遥感信息资源整合及在北京城市规划中的应用研究
摘 要:本文就城市规划设计研究中涉及到的数据源作了概述,重点介绍了基于新技术进行的遥感信息资源整合及遥感动态监测在城市规划中的应用研究, 为利用新技术与城市规划结合研究城市问题探讨了一条具有实用性、可操作性的技术途径。
关键词: 遥感资源整合 城市规划 用地动态监测
[Abstract]: This paper gives a clear presentation of the data resouces relevant to the research of urban planning and design, enumerates some applications of new technologies such as comformity and dynamic inspection on remote resources into urban planning, and discusses an operable way to use new technologies into the study of city problems.
[Key words]: Comformity of Remote Resources Urban Planning
一、引言
城市是个复杂的系统，它既是一个复杂的生态系统，又是一个社会、、复合的系统，而且决非这几部分简单的叠加，而是的复合与综合。有数据显示，截至2002年我国的设市城市为668个，城市化水平为30.9%，预计20年以后全国城市将达到1000至1100座。城市化进程加快，要求我们充分利用数字化信息处理技术和通信技术，将城市的各种数字信息及各种信息资源加以整合并充分利用，从而使城市规划具有更高的分析能力和准确性，使我们以科学的管理模式和科技创新行动实现城市持续。
遥感、地理信息系统（GIS）技术伴随着机技术的飞速发展，在城市规划领域的数据整合、数据应用方面正发挥着越来越大的作用。在这种形势下，我们研究分析了规划设计研究单位在日常工作及应用GIS技术时，所涉及到的各类数据源，重点将现有的遥感数据进行整合，并开展了一系列遥感数据在城市规划中的应用研究工作，为利用新技术与城市规划结合研究城市问题，探讨了一条具有实用性、可操作性的技术途径。
二、遥感数据源整合分析
2.1城市规划设计研究涉及的数据源
地理信息系统作为信息网络中的一员，在我国部分城市的城市规划管理、基础设施建设等方面所取得的相当显著的社会与经济效益，彰显城市地理信息系统已成为城市发展中不可或缺的一部分。它不仅用来收集、存储、检索城市发展过程中的过去和现状，更重要的是可以用来辅助城市发展的评估、规划和决策，模拟和预测城市发展的未来。为此，我们的数据梳理、整合工作基本上是围绕建立GIS数据库展开的。根据我们的调查、分析，城市规划设计研究部门对数据的需求有别于规划管理部门，大致可以分为如下几类：
l 基础地理数据库
l 基础专题数据库
l 规划基础数据库
l 现状基础数据库
l 规划专题数据库
l 遥感解译数据库
l 社会经济统计数据库
l 规划档案数据库
l 规划法规、细则库
l 辅助规划设计符号、线型库
l 多媒体数据库
······
上述内容从数据格式上可以分三类，即：矢量数据、文本数据、栅格数据。详见下图
现阶段我们重
2.2遥感数据源整合分析
2.2.1遥感数据的适用范围
根据遥感平台高度的不同，通常将遥感分为卫星遥感和航空遥感，所获取的信息亦分为卫星影像和航空影像。遥感用途的大小不是以分辨率的大小来决定的，而是取决于研究对象，要解决什么问题。对于不同应用的目的，要求概括程度不同，选择的地面分辨率也完全不同。
千米级(1000～5000m)的宏观现象如大陆飘移等，多属全球级巨型环境特征，采用气象卫星便可解决问题。资源调查、环境质量评价、城市用地变化监测等多属国家级、省级的大型环境特征，大致相当于百米级(80～100m)范畴，陆地卫星空间分辨率可以保证。中型环境特征如作物估产、林火、污染监测等，一般在50m以下区域范围内，采用陆地卫星资料加上SPOT卫星图像便可进行工作。小型环境特征如港湾、水库等具体的工程建设、城市发展规划等，一般在5～10m的地区范围内，SPOT卫星图像尚可以做一些工作，但主要靠高空间分辨率卫星图像和航空像片来进行工作。
点开展了遥感数据的整合与应用工作。
2.2.2遥感数据在北京城市规划中的应用回顾
遥感在城市规划中的应用可分为二个层次。
第一层次解决影像数据在规划中的日常应用。如将影像图作为现状调查的基础图件，在城市总体规划、分区规划、控制性详细规划及工程规划中应用，以减少现状调查的盲目性及线划图过时带来的偏差；也可制作大型彩色挂图及专题或局部地区彩色挂图为各级部门的管理、决策、宣传提供直观材料。
第二层次解决规划专题研究与新技术应用的需要。如，利用影像信息源内容丰富，综合性强，结合机图像处理技术的新，分类提取影像信息，进行专题应用研究, 为城市可持续发展研究、动态监测城市发展变化研究等提供依据，为城市规划信息系统的建立、更新提供基础数据源。
北京市城市规划设计研究院开展遥感应用工作多年，积累了大量的基础资料和研究成果。北京市1983年开展的第一次航空遥感综合调查密切结合城市问题，结合规划需要，为今后广泛应用遥感技术奠定了基础。
1989年进行的第二次航空遥感综合调查又有新的突破。制作的系列正射影像图不仅为规划人员提供了现状信息，而且为1993年北京城市总体规划修订及时提供了各类用地现状数据，为总体规划的顺利编制提供了数据基础保障；利用正射影像图对绿化隔离带的解译、量算，提供了至1989年时隔离带内的绿地、被侵占绿地、粮田等最客观数据，为有效保护绿地与城市生态环境提供了依据；利用房山区土地利用现状解译图及Genemap地理信息系统软件进行的县域规划研究，为今后广泛应用与深入探讨积累了技术方法。
由于受当时技术设备条件和技术手段的局限，未能充分应用遥感、计算机技术生产出满足城市规划和其它工程控制要求的数字式大比例尺影像成果，使遥感成果在建库和应用等方面受到影响。
随着计算机和遥感图像处理等技术在理论上的新突破及在技术的可用性、性等方面的极大进展，为遥感进一步深入应用提供了条件。
2.2.3遥感数据整合及数据库建设
对遥感数据的整合工作，我们从两个方面进行：一是对资料本身的整合入库；二是从应用角度出发，对数据进行梳理、整合。
我院积累的大量遥感资料为规划设计、研究提供了不同年代的详尽的基础信息。但由于技术原因，存在着坐标系不统一，难以进行比较分析等问题。
通过我们对历年散在的卫片、航片资料进行几何纠正、坐标转换等数据整合工作，将坐标统一到北京地方坐标系并建立相应的遥感数据库，方便了规划人员的数据使用，发挥了遥感资料现势性、连续性的特点，为规划人员提供了具有可比性的基础信息，有利于分析比较不同时期的城市用地变化情况。同时，数据库的系统性、完整性为长期开展这项工作也奠定了良好的基础。
结合我院规划工作现状，对遥感数据在规划应用层面的整合，主要集中在三个方面：首先为规划设计提供基础底图；其次为规划专题研究提供基础信息；再次为院内局域网快速浏览影像图提供基础保障。
根据上述原则，我们建立了遥感数据库，并利用图像处理软件、GIS软件结合规划需求，进行数据分析、应用。
一、遥感数据应用研究
3.1目的和意义
自改革开放后历经二十多年，城市建设日新月异。北京作为的首都，在城市自身建设不断发展的同时也面临众多的城市问题。特别是一九九三年《北京城市总体规划》实施以来，尽管统计数据表明，城市建设用地不断增加，但是地理位置不够明确。城市空间发展态势如何？北京周边地区近十年来用地又是如何发展变化的呢？目前急需将统计数据和地理位置对应起来。
遥感信息真实地记录了当时的城市用地现状。利用历年遥感资料，采用当今最新遥感、地理信息系统技术，一方面可以研究分析北京城市及其周边地区的发展、变化进程，为规划研究提供部分基础资料；另一方面可以为今后动态监测城市发展，及时发现规划执行过程中的问题，为可持续开展这项工作，探讨一条具有实用性、可操作性的技术路线。与此同时，也可以为今后如何向规划人员推广普及应用GIS系统平台查询、统计基础地理信息，叠加、分析城市用地发展趋势，储备技术力量；为日后分区域、分阶段建设各类规划信息数据库及各类子系统积累经验。
3.2遥感应用研究思路
根据遥感影像的适用范围，并结合城市用地区域的不同规划深度，我们将北京的用地规划研究分为三个层次，即旧城（约62平方公里）、规划市区（或扩大到六环路，约2280平方公里）、全市域（约16800平方公里）。旧城用地研究适于采用航空影像或高分辨率的卫星影像，六环路内的用地研究适于采用中或高的分辨率卫星影像，如2.5米分辨率的影像，由于目前控规深度的规划研究范围不断扩大，我们考虑这一区域的遥感资料也采用航空影像或高分辨率的卫星影像，如0.6米快鸟影像。而全市域的用地研究则宜采用10米或15米分辨率的卫星影像进行大区域的宏观研究。北京周边地区俗称大北京地区采用30米影像足以。
遥感应用研究总体框架
依据遥感数据的适用范围及城市规划的不同阶段要求，我们建立了能够保证数据更新的遥感应用研究体系，并进行了以下一系列应用研究工作：
（1）配合战略规划，进行了《京津冀（大北京）地区建设用地遥感动态监测信息系统应用研究》；
（2）配合总体规划，进行了《北京市域建设用地遥感动态监测信息系统应用研究》；
（3）配合控制性详细规划层面的研究，进行了市区范围的用地及经济分析
3.3遥感应用研究范例
3.3.1北京市城市空间战略规划
南到吴桥；西起阳原，东至秦皇岛。总面积约17万平方公里，涵盖北京、天津全部区域，涉及河北省大部分地区，并将山东省的德州地区包含进来。
应用GIS软件可以获得以下几种类型的数据统计、分析图：
1． 大北京区域2002年人口状况分布图
2． 大北京区域平原区、山区分布图
3． 大北京区域2002年现状各类用地分布图
4． 北京、天津辐射范围示意图
5． 大北京区域1991年-2002年城市建设用地增量示意图
6． 北京与周边主要城市间距离示意图
7． 大北京区域2002年现状机场、港口分布图
8． 大北京区域1991年、2002年现状道路分布图
9． 大北京区域1991年-2002年道路增长示意图
10． 北京区域1991年、2002年现状铁路分布图
3.3.2北京市城市总体规划修编
3.3.2.1北京市域建设用地增长趋势分析
在配合北京市总体规划修编的项目中，我们以遥感、GIS为技术支持，以遥感影像解译现状用地图为基础，动态监测了北京市自1986年以来，每五年的用地变更状况，客观反映了城市建设用地膨胀的真实状况。
2001年用地现状图
2001年市域总用地： 16389.13 KM2
2001年市区总用地： 1069.73 KM2
2001年市区建设用地： 660.711 KM2
2001年市区城市建设用地： 640.7 KM2
2001年市区建设用地： 21.01 KM2
2001年卫星城城市建设用地：234.323 KM2
2001年乡中心建设用地： 47.01 KM2
2001年建制镇建设用地： 46.13 KM2
中心镇建设用地： 52.295 KM2
3.3.2.2北京市域状况分析
1986年道路总长度： 5364.9 KM
1986-1991年增加道路： 1127.2 KM
1991-1996年增加道路： 719.7 KM
1996-2001年增加道路： 451.9 KM
86-91年增长的道路中：
路宽10-30米 503.4 KM
路宽30-45米 402.2 KM
路宽>45米 221.7 KM
91-96年增长的道路中：
路宽10-30米 348.8 KM
路宽30-45米 264.2 KM
路宽>45米 106.7 KM
96-01年增长的道路中：
路宽10-30米 97.4 KM
路宽30-45米 215.8 KM
路宽>45米 138.7 KM
3.3.3市区用地现状、指标数据分析
3.3.3.1北京市区
我们将现状用地结合一系列的社会经济数据库（摘自2002年北京市区统计年鉴），进行了一系列的分析：
GDP指标分析
3.3.3.2旧城地区
旧城道路分析
区名 | 总占地面积 （平方公里） | 道路长度 （公里） | 道路密度 (公里／公里2) | 胡同长度 （公里） | 胡同密度 (公里／公里2) |
东城区 | 18.10 | 197.27 | 10.90 | 141.90 | 7.84 |
西城区 | 197.27 | 147.28 | 11.24 | 92.61 | 7.07 |
崇文区 | 10.90 | 110.25 | 9.37 | 75.92 | 6.45 |
宣物区 | 141.90 | 202.66 | 11.66 | 137.46 | 7.91 |
分析结论：
l 旧城胡同占道路长度的比例非常大；
l 旧城胡同在东、西城的总长度与道路密度高于崇文区和宣武区。
四、 结束语
遥感、地理信息系统的研究应用在我院已开展了很多年，近年来我们首次系统利用遥感技术、GIS技术搭建辅助城市规划编制、分析、研究及管理的专用技术平台，在利用新技术与城市规划结合研究城市问题领域提出了系统框架与理论方法并使之附注于规划实践，具有的一定开创性。首次进行工程性的遥感信息资源整合，并将大范围的用地信息应用遥感解译，利用通用地理信息系统软件建数据库、进行初步统计、分析，为如何将遥感、地理信息系统应用于规划需求进行了较为成功的技术层面探讨，为如何更紧密结合规划应用发挥更大的效益积攒了经验和教训，为今后持续开展这项工作奠定了基础。
通过我们所做的研究工作，我们深切体会到遥感、地理信息系统等新技术在城市规划应用中的重要价值与巨大潜力。北京作为正向国际化大都市迈进的特大型首都城市，伴随2008年奥运会的胜利申办，必将发生巨大变化，在机遇面前我们更应冷静地思考，如何在城市大的同时保证城市机能的有效运转——如何有效控制城市人口膨胀，如何进一步改善首都生态环境，如何更好地延续文脉......，这一系列问题需要我们深入研究。在今后的工作中我们会逐步扩展深入到北京规划市区、北京旧城等地区微观研究北京城市发展的内在，相信遥感、地理信息系统技术在北京规划建设中必将发挥巨大作用。
五、
1．《城市总体规划》 董光器 东南大学出版社
2．《城市规划信息技术开发及应用》 张伟 顾朝林 东南大学出版社
3．《城市化与城市地理信息系统》 陈述彭
4．《用遥感和单元自动演化方法研究城市扩展问题》 王春峰 测绘出版社