯判讀，獲取研究區(qū)景觀格局的時空演變特征，最后提出了研究區(qū)的景觀格局優(yōu)化方案。顧勝男等[6]基于RS與GIS，對徐州市綠地景觀格局進(jìn)行了分析，并用梯度分析法研究了徐州市市中心與城市邊緣的景觀格局梯度差異。

利用RS技術(shù)可以獲取城市遙感影像圖，通過對遙感影像圖進(jìn)行幾何校正、圖像增強(qiáng)、解譯判讀等處理可以提取出城市的綠地、水體、山脈、道路、居民區(qū)等地物信息。綜合遙感影像圖、大比例尺數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)、統(tǒng)計年鑒等，運(yùn)用GIS技術(shù)可以建立一一對應(yīng)的城市綠地空間數(shù)據(jù)庫和城市綠地屬性數(shù)據(jù)庫，形成完整的城市綠地信息數(shù)據(jù)庫。根據(jù)研究需要，將綠地信息矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，再進(jìn)行相關(guān)景觀格局的計算，可計算得到城市綠地的綠地率、覆蓋率、多樣性指數(shù)、破碎度指數(shù)、分離度指數(shù)等指標(biāo)數(shù)據(jù)，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)知識，即可實(shí)現(xiàn)對某一區(qū)域綠地景觀格局和多樣性的分析與研究。

2.2 城市綠地規(guī)劃布局和監(jiān)測管理

合理的城市綠地規(guī)劃能夠提高城市有限土地的利用效率，充分發(fā)揮城市綠地功能的同時，促進(jìn)城市土地利用的合理布局，改善城市生態(tài)環(huán)境和人文環(huán)境。對城市綠地的有效監(jiān)管，是保護(hù)現(xiàn)有綠地系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)城市綠地可持續(xù)發(fā)展的保證。

石雪冬等[7]研究了GIS技術(shù)和RS技術(shù)在廣州市城市綠地系統(tǒng)總體規(guī)劃中的應(yīng)用。許浩和鈴木雅和[8]探討了在日本東京都城市綠地規(guī)劃中利用3S技術(shù)存在的優(yōu)勢和問題。劉琳[9]以合肥市為研究區(qū)域，分析了3S技術(shù)在城市綠地管理中的應(yīng)用，得出了利用多學(xué)科技術(shù)豐富后的3S技術(shù)能夠更好地服務(wù)于綠地管理的結(jié)論。劉鐵冬等[10]基于 “3S”技術(shù)研究了城市綠地的動態(tài)監(jiān)測與綠地系統(tǒng)規(guī)劃布局。

通過RS技術(shù)獲取城市的綜合用地信息，根據(jù)研究需要輸出各類專題地圖，可以直觀表達(dá)城市綠地的布局、面積、類型、長勢等現(xiàn)狀，以及城市現(xiàn)有地形、道路、建筑等信息。利用GIS中的疊置分析功能，選取合適的專題圖層進(jìn)行疊加分析，結(jié)合用地屬性和景觀生態(tài)規(guī)劃原理進(jìn)行用地開發(fā)的適宜性評價，借助GIS、CAD等技術(shù)將規(guī)劃設(shè)計的城市綠地置于城市綠地現(xiàn)狀圖中，利用空間分析、視線分析、光線分析、氣候模擬、植物生長模擬等功能對城市綠地規(guī)劃進(jìn)行模擬分析，對規(guī)劃方案進(jìn)行科學(xué)評價并提出合理的改進(jìn)措施，可以為城市綠地規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。同時，利用RS技術(shù)的動態(tài)監(jiān)測和GIS技術(shù)強(qiáng)大的空間分析、查詢與管理功能等，可以實(shí)現(xiàn)對城市綠地及時有效的監(jiān)測管理。

2.3 城市綠地現(xiàn)狀及動態(tài)調(diào)查

應(yīng)用RS和GIS技術(shù)對城市綠地現(xiàn)狀和動態(tài)演變過程進(jìn)行調(diào)查的文獻(xiàn)數(shù)量眾多，且起步較早。白林波[11]等于2001年應(yīng)用RS和GIS技術(shù)從綠地類型和綠化覆蓋率的角度調(diào)查了合肥市的綠地系統(tǒng)現(xiàn)狀。徐新良等[12]詳細(xì)介紹了運(yùn)用RS和GIS技術(shù)進(jìn)行城市綠地覆蓋調(diào)查的方法、技術(shù)流程及其優(yōu)點(diǎn)。孟昭山和楊士偉[13]以大慶市為研究區(qū)域，闡述了RS技術(shù)在城市綠地調(diào)查方面的應(yīng)用。張澤晗等[14]應(yīng)用“3S”技術(shù)，以呼和浩特市不同階段的衛(wèi)、航片為數(shù)據(jù)源，研究了呼市城市綠地的動態(tài)變化過程。張國成等[15]基于ETM和SPOT圖像，采用ERDAS和ARCGIS軟件，對南京市區(qū)的生態(tài)綠地現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。

利用RS技術(shù)對校正后的遙感影像圖進(jìn)行圖像增強(qiáng)處理，以突出有用信息、削弱無用信息，然后根據(jù)光譜規(guī)律、地學(xué)規(guī)律和解譯者的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知，依據(jù)遙感影像的顏色、紋理、結(jié)構(gòu)、分部等特征，對遙感影像中的地物進(jìn)行解譯歸類，可以提取出城市綠地的布局、面積、物種構(gòu)成、覆蓋率等空間信息和屬性信息。引入通過實(shí)地考察獲取的城市綠地相關(guān)信息，對上述空間信息和屬性信息進(jìn)行修正處理，即可得到準(zhǔn)確性較高的城市綠地現(xiàn)狀信息。借助GIS的空間疊置分析功能，對不同時段影像圖中的綠地分布、綠地面積、綠地類型、綠地覆蓋率等指標(biāo)進(jìn)行對比分析，即可掌握城市綠地的演變過程，實(shí)現(xiàn)對城市綠地動態(tài)演變的研究。

2.4 城市綠地功能分析與評價

城市綠地作為城市系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著改善城市生態(tài)環(huán)境、維護(hù)城市生態(tài)平衡、促進(jìn)城市和諧發(fā)展的重要作用，具有生態(tài)、社會、經(jīng)濟(jì)等多重功能。

李滿春等[16]以遙感信息為主要數(shù)據(jù)來源，采用GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，建立了城市綠地生態(tài)效益評價與預(yù)測模型，為城市綠地的規(guī)劃和決策提供了科學(xué)依據(jù)。王霓虹等[17]探索了基于RS和GIS技術(shù)建立城市局域綠地評價系統(tǒng)的方法。劉萍等[18]利用QuickBird數(shù)據(jù)和GIS數(shù)據(jù)，應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理和方法，對烏魯木齊城市綠地景觀進(jìn)行了系統(tǒng)評價研究。申世廣等[19]借助GIS相關(guān)技術(shù)，研究了常州市綠地的適宜性評價方法。徐志剛等[20]以RS技術(shù)為主要手段獲取城市綠地的空間數(shù)據(jù)，以GIS為平臺建立城市綠地數(shù)據(jù)庫，探索了城市綠地的綜合效益評價方法。

以城市綠地空間數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ)，選取合理的評價因子并賦予權(quán)重，建立基于GIS系統(tǒng)的影響因子空間屬性信息數(shù)據(jù)庫，利用ARCGIS軟件空間分析和計算功能即可對城市綠地功能進(jìn)行定量分析和評價。對城市綠地功能進(jìn)行分析和評價，有利于提高人們對城市綠地的認(rèn)識和重視，促進(jìn)城市綠地系統(tǒng)的不斷完善。

2.5 城市綠地可達(dá)性分析與評價

城市綠地可達(dá)性直接影響著城市綠地的服務(wù)效率，反映了城市居民享有城市綠地服務(wù)的便捷程度。隨著生活習(xí)慣和休閑方式的改變，越來越多的人選擇城市綠地作為休閑散步、舒緩身心的場所。因此，城市綠地為市民提供服務(wù)的有效性受到越來越多人的重視。

近年來，以RS和GIS技術(shù)為平臺對城市綠地可達(dá)性進(jìn)行研究的文獻(xiàn)也呈現(xiàn)出不斷增多的趨勢。周亮等[21]基于RS和GIS技術(shù)建立了空間可達(dá)性與綠地規(guī)模質(zhì)量和空間阻力的關(guān)系模型，研究了武漢市漢口地區(qū)城市公共綠地的可達(dá)性。黃翌等[22]利用GIS技術(shù)研究了徐州主城區(qū)廣場和公園的可達(dá)性，為城市廣場和公園的布局提供了借鑒。余雙燕等以城市公園分類圖、道路圖和水系圖為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，借助RS和GIS技術(shù)，采用費(fèi)用加權(quán)距離法，對南昌市公園綠地的空間分布特征和可達(dá)性進(jìn)行了分析和研究。魯敏等[23－24]以GIS技術(shù)為支撐，采用成本加權(quán)距離方法對濟(jì)南市公園綠地的可達(dá)性進(jìn)行了分析與評價，并提出了相應(yīng)的綠地建設(shè)方案。宋秀華等[25]以泰安城區(qū)QuickBird數(shù)據(jù)資料為基礎(chǔ)，在GIS技術(shù)的支持下，采用成本加權(quán)距離法，對城市公園綠地現(xiàn)狀和規(guī)劃進(jìn)行了可達(dá)性分析。

以校正、解譯并進(jìn)行分類處理過的城市遙感影像圖為基礎(chǔ)，在ArcGIS軟件中提取城市道路及其他用地類型信息，建立城市土地利用數(shù)據(jù)庫，對不同的土地利用類型賦予相應(yīng)的空間阻力值，采用成本加權(quán)距離法計算城市綠地的空間可達(dá)性，對城市綠地可達(dá)性的合理程度進(jìn)行分析和評價，可以為城市綠地系統(tǒng)的不斷完善和后期規(guī)劃提供參考依據(jù)。

3 結(jié)論與展望

長期以來，RS和GIS技術(shù)在城市綠地研究中發(fā)揮著不可替代的重要作用。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于城市綠地景觀格局和景觀多樣性研究、城市綠地現(xiàn)狀及動態(tài)調(diào)查、城市綠地規(guī)劃布局和監(jiān)測管理、城市綠地功能分析與評價、城市綠地可達(dá)性分析與評價等方面。同時，在城市綠地信息提取、城市綠地三維量分析與評價、城市綠地模型研究與構(gòu)建、城市綠量與城市熱島效應(yīng)相關(guān)性分析等方面，RS和GIS技術(shù)也有一定的應(yīng)用。隨著人類認(rèn)識世界、改造世界的需求不斷增加，對城市綠地的探索也將不斷擴(kuò)展和深入。RS和GIS技術(shù)在城市綠地研究中的應(yīng)用角度會不斷深化，研究方向也會不斷豐富。

同時我們應(yīng)該認(rèn)識到，城市綠地系統(tǒng)是一個錯綜復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演變規(guī)律以及其對外部世界的作用機(jī)制等都有待專家學(xué)者進(jìn)行更加艱苦的探索與更加深入的研究。隨著城市綠地研究深度和廣度的不斷增加，原有研究方法和研究手段需要不斷改進(jìn)完善，新的綠地評價指標(biāo)會不斷引入到研究工作中。因此，對RS和GIS技術(shù)獲取和分析處理信息能力的要求也會不斷提高。一方面，降低遙感影像受天氣、地形、光線等因素的影響程度，提高遙感影像的分辨率，縮短獲取遙感影像的周期等，將大大提高遙感影像解譯判讀的準(zhǔn)確性，提高城市綠地研究的科學(xué)性。另一方面，可以根據(jù)研究需要，融合景觀生態(tài)、城市生態(tài)、園林規(guī)劃、土地管理、地質(zhì)水文等學(xué)科知識，以GIS為平臺，篩選合適的城市綠地指標(biāo)，創(chuàng)新構(gòu)建功能各異的城市綠地分析、查詢、管理模型，以便更好地服務(wù)于城市綠地的各項(xiàng)研究與管理工作。RS和GIS技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新，將極大地豐富和創(chuàng)新城市綠地的研究思路和研究手段，進(jìn)一步促進(jìn)對城市綠地的科學(xué)規(guī)劃與管理。

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Application of RS and GIS Technology to the Study of Urban Green Space in China

Li Tingting1Chen Lu2Zhao Jinhui1

(1.College of Resources and Environment，HubeiUniversity，Wuhan 430062，China；2.Yuqing Middle School，Zunyi564400，Guizhou，China)

With the incomparable superiority in spatial data acquisition and analysis，the RSand GIS technology has been extensively used in the research of urban green space in China.This papermainly introduced the applications of RS and GIS technology to the research of urban green space in China，including the landscape pattern and landscape diversity research，urban green space planning andmonitoringmanagement，investigation of urban green space status and dynamics，the functional analysis and evaluation of urban green spaces，accessibility analysis and evaluation of urban green space，etc.At the same time，the application prospect of RS and GIS in urban green space was discussed.

urban green space，RS，GIS

2014－12－31

湖北省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目 (D20141001)

李婷婷，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境地學(xué)，E－mail:944652289＠qq.com

趙錦慧，副教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境地學(xué)，E－mail:zhaojh2004＠hubu.edu.cn