Google earth支持下的城市綠地系統研究

摘 要:本文以廣州市中心城區為例，運用Google earth和GIS技術，以最新的Google earth影像為主要數據源，利用遙感圖像處理軟件Erdas對影像進行處理，在MapGis軟件的支持下提取城市綠地信息并進行編輯，建立綠地系統信息數據庫，并統分析廣州中心城區綠地系統類型結構與空間分布格局，擬為城市生態環境建設提供參考與借鑒。

關鍵詞:Google earth 綠地系統GIS RS 廣州市

中圖分類號:X1文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0128-02

隨著地理信息技術的發展，國內外運用遙感(Remote Sensing)和地理信息系統(Geographic Information System)技術，已擴展到測繪、國土、環保、交通及城市規劃等許多領域。如余前、徐文輝、董仁才、曾春潤、郭恒亮袁東升等多位學者[1～6]運用地理信息技術對綠地系統進行調查，數據采集和影像處理，規劃，景觀分析等，運用RS和GIS技術對綠地系統數據采集、調查和研究具有覆蓋范圍廣、耗時少、精度高等優勢，近十年，Google Earth在多個領域應用得到推廣，不少學者將Google earth技術與RS、GIS技術結合，對城市系統、教學實踐、教學研究、模擬。該技術得廣泛應用，一方面提供了有利的軟件平臺，另一方面也使人們意識到這軟件對教學、模擬、科學研究等方面的重要作用[7]。本文試運用Google earth與RS、GIS技術結合，對廣州城市綠地系統分布進行探討，擬為城市綠地系統的深入研究提供參考和借鑒。

1 研究范圍及地理環境特征

本研究以廣州海珠區、越秀區、荔灣區三個中心城區為例，三區面積185.67km2，常住人口328.34萬人，人口密集，用地緊張，人口數量與綠地面積矛盾突出。選擇這三區作為研究對象，主要考慮到Google earth上截取影像分辨率高，綠地通過肉眼判讀解譯相對容易，影像獲取操作性強，另外Google earth網絡截圖的軟件較少且允許截圖范圍有限，網絡速度等因素。

廣州瀕臨南海，地處南亞熱帶季風區。地勢東北高、西南低，依山傍水，北部和東北部是山區，南部是珠江三角洲沖積平原。屬南亞熱帶季風氣候，高溫多雨、干濕季明顯，水熱條件優越且同期，很利于植物和農作物的生長。地帶性植被為南亞熱帶季風常綠闊葉林，土壤為磚紅壤性紅壤，優越的自然環境使生物種類繁多，生物多樣性顯著，植物生長迅速，生物循環和物質循環較快，由于人為活動的影響，目前天然林極少，山地丘陵大都是次生林和人工林，城市主要為人工植被。

三區大部分屬廣州老城和中心區域，越秀區2005年4月28日，由東山、越秀二區合并而成;整合后的區域面積為32.82km2，人口為114萬，人口密度高34735人/km2。越秀區文化旅游功能突出，文化旅游景點多，基礎設施完善，樓宇密度高。荔灣區與越秀區同時由原荔灣、芳村二區合并而成，調整后的區域面積62.4km2，人口70.54萬，部分地帶屬老城區，大部分地帶毗鄰廣州繁華中心，區位得天獨厚，為珠江東、北岸，交通樞紐，廣佛都市經濟圈交接帶。海珠區面積90.45km2，常住人口143.8萬，是一個為珠江前后航道環繞的綠島區，四面環水，素有廣州“南肺”和“海上明珠”之美稱。城區功能正實現由傳統工業區向現代商貿服務業、高新技術產業和生態旅游業協調發展的現代化中心城區轉變。工廠搬遷后，城區人口密度加大，商住建筑林立。

2 研究的主要技術、方法和步驟

2.1 主要技術

本次主要運用Google earth，遙感和地理信息技術，Google Earth版本是2007年9月，新發射的“WorldView I”衛星由Google Earth地圖服務商DigitalGlobe開發提供的免費版，Google Earth與現有的“QuickBird”衛星相配合，提供的圖像非常清晰，城區分辨精度達到0.5m，搜集范圍達60多萬km2的區域范圍，是城市各類綠地信息提取的數據源。

2.2 方法與步驟

2.2.1 資料收集

收集相關綠地資料是綠地系統研究的首要步驟，首先截取Google earth影像，收集包括用于幾何校正參照的遙感數據以及大量的非遙感數據，廣州市行政區圖、地形、綠地建設、人口、面積等等相關的輔助信息。然后，選擇參考我國城市綠地系統的分類標準。我國城市綠地系統分類標準很多，本文主要采用的是中華人民共和國建設部2002年9月1日通過實施的《城市綠地分類標準》，即把綠地分為公園綠地、生產綠地、防護綠地、附屬綠地、其他綠地五大類。

2.2.2 信息獲取

本研究包括Google earth影像獲取與并接，運用GEtScreen軟件，在線打開Google earth，運用GEtScreen截屏工具，選取研究范圍，選定一個截屏高度，兩點定位截屏，因為數據量較大，因此分割成幾幅影像，然后用ERDAS IMAGE軟件的圖像拼接工具，對下載后的多幅影像，進行拼接，或用Adobe photoshop軟件，實現影像的拼接。拼接前先將Google eardas的jpeg格式影像轉換為shape格式，同時生成DBF數據。

2.2.3 圖像預處理

本文對源數據采用幾何精校正方法，根據幾何精校正的原理和步驟，利用 ERDAS遙感影像處理軟件，選取了已知坐標信息和投影系統的廣州市2005年TM影像作為參照，對Google earth進行影像校正，使之與校正好的廣州市行政邊界矢量圖的坐標、投影系統一致。為保證幾何校正的精度，控制點的選擇盡量分布均勻，且覆蓋整個研究區域，最后算出控制點平均誤差距離為01372個像元，符合誤差在1個像元之內的預定期望，完成校正。

2.2.4 數據庫建立

根據影像判讀，圖像校正和圖像配準的數據資料，運用MapGis提取出來的綠地信息，包括綠地范圍、類型、圖斑面積，所屬區域等綠地斑塊屬性數據，通過格式轉化成shape格式，同時生成DBF數據，然后對數據進行篩選，排列，建立信息數據庫。用ArcGis打開，在綠地信息數據庫中已轉換成shape格式的文件，并賦予坐標和投影。

3 廣州城區綠地系統特征分析

3.1 綠地指標分析

從數據庫信息和相關輔助資料統計表明:三區綠地面積54.327km2，平均綠化覆蓋率29.26%，人均綠地面積16.55m2/人，人均公共綠地1.7m2。廣州市政府經過多年的努力，綠化覆蓋率比95年的24.52%有較大的提高。綠地面積、綠地率、人均綠地、人均公共綠地指標在三區中存在較大的差異。綠地面積、綠地率為海珠區最大，分別為27.988km2，(30.94%)越秀區最小分別為7.777km2、(23.70%)，荔灣區居中，分別為18.562km2、29.75%;海珠區比例較高的綠地率是生產綠地和防護綠地占有相當大的比重;人均綠地面積是荔灣區(26.31m2/人)>海珠區(19.46m2/人)>越秀區(6.82m2/人)。其主要原因是現有的荔灣區是原荔灣與芳村區合并而成的區域，綠地面積總量大，人口密度低，所以人均綠地面積大;越秀區是原東山和越秀區合并而成的老城區，建成區土地都是歷史時期發展起來的商住用地，設施完善，人口密度高，用地緊張，寸土寸金，綠地面積有限，因而人均綠地面積小。

3.2 綠地類型結構分析

三區五類綠地面積共54.327km2，，綠地類型結構以生產綠地和附屬綠地居多，分別為15.382km2和13.611km2，公園綠地面積最少，只有5.446km2，防護綠地和其他綠地居中，分別為10.598km2和9.291km2。其中公園綠地主要集中在越秀區;生產綠地主要分布在荔灣區和海珠區邊緣地帶，附屬綠地則主要分布越秀區、海珠區西周以及荔灣區東北與越秀區接壤的地方;防護綠地在各區分布比較均勻，而越秀區比重相對較小;其他綠地絕大部分分布在海珠區的東南部，少量分布在荔灣區，越秀區基本無其他綠地類型。

從三區綠地類型結構比較看，海珠區各類綠地面積排序依次為:其他綠地>附屬綠地>生產綠地>防護綠地>公園綠地。(見圖1)

其他綠地面積最大，為8.434km2，占綠地總面積的29%，主要由海珠區東南部瀛洲生態公園和環城高速東段附近的萬畝果園組成，附屬綠地和生產綠地面積相對較大，分別占綠地總面積的25%和24%，主要由居住小區，校園，工廠、單位等環境綠地組成。生產綠地主要由城郊一些蔬菜種植園地，果樹種植園地等組成。公園綠地面積相對較少，僅占綠地總面積的6%，由曉港公園、琶洲會展中心附近的公園綠地組成。

荔灣區各類綠地面積排序依次為:生產綠地>防護綠地>附屬綠地>其他綠地>公園綠地。(見圖2)其中生產綠地和防護綠地分別為8.776km2和4.702km2，兩者比重超過70%，生產綠地的比重將近一半。現有的生產綠地，大多數是合并前芳村區的農業生產用地，主要為花卉種植基地，以及城區西南面與佛山接壤的城鄉結合帶的廣闊農業用地，公園綠地較少為0.652km2，占綠地總面積的4%，主要由荔灣湖公園組成;其他綠地為0.857km2，占綠地總面積的5%，主要由至尊高爾夫球場綠化用地組成。

越秀區各類綠地面積排序依次為:公園綠地>附屬綠地>防護綠地>生產綠地>其他綠地。(見圖3)公園綠地和附屬綠地較多，公園綠地為3.234km2，占綠地總面積的41%;附屬綠地3.162km2，占綠地總面積的40.9%，兩者比重共占綠地總面積的81.9%，公園綠地主要由流花湖、越秀山等多個廣州早期建設和發展的公園組成，附屬綠地則主要由各社區、醫院、學校等四周綠地組成;防護綠地1.373km2，占綠地總面積的18%;生產綠地比較少，只有0.008km2，僅占綠地總面積的0.1%;其他綠地幾乎沒有。越秀區地處城市中心地帶，是廣州市老城區，基礎設施完善，商住、建筑用地比重高，除了用于休閑、美化城市環境、降低城市噪音等功能的公園綠地、附屬綠地、防護綠地外，幾乎無生產綠地和其他綠地。

3.3 綠地分布格局分析

從城區整體看，三區綠地分布呈分散型的斑狀分布模式，由中心向外圍增加，東西兩邊綠地面積較大。點、線、面綠地并沒有形成東西、南北貫通綠色網道。從綠地系統分布形式上看，三區綠地呈混合式的綠地分布格局，主要由點狀、塊狀、帶狀綠地綜合布局為主。面積較大公園綠地和附屬綠地呈塊狀分布;珠江兩岸的沿江公共綠地、各大主要干道兩邊的防護綠地呈現帶狀和線狀分布;海珠區、荔灣區遠離城市中心邊緣帶的綠地則呈塊狀楔形分布。

4 結語

研究結果表明，廣州中心城區綠地面積、綠化覆蓋率、人均綠地、人均公共綠地等指標普遍提高，綠地分布不均勻，有份量的南北貫通綠道沒有形成，缺乏點、線、面，東西、南北貫通的大面積連續分布的綠地系統。荔灣與越秀區綠地結構不夠合理，綠地覆蓋率和人均綠地面積均低于3區的平均水平，有待提高綠化定額指標。三區大部分地域范圍為中心城區建設用地，未來廣州市城區中心將向東、向北和向南發展，城市用地寸土寸金，為了充分利用城市有限的土地資源，改善城市的居住環境，可發展城市空間立體綠化，發展城市“空中綠道”， 以增加綠視率和城市三維綠化量。

參考文獻

[1]余前，蔡槿.基于遙感和GIS的城市綠地自動識別系統[J].中山大學研究生學刊(自然科學、醫學版)，2006(11).

[2]曾春潤，熊軼群.遙感技術在城市綠化調查中的應用[J].新西部，2007(6).

[3]郭恒亮，劉麗娜，王寶強.基于GI S和RS技術的鄭州綠地系統分析和規劃[J].氣象與環境科學，2008(5).

[4]袁東升.應用遙感技術進行城市綠化現狀調查的研究[J].中國園林，2001(5).

[5]徐文輝，趙維婭，鮑沁星.RS與GIS在城市綠地系統規劃中的應用[J].人民長江，2008(7).

[6] 董仁才，趙景柱，鄧紅兵，等.3S技術在城市綠地系統中的應用探討—— 以園林綠地信息采集與管理中的應用為例[J].林業資源管理，2006(4).

[7]劉家興，蔡砥，鄭芷青.于Google Earth的“地理野外實習基地”數字化教學模型研究[J].廣州大學學報，自然科學版，2009(15):40～44.