地理國情監(jiān)測在城市發(fā)展變化中的應(yīng)用研究

高時雨

（廣東省國土資源測繪院，廣東 廣州 510500）

地理國情監(jiān)測是從空間的角度對地理信息進行采集、存儲、分析、理解及應(yīng)用的綜合性地理信息技術(shù)。應(yīng)用該系統(tǒng)可以獲取最為基礎(chǔ)的地表要素相關(guān)數(shù)據(jù)，然后結(jié)合區(qū)域的相關(guān)地理專題測繪數(shù)據(jù)進行對比和分析，從地理的角度對城市的發(fā)展變化情況進行綜合性的研究，從而了解和掌握城市的地理空間發(fā)展變化規(guī)律。地理國情監(jiān)測能夠從城市土地屬性和空間利用的角度出發(fā)，對城市的規(guī)劃建設(shè)進程進行動態(tài)化監(jiān)測與分析，通過必要的測繪圖形和統(tǒng)計數(shù)據(jù)能夠?qū)Τ鞘械陌l(fā)展情況進行綜合研判，了解城市邊界的擴張情況以及城市功能區(qū)的規(guī)模，同時還能夠更為詳盡細致地了解功能區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊湊程度，這對于判斷城市可持續(xù)發(fā)展趨勢、城市土地資源利用率和城市土地利用結(jié)構(gòu)提供了必要的手段[1]。當前，伴隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，逐步建立了相應(yīng)的地理國情監(jiān)測平臺，在這個平臺上可以直接實現(xiàn)影像分析和模型制作，進一步拓展了地理國情監(jiān)測的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域[2]。

1 地理國情監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用概述

1.1 地理國情監(jiān)測系統(tǒng)的組成

地理國情監(jiān)測系統(tǒng)通過利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS、航空航天遙感系統(tǒng)RS、地理信息系統(tǒng)GIS以及現(xiàn)代測繪技術(shù)等綜合平臺來實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)地形地貌、水文水系、交通狀況和地表覆蓋情況等方面進行動態(tài)化的監(jiān)測。全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS利用衛(wèi)星形成的組網(wǎng)對地球表面或者是近地空間的任何地點進行觀測，同時為用戶提供全天候的三維坐標以及速度、時間等信息。航空航天遙感系統(tǒng)RS在高分辨率衛(wèi)星遙感影像資料采集方面發(fā)揮了巨大的作用，能更為精準地確定主要監(jiān)測區(qū)域和監(jiān)測要素，通過不同時期的遙感影像進行對比，提取變化信息，進而分析變化趨勢。地理信息系統(tǒng)GIS主要是由計算機硬件、GIS軟件、輸出與存儲設(shè)備、應(yīng)用分析程序等部分組成，可以對相關(guān)地理數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、運算、分析、顯示和描述。通過GNSS、RS、GIS三者相結(jié)合，能夠在實現(xiàn)對某個地理坐標精準定位的基礎(chǔ)上，生成并分析環(huán)境信息。目前，現(xiàn)代測繪技術(shù)已逐步實現(xiàn)信息化、科學(xué)化和標準化，同時先進測繪儀器的出現(xiàn)，如無人機、三維激光掃描儀等，能夠進一步提升測繪工作的便利性和精準性，提高了地理國情監(jiān)測水平。

綜上，地理國情監(jiān)測系統(tǒng)通過空間分析和量化分析，能夠?qū)σ欢螘r期內(nèi)相關(guān)地表資源以及地表覆蓋情況的變化趨勢、變化頻率、分布特征等進行數(shù)據(jù)差異化統(tǒng)計，根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果進一步分析各類資源要素、環(huán)境要素以及經(jīng)濟要素的發(fā)展變化規(guī)律，從而生成相應(yīng)的測繪圖形和研究報告[3]。

1.2 地理國情監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用前景

利用地理國情監(jiān)測系統(tǒng)能夠綜合反映一個地區(qū)的地理資源概況、城市規(guī)劃布局狀況、環(huán)境與災(zāi)害分布情況等。除了在城市規(guī)劃建設(shè)方面，地理國情監(jiān)測在國土疆域面積測量、地理區(qū)域劃分、地理國情信息完善等方面都發(fā)揮著非常重要的作用。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)與地理國情監(jiān)測系統(tǒng)的融合發(fā)展，我國也在逐步建立地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)云平臺，通過第一時間掌握和獲取時空數(shù)據(jù)，并進行相應(yīng)的數(shù)值模擬，可以更為精準地提取相關(guān)信息，并且制定更為科學(xué)和可靠的系統(tǒng)解決方案。地理國情監(jiān)測云平臺的應(yīng)用，還可以在應(yīng)對生態(tài)環(huán)境變化和氣象災(zāi)害等方面發(fā)揮重要作用，同時由于云平臺數(shù)據(jù)覆蓋的全面性，許多的功能還有待完善，包括跨領(lǐng)域數(shù)據(jù)檢索與共享功能、宣傳教育功能、科研功能等。

2 地理國情監(jiān)測在城市發(fā)展變化中的具體應(yīng)用

2.1 區(qū)域地表覆蓋數(shù)據(jù)收集

地理國情監(jiān)測可以用于對城市地表覆蓋數(shù)據(jù)的收集。隨著當前城市建設(shè)規(guī)模的擴大和人口密度的增加，城市地表要素也在發(fā)生實時的更新與變化。借助于地理國情監(jiān)測系統(tǒng)，利用高分辨率的遙感衛(wèi)星影像對城市地表覆蓋進行處理和分析，獲取相關(guān)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，更方便開展城市土地變更調(diào)查。通過這種影像獲取和數(shù)據(jù)采集相結(jié)合的方法，能獲取更為全面和準確的城市地表信息資料，如圖1所示。圖1對某區(qū)域的工程地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)、海洋地質(zhì)以及地下的礦產(chǎn)地質(zhì)進行了清晰的羅列，能更為明了地掌握該區(qū)域地表覆蓋情況及變化規(guī)律。

2.2 城市建設(shè)邊界演變分析

地理國情監(jiān)測還可用于對城市建設(shè)邊界的演變分析[4]。當前，城市在發(fā)展建設(shè)的過程中都會設(shè)定行政界線，不同的建成區(qū)域有著相應(yīng)的邊界，要想了解城市發(fā)展變化的過程中邊界的擴張或收縮情況，需要借助地理國情監(jiān)測系統(tǒng)中的遙感技術(shù)，采取先宏觀后微觀的方法，將現(xiàn)有的建成區(qū)邊界同之前的邊界進行空間分析，并疊加影像資料，判斷初始邊界和現(xiàn)有邊界的差異情況，這樣就能夠利用影像的光譜特征和紋理特征來提取當前城市建成區(qū)邊界的精細資料，并且完成對相關(guān)數(shù)據(jù)的修正，建立更為精準和完善的城市地理信息數(shù)據(jù)檔案。

圖1 區(qū)域地表數(shù)據(jù)類型

2.3 城市建設(shè)用地類型分析

地理國情監(jiān)測在城市發(fā)展變化的過程中，被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)用地類型的分析中。當前，城市的各功能正在不斷完善，不同功能區(qū)的土地利用率和利用屬性是不相同的，為了對城市的建設(shè)用地類別進行精準的普查和分析，同樣需要利用到地理國情監(jiān)測系統(tǒng)中的遙感技術(shù)與地理信息技術(shù)來完成對城市內(nèi)部用地結(jié)構(gòu)的精準提取，如圖2所示[5]。圖2中，借助三維模型分析和判斷當前城市內(nèi)部居住用地、公共管理用地、商業(yè)用地、道路交通等公共基礎(chǔ)設(shè)施用地以及工業(yè)用地的覆蓋和占比情況，通過對城市內(nèi)部用地結(jié)構(gòu)的調(diào)查，能夠更好地做出功能區(qū)的調(diào)整。

圖2 城市建設(shè)用地三維成像

2.4 城市用地規(guī)模及空間格局分析

地理國情監(jiān)測還被應(yīng)用于城市用地規(guī)模以及城市空間格局的分析。同上述應(yīng)用不同的是，城市用地規(guī)模和空間格局更多的是偏向規(guī)律和趨勢的分析，通過對城市建成區(qū)擴張面積變化、擴張強度變化、擴張速度變化以及緊湊度變化的具體數(shù)值分析，判斷當前城市是處于迅速擴張階段還是處于內(nèi)部填充階段。如果城市空間處于擴張階段，土地可開發(fā)利用程度較大，可以提升城市基礎(chǔ)設(shè)施用地、居住用地、道路交通用地的占比，同時提高綠化用地占比，促進城市發(fā)展。

3 結(jié)束語

要想提高地理國情監(jiān)測在城市發(fā)展變化中的應(yīng)用水平，就要根據(jù)地理國情監(jiān)測報告的分析結(jié)果來對城市的發(fā)展規(guī)劃提出相應(yīng)的建議。比如，在資源環(huán)境承載力方面，通過地理國情監(jiān)測可以對城市的地表覆蓋結(jié)構(gòu)以及當前的資源環(huán)境分布狀況有明確的了解，從而劃定生態(tài)保護紅線，盡可能地抑制不合理的擴張，有效緩解人地矛盾，從而有助于城市的健康和可持續(xù)發(fā)展。再比如，根據(jù)地理國情監(jiān)測的結(jié)果，可以結(jié)合當前城市土地資源利用情況來提出節(jié)約化的用地策略，盡可能地提高內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊程度，更加重視內(nèi)部填充，合理開發(fā)城市周邊土地，實現(xiàn)城市的健康和可持續(xù)發(fā)展。

綜上，地理國情監(jiān)測對城市發(fā)展有著重要作用，為進一步提升城市規(guī)劃建設(shè)與管理水平，就要實現(xiàn)地理國情監(jiān)測技術(shù)的推廣與應(yīng)用。