遥感测绘在监测城市发展领域的应用研究

摘 要：伴随着我国社会经济的快速发展，城市化发展步伐也不断加快，大量的人口开始涌入城市，城市发展形态也呈现出了新的特征。应用遥感技术可实现对城市形态与结构的精准化与高效化监测，通过遥感测绘所获取到的数据信息能够为城市的基础建设与相关要素发展提供重要的参考依据，这一应用领域同时也是目前遥感研究的一项重点内容。

关键词：遥感测绘 监测 城市 发展领域 应用

中图分类号：P237 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（b）-0133-02

遥感测绘技术在国民经济发展过程中发挥着越来越重要的作用价值。测绘即为针对自然地理要素亦或是人工建筑或相关设施的外观形状、空间位置及大小程度等属性开展测量工作。伴随着当前我国城市化发展进程的持续加快，城市发展领域也呈现出了越来越多元化的特征，为保障城市形态与结构的合理性，就必须要应用遥感测绘技术来监测城市发展领域，这同时也是目前城市拓展监测的主流发展方向。

随着目前我国城市化发展进程的不断推进，我国正从以农业为主的传统乡村社会转向为以工业与服务业为主的现代化化社会。在这一发展进程当中人口的流动与产业结构的变迁、土地与地域空间的变化将是其中的核心内容。随着城市发展规模的不断扩大、人口数量的增多，必定会在一定程度上对城市的发展方向产生直接性的影响。而要想对这一影响的结果做出精准预测，确保城市发展规划的合理性，对城市发展领域开展监测工作将至关重要。在此过程中遥感技术将是一项必须要应用到的监测技术手段[1]。

同时持续扩大的城市土地面积也是反映城市化发展现状的一项重要指标。城市土地面积的扩大是城市化发展直接体现在地理空间上的结果，导致土地空间格局和应用结构也不断朝建设用地的方向所发生着改变，这也一并导致了城市形态与结构的变化。基于城市土地面积的持续扩大而言，采用遥感技术来对城市土地面积的应用领域开展监测也是一项主要的发展趋势。

目前主流的遥感技术应用更加关注于测绘影像的高分辨率，具备有较高分辨率的遥感影像也开始被广泛应用在了城市监测过程中。对于遥感测绘技术的研究也更加重视技术方法与手段的先进性，且更突出自动化的监测技术，并重视监测成果的真实有效性，以便能够提供以更加精准且具有更高精度的测量结果，注重动态化性的测量监控，以便提供以最新的监测成果。城市形态和结构数据是监测城镇用地建设的一项关键性资料信息[2]。这一项数据信息内容对于掌握城市发展用地状况，保障城市发展规划的科学性，适当控制城市用地规模，确保城市发展的稳定性可发挥出无可替代的作用价值。

1 建立评价体系

搜集多个不同时相的遥感影像和有关辅助性资料信息，构建起具备有多个时相的高精度遥感影像计算机处理系统，以及与人工分析处理方式共同合作的城市边界自动化获取方法。在获取城市边界地理数据信息之时要先促成对最新时相城区的获取，而后依据时间次序分别实现对多项前时相的获取工作。基于这一前提下，同时参照当地的实际地理情况普查表对多个不同类型体系予以覆盖，通过人工处理与计算机系统自动化处理来共同完成对交互性影响信息的分析处理，以及借助于多项来源途径辅助解译技术，实现对城市规划区域内的高分率遥感影像信息的类型划分。建立起能够映射出城市形态与结构特征的指标体系，解读出城市的发展形态与结构改变情况，对城市发展趋势做出基本预测，综合城市土地资源管理实际应用需求及项目研究现状，做出合理性的规划建设，直至建立起一整套基于当前城市实际发展形态与结构状况的遥感监测机制[3]。

城市结构即为城市各项构成要素在地理空间当中的具体布设形式。基于地理空间与土地利用的层面来展开探讨，创建出城市用地结构、空间布局、景观格局、土地利用集约度等评价指标。土地应用结构是基于对土地利用的功能性角度来考虑的，对建设、生态、交通等方面的土地利用情况以及其他类型用地比例予以计算处理，并最终对土地利用结构配置是否合理做出准确评价[4]。现将城市形态与结构的主要构成分析如下。

1.1 城市形态

城市形态主要可概括为：（1）轮廓形态（集中式、条带式、组团式、放射式、散点式）；（2）几何形态（城区总面积、城市几何中心、城区各项面积占比）；（3）综合形态（城区紧凑度、城区分形维度）。

1.2 城市结构

城市结构主要可概括为：（1）用地结构（建设用地、生态用地、交通用地、其他用地）；（2）用地布局（不同圈层的各类功能用地分布、不同方位的各类功能用地分布、不同辖区的各类功能用地分布）；（3）景观格局（景观破碎度指数、景观干扰度指数、景观多样性指数）；（4）土地利用集约度（地均人口、地均GDP）。

2 数据收集与分析

获取城市边界地理信息数据，主要操作过程为[5]：（1）针对直角点密度特征图像选用大津算法实施聚类处理，将图像当中的单位像素点依据像素值分为两种类型，即城市与非城市两类；（2）针对城市类的遥感测绘图像像素实施4连通成分分析，对于所得到的连通成分实施栅格矢量化处理，使其成为城市测绘矢量图斑；（3）宏观性图像测绘所获取到的城市边界轮廓线，通常处于城乡结合部，在实际应用过程中还需依据地理空间建筑物特征及功能，利用人工解译及矢量编辑的方式来对边界线加以调整更正，达到更加精准化的边界测绘。

考虑到不同圈层的土地利用结构与年份改变情况会存在着一定的差异性，尤其是建设性用地、水体、灌木草地等土地性质较易发生外观特征改变。某市2010—2012年间的生态环境用地在12～16km以及16km之外的外部区域有明显扩大现象，在2012年的城市土地利用結构当中，16km以外的生态用地仅有8%，建设用地达到了92%。

在2012—2016年城市土地面积不断扩大的同时，用地结构也处于持续性的优化完善当中，其主要体现在建筑用地在距城市中心点的各圈层当中，其占比均有所降低，且生态用地及水体占地面积比例有所升高。在2016年的城市用地结构比例当中，16km之外的建设用地比已降至32%，同时在6～12km、12～16km区域内的建设用地占比也降低到了51%与50%，相较于2012年分别降低了16%与18%；并且，在这两圈层当中灌木草地的占比也有所升高，2016年的城市用地结构当中0～6km、6～12km、12～16km之外区域的灌木草地占地面积比例一次为18.5%、28.7%、35.9%、45.2%，相较于2012年提升了约6%、8%、22%、42%；水体占地面积的变化最为显著，尤其是6～12km、12～16km以及16km之外的圈层，与之所对应的土地占地面积比依次为16.2%、8.6%以及6.3%，相较于2012年分别上升了9.2%、5.8%以及6.3%[6]。

基于上文分析表明，该市城区面积向外延伸的趋势相对较为稳定，在2010—2016年，面积扩大了22.7km，市区面积年均扩张3.78km。其中在2014—2016年鉴，市区面积由104.25km扩大到了116.36km，增加了12.11km，略高于其他年份的增长幅度，年均扩张面积6.055km，年均增长率为5.81%。2010—2014年城市扩张速度相对较慢，年均扩张面积为3～5km间。

在城市发展的过程中要关注于不同区域当中的土地结构均衡化配置，而且，该市在长期发展过程中建设用地占比相對较高，而灌木草地、水体等面积占比相对较低，因此需增加一定比例的灌木草地与水体面积，提高广大市民的生活舒适性，提高生态用地建设比例，同时还要确保路网交通规划的科学性，确保土地利用率的合理性。因此预测该市的发展趋势，依据2010年、2012年、2014年、2016年该市各辖区内的建设用地、灌木草地、水体、交通用地及其他用地面积情况，确立出不同地表覆盖的模型结构。架设各种地表的面积覆盖率依据线性发展趋势所演变，经数据分析拟合处理后获得不同辖区地表覆盖类型线性增长预测模型，依据该模型便可得出相对应辖区在2025年所对应的不同类型地表覆盖面积比率，而后便可得到相关地表覆盖面积总共所占据的市区土地面积大小及市区辖区城区面积。其中灌木草地面积预期将会达到19.6%，水体占地面积预期将会达到16.2%，交通用地面积预期将会达到17.3%，建设用地面积预期将会下降值15.2%，其他用地面积预期将会达到31.7%。

3 结语

总而言之，伴随着相关遥感技术的持续性发展与创新，以及对于各种新型设备的广泛使用，使得测量工作也取得了翻天覆地的改变。将这些技术与设备应用到对城市形态与结构变化的监测领域内，将会起到至关重要的实践应用价值，对于合理规划城市建设布局结构意义重大。通过开展遥感测绘可收集城市发展的用地情况，这对于保障城市发展规划的科学性，控制城市用地规模，确保城市发展的稳定性有着极其重要的作用价值。

参考文献

[1]项皓东.从高分辨率遥感影像中提取道路信息的方法综述及展望[J].测绘与空间地理信息，2013，36（8）：202-206.

[2]李德仁，余涵若，李熙，等.基于夜光遥感影像的“一带一路”沿线国家城市发展时空格局分析[J].武汉大学学报：信息科学版，2017，42（6）：711-720.

[3]李玫萱，曾菲菲.遥感测绘技术在测绘工作中的应用探究[J].科技创新与应用，2016（13）：292.

[4]孙娜.基于遥感技术的城市发展变化分析[J].测绘与空间地理信息，2017（8）：118-120.

[5]郭晟.影像城市：智慧城市发展的捷径[J].中国信息界，2013（6）：80-86.

[6]陈慧，王小军.多源遥感影像及处理方法在城市发展普查中应用的对比研究[J].测绘通报，2014（11）：60-63.

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