ＧＩＳ和ＲＳ技術在城市綠地系統規劃方面的應用——以呼和浩特市為例

朱　巖　安慧君

摘要以呼和浩特市為例，探討了GIS和RS技術在城市綠地系統規劃方面的應用方向和模式，以及其應用過程和流程。

關鍵詞遙感；地理信息系統；綠地系統規劃

中圖分類號 TP391；TP79 文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）06-0267-02

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）發展到現階段，已經進入社會化應用階段，在土地利用、資源評價與管理、環境監測保護、交通運輸、城市規劃等許多領域都有應用。而遙感（Remote Sensing，RS）技術具有探測范圍大、資料新穎、成圖迅速、收集資料不受地形限制等優點，可以快速高效地獲取批量數據，已經成為地理信息系統的主要信息源與數據更新途徑。

RS與GIS結合，在空間數據獲取、分析處理方面具有顯著的優勢，已被廣泛地運用到農作物監測、礦產資源管理、城市規劃等領域，并產生了良好的效益與效率。在城市綠地規劃中，利用RS技術對綠地現狀數據進行調查采集提取，耗時少、精度高；在此基礎上進行GIS分析，從宏觀的角度掌握城市綠地環境的現狀，結合專業的評判標準評定當前的環境等級，并運用空間分析模式提出相應的改進方案，完成城市綠地規劃目標。

城市綠地作為人工與自然耦合的城市景觀之一，是城市中保持自然景觀，或是自然景觀得到恢復的地域，也是城市中唯一接近自然的生態系統，它對改善城市生態環境，滿足居民游憩、身心再生和鍛煉具有不可替代的功能[1]。然而隨著經濟的高速發展，城市化水平日益加強，城市用地也顯得極為緊張。因而在有限的土地資源上實現城市綠地的空間結構優化和合理布局，使綠地充分、有效地發揮其生態、社會和經濟效益就顯得尤為重要。因此，在城市規劃中把城市綠地規劃作為總體規劃的一項重要內容，制定出城市各類綠地的用地指標，確定主要風景區公共綠地、專業綠地和防護綠地的用地范圍，合理安排整個城市的綠地系統，并以此作為城市綠化詳細規劃和城市建設管理的依據[2-3]。

呼和浩特市地處內蒙古自治區中部，地理坐標位置為東經110°46′~112°18′，北緯39°35′~41°23′。呼和浩特市是內蒙古自治區的首府，是北京向西部地區輻射、轉移推進過程中的第1個省會城市，肩負華北與西部聯系、承東啟西的區位作用。2003年呼和浩特市城市發展戰略對呼和浩特的城市定位為：“內蒙古自治區的首府和政治、經濟、文化中心；中國向蒙古國和俄羅斯聯邦開放的橋頭堡城市；西部大開發的門戶城市，我國中西部地區承東啟西的重要節點；國家級歷史文化名城，蒙古族文化的中心，蒙古族歷史和傳統的代言人，展示蒙古族風情的窗口”。

由于呼和浩特市近幾年社會經濟的快速發展和城市化進程的加快，綠地系統規劃和綠地建設滯后于社會發展和城市化進程，呼和浩特市原有的城市總體規劃和城市綠地系統規劃已不符合目前社會經濟發展和城市建設的需要，綠地系統規劃理念滯后，原規劃控制的綠化用地在迅猛擴展的城市建設中已顯得十分缺乏。建設布局合理、生態健全、功能完善、景觀優美的城市綠地系統，形成具有民族文化特色的生態園林城市，重塑“綠城”形象已迫在眉睫。

1RS技術在城市綠地現狀調查中的應用

RS調查是綠地調查的基礎。RS解譯后形成的影像圖既是判讀區劃的基本圖，也是地面調查的基本圖之一。因此，RS解譯成果直接關系到綠地調查質量和工作效率[4]。RS調查先后要經過如下過程：

（1）數據查詢。查詢調查區域時相最新、質量最好、比例適中的RS數據。通過大量篩選與比對，確定RS數據的種類與時相。

（2）圖像處理。利用呼和浩特市地形圖，對照Quick Bird圖像進行控制點的選取，然后對Quick Bird圖像進行幾何校正和鑲嵌處理。

（3）影像分析。該項目需明確判定RS影像上與綠化工作有關的面狀要素和線狀要素。下面首先討論面狀要素的操作指標。最小制圖單元的面積確定需要考慮下面3個要求：①在作業中易于處理，輸出到圖紙上清晰可辨認；②能夠表達地形的基本特征；③在項目費用和提供的信息精確度之間取得平衡。線狀地物是指寬度小于100m、影像寬度小于3個像元、長度大于200m的有關地物，在影像上用單線標出，主要有主防護林、副防護林、護路林、護堤林、鐵路、公路、河流等。

（4）地面現狀調查。根據疊加地形圖上的RS解譯出的綠地信息圖，分街道、單位、綠地逐塊深入現地進行調查，調整確定綠地地塊界線，對圖上界線定位不易確定的，輔助使用CPS、皮尺等工具進行定位和確定綠地地塊多邊形長度，在現地用手提電腦現場及時修定界線，修正綠地類型。用圍尺測量調查喬木平均胸徑、目測平均樹高等，調查樹木生長狀況。同時分不同綠地類型調查各項因子記載填寫在各類調查卡片上。對于RS無法判讀的面積較小（或點狀）的綠地、立體綠化、名木古樹實行現地調繪或定位記載。

（5）圖像解譯。在地面調查完成后、開始RS圖像解譯前，要根據實地調查情況，結合影像特征，建立圖像判讀標志。建立判讀標志實際上也是圖像解譯過程的一部分，而且是重要的一個步驟。圖像判讀標志建立以后，在ArcView軟件環境下，以人機交互的方式進行圖像解譯：①面狀要素解譯。利用ArcView軟件對柵格數據和矢量數據的綜合處理能力和數據分層管理功能，建立矢量數據層，以人機交互方式，在計算機屏幕上進行綠地判讀勾繪面域。然后根據影像的判讀標志（如色調、形狀、位置、大小、陰影、紋理等）及其他間接標志和專家經驗，結合其他參考資料確定圖斑屬性。②線狀要素解譯。線狀地物要素在計算機屏幕上用中線標出，并確定屬性。

（6）統計計算。將人機交互解譯完成的判讀成果生成矢量專題圖層，由ArcView的.SHP格式文件，轉換成Arc/Info能夠接受的Coverage格式，進行圖形編輯，再建立拓撲關系，進行綠地面積統計計算。面狀要素的面積可以直接由拓撲關系得到。線狀要素的長度也可以直接由拓撲關系得到，再結合野外實地量測和航片量測的林帶寬度，進行林帶面積計算。

（7）建立數據庫管理系統。將調查工作結果以制圖方式輸出，同時將統計計算結果匯總到數據庫中，并建立數據庫管理系統[5]。

2GIS技術在綠地規劃后期中的應用

GIS技術在綠地規劃后期中的應用主要表現在這些方面：用GIS的理論對各種數據進行組織，將綠地專題數據和基礎地理信息數據組織存放在數據庫中，并以合適的坐標系統進行定位；為了保持信息的完整性，對區域中的每一類專項要素都要進行接邊處理，并且對提取的信息要進行反復核查糾錯工作，以保證信息的準確性。

（1）綠地信息分類與編碼。按照國家標準將綠地分為公共綠地、附屬綠地、生產綠地、生態綠地、防護綠地、居住綠地、道路綠地、農田以及綠地中的房屋等類。依據國家建設部《城市綠化規劃建設的規定》，城市綠地覆蓋可采用2級分類體系，第1級按其功能和用途劃分為6大類，第2級按其性質在第1級的基礎上共分為20小類，依此分類體系可確定每一類別的編碼表。這樣，對所提取的信息可按此標準分類與編碼。

（2）綠地面積量算。在數據整理完畢之后，應用地理信息系統軟件，對數據進行分類統計和分區統計[6]。

3基于Quick Bird影像的呼和浩特市綠地系統規劃

Quick Bird高分辨率RS數據具有多傳感器，能夠提供高分辨率的全色波段和多光譜數據，通過一定的數據融合方法，可以得到分辨率更高的多光譜數據，色彩信息也更加豐富[7]。進行綠地信息解譯時，不僅可以很清晰地勾繪出綠地的邊界，還可從影像上判斷出綠地的植物結構（喬、灌、草）。解譯出的綠地邊界和面積經綠地項目檢查組復核，調查面積精確度達到95%以上。依靠傳統的現地勾繪，由于城市道路、建筑的復雜性，在短時間內無法達到這樣高的精度。

在調查過程中結合實際情況、Quick Bird高分辨率RS數據和呼和浩特市1∶25 000萬地形圖，建立城市綠地分類體系及解譯標志；然后對RS影像進行圖像處理和目視解譯，得到城市綠地分布圖；再應用ArcView、ArcInfo等地理信息系統軟件對研究區的綠地面積、綠地覆蓋率和分布格局進行分析計算；最后根據數據結果制定出相應的規劃方案。

結果顯示，城市現有各類綠地總面積3 308.5hm²，城市綠化覆蓋率為26.10％，綠地率為24.51％，人均公園綠地面積8.51m²。呼和浩特市市區有綜合性公園8處、專類公園4處，公園綠地總面積439.5hm²；游園廣場32處，面積120.1hm²；街旁綠地53處，面積282.3hm²；社區游園95.7hm²。生產綠地13處，總面積431.5hm²；防護綠地2處，總面積210.0hm²；附屬綠地面積1 507.3hm²；道路綠地面積222.2hm²；其他綠地258.3hm²。

呼和浩特市現有的各類綠地由于綠地規模不夠、服務半徑不合理、服務設施不完善、管理不到位，綠地的利用率普遍較低。公園綠地不能滿足市民日常休憩需要；生產綠地的生產和利用能力低下，僅能為城市園林綠化提供20％左右的商品苗木，遠遠低于國家規定的相應標準；附屬綠地面積不夠、質量不高，園林式達標單位較少；防護綠地、其他綠地已規劃建成的面積有限，不能很好地為改善城市生態環境發揮其應有的功能和作用。

4結語

（1）基于RS技術的數據精度高、時間周期短，并可在同一地區方便地獲得不同時段的像片，以便數據的更新。同時可獲取城市綠地的分布格局特征、變化趨勢等信息，從而為城市綠地系統的規劃提供宏觀性指引。GIS和RS技術的結合運用，具有信息獲取及時準確、成圖快、數據利用度高、處理效率高、規劃客觀等明顯的優點，此項技術先進可行，能節約大量人力和物力，從而產生多方面的效益[8]。

（2）利用先進的GIS和RS技術對呼和浩特市進行城市綠地系統規劃。對現有的綠地進行優化、管理，制定城市綠地系統的發展方向和目標，使城市綠地成為城市結構中的自然生產力主體，并在改善城市生態環境質量、美化市容、調節城市生態平衡中發揮重要作用。

6參考文獻

[1] 梁明，趙小平，王亞娟.園林規劃設計[M].北京：化學工業出版社，2006.

[2] 周文佐，潘劍君，劉高煥.南京市城市綠地現狀遙感分析[J].遙感技術的應用，2002，17（1）：22-27.

[3] 徐新良，莊人方，張樹文，等.運用RS和GIS技術進行城市綠地覆蓋調查[J].國上資源遙感.2001（2）：28-33.

[4] 方懿.Quick Bird遙感影像在綠地調查中的應用[J].四川林勘設計，2006（3）：49-51.

[5] 孟昭山，楊士偉.衛星遙感技術在城市綠地調查方面的應用[J].東北測繪，2003（2）：54-56.

[6] 石雪冬，李敏，張宏利，等.遙感技術在廣州市城市綠地系統總體規劃中的應用[J].測繪學，2001，26（4）：42-44.

[7] 海軍，包玉海.快鳥高分辨率遙感數據在呼和浩特市賽罕區綠地調查中的應用[J].內蒙古師范大學學報（自然科學版），2007（3）：208-211.

[8] 閆利，劉繼琳，林宗堅.利用數字化彩紅外影像進行城市綠化覆蓋調查[J].遙感信息，1999（3）：24-30.