城市擴展變化專題地理國情監測的設計研究

宋曉紅 付治河

（1.河南省基礎地理信息中心，河南 鄭州 450003；2.河南省測繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003）

城市擴展變化專題地理國情監測的設計研究

宋曉紅1付治河2

（1.河南省基礎地理信息中心，河南 鄭州 450003；2.河南省測繪地理信息局信息中心，河南 鄭州 450003）

城市擴展變化監測是地理國情監測的重要組成部分。本文以鄭州市城市擴展監測設計研究為例，介紹地理國情專題監測的設計思路和監測實現手段，為其他專題地理國情監測提供一定方法。

城市擴展；專題地理國情監測；監測分析

地理國情是基本國情的重要組成部分。監測地理國情就是對地理國情進行普查、動態更新和監測并進行分析研究，向政府、企業、社會公眾等各方面及時發布地理國情監測報告，為政府部門決策提供參考，為社會公眾提供服務。

城市擴展變化是地理國情的重要組成部分。城市擴展變化監測目的就是利用不同時期地理空間數據，結合相應時期的社會經濟和人文數據，從多角度反映城市發展變化的情況及趨勢，為各級政府及規劃、綠化、城建、環保等相關部門提供決策參考。本文以鄭州市城市擴展監測設計研究為例，介紹地理國情專題監測的設計思路和實現手段，為其他專題地理國情監測提供一定方法。

1 設計主要思路及技術流程

利用最新的RS、GIS等高新技術對現實性強、分辨率高得多光譜衛星影像信息和庫存資料進行解譯和信息提取，從而獲取地理信息要素監測數據，同時結合城市社會經濟與人文要素數據進行綜合分析，揭示城市變化及發展趨勢。

城市擴展變化監測技術流程如圖1。

圖 1 城市擴展變化監測技術流程

2 監測要素數據獲取技術設計

2.1 城市擴展變化監測要素及指標設計

根據監測需要和資料分析，確定城市擴展變化監測各要素及指標。（表1）

2.2 監測要素采集原則

2.2.1 城市擴展變化監測范圍：鄭州市中心城區主要包括指金水區、惠濟區、中原區、二七區、鄭東新區、高新技術開發區中的建成區。

2.2.2 城市擴展變化監測年點制定：根據已有資料分析情況，確定監測年點為1962-2010，期間共8個監測年點。

表 1 根據監測需要和資料分析，確定城市擴展變化監測各要素及指標

2.3 城市擴展變化監測要素獲取技術要求

2.3.1 道路、建筑物用地監測要素獲取

2.3.1.1 利用已有的1：1萬地形圖數據庫數據資料獲取年度監測要素，在保持結構與屬性與1：1萬比例尺地形圖數據庫一致的情況下，提取所需監測要素數據。

2.3.1.2 利用高分辨率遙感影像和該年度以后的1：1萬地形圖更新數據獲取年度監測要素。

2.3.1.3 利用反推和正推法，從1：1萬地形圖數據庫與DOM套合的數據中提取監測要素。

2.3.1.4 利用1：1萬比例尺DRG數據獲取年度監測要素。

2.3.2 綠化監測要素獲取。根據多波段遙感影像特點，采用遙感影像處理軟件，實現對城市綠化區域界線的提取。

2.3.3 建成區的范圍、關鍵特征地物監測要素獲取。建成區是指城區內已建成的，居民地連片分布區域。建成區范圍界線采集時，無論是已有1：1萬比例尺地形圖數據還是1：1萬比例尺DRG采集數據，都要根據屏顯速度，進行一定范圍的地形圖拼接，以便看清楚建成區外圍輪廓。采集界線時，以中心城區外圍與中心城區連成一片的居民地外圍線為界線進行采集。整個監測年度的建成區范圍線應是一個完整的封閉線。

2.3.4 地名數據獲取技術方法

2.3.4.1 利用1：1萬比例尺地名數據庫中直接提取要素，數據結構不變。

2.3.4.2 沒有1：1萬比例尺地名數據庫的可以按照1：1萬比例尺地名建庫要求，利用1：1萬比例尺DRG進行矢量采集。

2.3.5 社會經濟、人文要素采集技術要求

人口數據、土地數據和社會經濟數據，可根據城市人口年鑒、河南省土地利用現狀數據冊及鄭州市經濟發展年鑒中獲取。

3 監測要素數據庫設計

3.1 監測數據幾何類型

監測空間數據可抽象為三種基本的幾何類型，空間實體可認為是由這三種類型的矢量數據組合而成。點：點是由對應的（X，Y）坐標組成的對象；線：線是由一對或多對有序點所組成的；面：面是由相互連接的線串組成的封閉的環。

3.2 數據分層與屬性項定義

基礎地理數據庫的數據共分為4個數據集9個數據類，數據分層的命名采用四個字符，第一個字符代表數據分類，第二、三個字符是數據內容的縮寫，第四個字符代表幾何類型，點（P）、線（L）、面（P）。基礎地理信息數據選用居民地層、水系層、交通層、境界與政區，并以已有的基礎地理信息數據庫為依據，建立監測要素數據庫。

3.3 邏輯結構

監測要素數據庫邏輯結構包括基礎地理數據庫邏輯結構和監測數據庫邏輯結構。

4 統計與監測分析設計

4.1 監測要素統計

利用監測要素數據庫對不同監測年度，對監測要素的面積進行統計，生成表格或以柱狀圖、曲線圖形式進行統計；以某一特征地物為參照物，對某一區域內監測要素的面積進行統計，如三環內、二環內的監測要素的面積情況，形成表格；對不同年度監測要素的面積分類匯總，形成電子分類匯總表格。

4.2 監測數據分析

4.2.1 建成區擴張分析

利用建成區數據庫數據，統計建成區的面積、增長量、擴展速率及質心坐標，并建立密度模型、擴張形態模型（緊湊度指數、分維數指數、放射狀指數）和擴張空間特征模型。從而判斷城市發展變化方向與趨勢。

4.2.2 路網變化分析

根據監測數據庫統計的道路長度、寬度、道路條數、道路面積、人均道路面積、路網增量、路網密度和年度道路面積條數增長率，可以分析出交通擁擠程度，同時根據城市路網變化情況，提出優化路網的合理化建議。

4.2.3 綠化面積分析

根據年度綠化面積、綠化覆蓋面積、綠化率、城市綠化覆蓋率和人均公共綠地面積，可以分析出區域綠化情況，從而為城市生態建設提供參考數據。

4.2.4 專題監測分析

根據監測年度各監測要素的變化和經濟社會人文等各項指標變化，綜合分析城市擴展發展潛在要素和動力，為建設生態城市、文明城市提供決策支持。

5 結語

監測地理國情是經濟社會發展對測繪提出的新要求。2013年3月，國務院下發了《關于開展第一次全國地理國情普查的通知》文件，文件要求利用兩年的時間完成全國地理國情普查，目的就是查清我國自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，為開展常態化地理國情監測奠定基礎，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，提高地理國情信息對政府、企業和公眾的服務能力。監測地理國情需要常態化、專題化，只有不斷深入專題監測研究和常態化監測機制建立，地理國情監測才能有序持續的開展。

[1]國務院文件.國發[2013]9號，國務院關于開展第一次全國地理國情普查的通知[S].北京：2013.

[2]付治河.基于地理國情監測的城市擴張分析研究[J].測繪通訊，2013（3）.

[3]李愛民，劉衫，呂安民.基于衛星遙感影像的鄭州市建成區擴張變化研究[J].鄭州大學學報：工學版，2011（2）.

[4]胡張武.基于RS和GIS的巢湖流域城鎮體系空間結構分析[J].測繪通訊，2011（3）.

P208

A

1671-0037（2014）09-20-2

宋曉紅（1960.10-），女，工程師，研究方向：測繪地信管理與研究。