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黃曉春 王碧輝 何蓮娜
遙感、地理信息系統（GIS）技術伴隨著計算機技術的飛速發展，在城市規劃領域的數據整合、數據應用方面正發揮著越來越大的作用。我們通過研究分析規劃設計單位在日常工作及應用GIS技術時所涉及到的各類數據源，重點將現有的遙感數據進行整合，開展了一系列遙感數據在城市規劃中的應用研究工作，為利用新技術來研究城市問題，探討了一條具有實用性、可操作性的技術途徑。 遙感數據源整合分析 城市規劃設計研究涉及的數據源 地理信息系統作為信息網絡中的一員，在我國部分城市的城市規劃管理、基礎設施建設等方面取得了相當顯著的社會與經濟效益，彰顯城市地理信息系統已成為現代城市發展中不可或缺的一部分。它不僅用來收集、存儲、檢索城市發展過程中的過去和現狀，更重要的是可以用來輔助城市發展的評估、規劃和決策，模擬和預測城市發展的未來。為此，我們的數據梳理、整合工作基本上是圍繞建立GIS數據庫展開。根據我們的調查、分析，城市規劃設計研究部門對數據的需求有別于規劃管理部門，大致可以分為：基礎地理數據；規劃基礎數據；遙感解譯數據；社會經濟數據；規劃法規數據等幾類。這些數據從格式上又可以分為三種：矢量數據、文本數據、柵格數據。我們重點介紹遙感數據源整合、建庫與應用工作。 遙感數據源整合分析 遙感數據的適用范圍 根據遙感平臺高度的不同，通常將遙感分為衛星遙感和航空遙感，所獲取的信息亦分為衛星影像和航空影像。遙感用途的大小不是以分辨率的大小來決定的，而是取決于研究對象—要解決什么問題。對于不同的應用目的，要求概括程度不同，選擇的地面分辨率也完全不同。 千米級（1000～5000米）的宏觀現象如大陸飄移等，多屬全球級巨型環境特征，采用氣象衛星便可解決問題。資源調查、環境質量評價、城市用地變化監測等多屬國家級、省級的大型環境特征，大致相當于百米級（80～100米）范疇，陸地衛星30米空間分辨率可以保證。中型環境特征如作物估產、林火、污染監測等，一般在50米以下區域范圍內，采用陸地衛星資料加上SPOT（10米空間分辨率）衛星圖像便可進行工作。小型環境特征如港灣、水庫等具體的工程建設、城市發展規劃等，一般在5～10米的地區范圍內，SPOT衛星圖像尚可以做一些工作，但主要靠高空間分辨率衛星圖像和航空像片來進行工作。 遙感數據在北京城市規劃中的應用 遙感在城市規劃中的應用可分為兩個層次。 第一層次為遙感影像數據在規劃中的日常應用。如將遙感影像圖作為現狀調查的基礎圖件，在城市總體規劃、分區規劃、詳細規劃及工程規劃中應用，以減少現狀調查的盲目性及地形圖滯后帶來的現勢性偏差；也可制作大型彩色掛圖及專題或局部地區彩色掛圖，為各級部門的管理、決策、宣傳提供直觀材料。 第二層次為滿足規劃專題研究與新技術的應用。如利用影像信息源內容豐富、綜合性強的特征，結合計算機圖像處理技術的新發展，分類提取影像信息，進行專題應用研究, 為城市可持續發展、動態監測城市發展變化等提供依據，為城市規劃信息系統的建立提供基礎數據源。 北京在城市規劃中開展遙感應用工作已多年，積累了大量的基礎資料和研究成果。1983年開展的第一次航空遙感綜合調查，密切結合城市問題和規劃需要，為廣泛應用遙感技術奠定了基礎。1989年進行的第二次航空遙感綜合調查又有新的突破。制作的系列正射影像圖不僅為規劃人員提供了現狀信息，而且為1993年《北京城市總體規劃》修訂及時提供了各類用地現狀數據，為總體規劃的順利編制提供了數據基礎保障；利用正射影像圖對綠化隔離帶的解譯、量算，提供了至1989年時隔離帶內綠地、被侵占綠地、糧田等的最客觀數據，為有效保護綠地與城市生態環境提供了依據；利用房山區土地利用現狀解譯圖及Genemap地理信息系統軟件進行的縣域規劃研究，為今后廣泛應用與深入探討積累了技術方法。 當然，由于受設備條件和技術手段的局限，當時未能充分應用遙感、計算機技術生產出滿足城市規劃和其它工程控制要求的數字式大比例尺影像成果，使遙感成果在建庫和應用等方面受到影響。而近年來計算機和遙感圖像處理等技術在理論上的新突破，以及在技術的可用性、經濟性等方面的極大進展，為遙感進一步深入應用提供了條件。 遙感數據整合及數據庫建設 對遙感數據的整合工作，我們從兩個方面進行：一是對資料本身的整合入庫；二是從應用角度出發，對數據進行梳理、整合。 大量遙感資料為規劃設計、研究提供了不同年代的詳盡基礎信息。但由于技術原因，存在著坐標系不統一難以進行比較分析等問題。我們通過對歷年衛片和航片資料進行幾何糾正、坐標轉換等數據整合工作，將坐標統一到北京地方坐標系，并建立相應的遙感數據庫，方便了規劃人員的數據使用，發揮了遙感資料現實性、連續性的特點，為規劃人員提供了具有可比性的基礎信息，有利于分析比較不同時期的城市用地變化情況。同時，數據庫的系統性、完整性為長期開展這項工作奠定了良好的基礎。 對遙感數據在規劃應用層面的整合，結合規劃工作現狀主要集中在三個方面。首先，為規劃設計提供基礎底圖；其次，為規劃專題研究提供基礎信息；第三，為本單位內局域網快速瀏覽影像圖提供基礎保障。 根據上述原則，我們建立了遙感數據庫，并利用圖像處理軟件、GIS軟件結合規劃需求，進行數據分析與應用（圖1）。 遙感數據應用研究 目的和意義 北京作為中國的首都，在城市自身建設不斷發展的同時也面臨眾多的城市問題。特別是1993年《北京城市總體規劃》實施以來，城市建設用地不斷增加，北京城市空間發展態勢如何？北京周邊地區近十年來各類用地又是如何發展變化的？目前急需將這些統計數據和地理位置對應起來進行比較分析。 遙感信息真實地記錄了城市用地現狀。利用歷年遙感資料，采用當今最新遙感、地理信息系統技術，一方面可以研究分析北京城市及其周邊地區的發展、變化情況，為規劃研究提供基礎信息；另一方面可以為今后動態監測城市規劃建設，探討一條具有實用性、可操作性的技術路線。 遙感應用研究思路 根據遙感影像的適用范圍，并結合城市用地區域的不同規劃深度，我們將北京的用地規劃研究分為三個層次，即舊城（約62平方公里）、規劃市區（或擴大到六環路，約2280平方公里）、全市域（約16800平方公里）。舊城用地研究適于采用航空影像或高分辨率衛星影像，如0.6米分辨率的衛星影像；六環路內用地研究適于采用中或高分辨率衛星影像，如2.5米分辨率影像；全市域用地則宜采用10米或15米分辨率衛星影像進行大區域的宏觀研究；北京周邊地區亦稱大北京地區適宜采用30米影像資料。 依據遙感數據的適用范圍及城市規劃的不同階段要求，我們建立了能夠保證數據更新的遙感應用研究體系，并進行了京津冀地區建設用地遙感動態監測信息系統、北京市域建設用地遙感動態監測信息系統等一系列應用研究工作（圖2）。 遙感應用研究范例 北京城市空間戰略規劃 為配合2003年北京市空間發展戰略規劃，我們應用遙感、GIS技術研究北京及其周邊地區1991年和2002年的人口、城市用地、交通狀況變化情況。 此次大北京地區研究范圍為：北起豐寧，南到吳橋，西起陽原，東至秦皇島。總面積約17萬平方公里，涵蓋北京、天津全部區域，涉及河北省大部分地區，并將山東省的德州地區包含進來（圖3、圖4）。 應用遙感解譯數據，利用GIS軟件，我們進行了以下專題的統計分析：北京、天津輻射范圍分析；北京與周邊主要城市間區位關系分析；大北京地區平原區山區自然環境分析；大北京地區2002年現狀各類用地分析；大北京地區1991～2002年城市建設用地增長分析；大北京地區2002年機場、港口等重要交通口岸分析；大北京地區2002年現狀道路分析；大北京地區1991～2002年道路增長分析。 通過對解譯數據進行統計分析，1991~2002年11年間，縣級以上城市建設用地增加量是1991年縣級以上城市建設用地總量的25%，城市建設用地增長速度較快。 北京城市總體規劃修編 首先進行了北京市域建設用地增長趨勢分析。在配合北京城市總體規劃修編工作中，我們以遙感、GIS為技術支持，以遙感影像解譯現狀用地數據為基礎，動態監測了北京市自1986年以來，每五年的用地變更情況，客觀反映了城市建設用地變化的真實狀況（圖5、圖6、圖7）。 從解譯數據可以看到：市區建設用地不斷膨脹；遠郊區縣1991年以后建設用地開始大量擴張；耕地銳減嚴重。1986～1991年，建設用地增加量是1986年建設用地總量的2%；1992 ～1996年、1997～2001年每五年的建設用地增加量分別是1991、1996年建設用地總量的19%和10%。1986～2001年15年間，建設用地增加量約占1986年建設用地總量的35%。城市建設用地的快速增長一方面反映出城市化進程加快，但同時農田減少、人口大量積聚、交通阻塞、城市環境惡化等問題愈顯突出，遙感數據更加直觀的將這些問題準確的表達出來，以提供我們進行科學規劃。 其次進行了北京市域道路交通狀況分析。從1986年、1991年、1996年、2001年TM（專題制圖儀）衛星遙感影像解譯道路分布圖可以看出，1986～1996年北京的道路交通發展重點在市區以外地區，包括省際間交通聯絡線建設。1996～2001年，道路變化表現在市區及其靠近市區的城市環路及交通干線的溝通連接上。通過遙感解譯數據不僅能夠清晰地反映出城市道路建設與城市發展的關系，而且顯示出不同歷史時期城市建設的重點，為進一步優化城市交通環境提供了基礎信息（圖8）。 結語 遙感、地理信息系統的研究應用已開展多年，近年來我們首次系統利用遙感技術、GIS技術搭建輔助城市規劃編制、分析、研究及管理的專用技術平臺，在利用新技術與城市規劃結合研究城市問題領域提出了系統框架與理論方法，并使之付諸于規劃實踐。通過開展的研究工作，我們深切體會到遙感、地理信息系統等新技術在城市規劃應用中的重要價值與巨大潛力。隨著工作的逐步擴展和深入，相信遙感、地理信息系統技術在北京規劃建設中必將發揮更大作用。中國規劃網北京9月8日電 參考文獻 1董光器.城市總體規劃：東南大學出版社.
2張偉,顧朝林.城市規劃信息技術開發及應用:東南大學出版社.
3陳述彭.城市化與城市地理信息系統.
4王春峰.用遙感和單元自動演化方法研究城市擴展問題:測繪出版社.
作者單位：北京市城市規劃設計研究院
(責任編輯：白雪松)
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