國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)研究①

孫常琴

(招遠市自然資源和規(guī)劃局 山東招遠 265400)

在未來國土空間的演變將更加劇烈，在全新的時代背景下，國土空間的新格局變化正逐步形成[1]。對于國土空間規(guī)劃的編制、審批、實施、監(jiān)督、維護的閉環(huán)管理工作，以及對總體規(guī)劃實施的監(jiān)督、技術(shù)方法等開展相應(yīng)的研究，是目前國土空間總體規(guī)劃實時監(jiān)測的重要技術(shù)性工作[2]。基于此，本文開展了對國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)研究，為完善國土空間總體規(guī)劃動態(tài)調(diào)整提供理論依據(jù)。

1 國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)研究

國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)具體包括建立監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、幾何精準校正、圖像增強、影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取、建立多目標優(yōu)化函數(shù)與計算求解、外業(yè)地面調(diào)查與核對以及最終的國土空間總體規(guī)劃數(shù)據(jù)庫更新。本文重點針對國土空間實施監(jiān)測網(wǎng)格設(shè)計、監(jiān)測影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取和多目標優(yōu)化函數(shù)求解。

1.1 國土空間實施監(jiān)測網(wǎng)格設(shè)計

首先開展針對國土空間總體分區(qū)工作，根據(jù)國土空間總體規(guī)劃以及各類自然條件和社會經(jīng)濟因子數(shù)據(jù)，引入重復(fù)二分聚類法劃分空間區(qū)域，獲取到相應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間區(qū)域、城市建設(shè)空間區(qū)域以及生態(tài)自然環(huán)境空間區(qū)域[3]。以城市突出表現(xiàn)區(qū)域作為樣本采集單元，利用國土空間實施監(jiān)測網(wǎng)格可以通過監(jiān)測點完成對農(nóng)業(yè)、城市建設(shè)及生態(tài)環(huán)境的檢測，在確保網(wǎng)格中地理空間區(qū)域相對均衡的情況下，構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)格。

X區(qū)域為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間、Y區(qū)域為城市建設(shè)空間、Z區(qū)域為生態(tài)環(huán)境空間。由X、Y、Z三個區(qū)域共同構(gòu)成監(jiān)測網(wǎng)格樣本，在網(wǎng)格區(qū)域中實施監(jiān)測，能夠獲取到x、y、z三個監(jiān)測點的信息，完成對X、Y、Z三個區(qū)域的代表性、均勻性監(jiān)測。該網(wǎng)格中的每個監(jiān)測點都可以代表X、Y、Z三個區(qū)域中的空間類型，使監(jiān)測樣本可以同時獲取農(nóng)業(yè)、城市及生態(tài)環(huán)境的相關(guān)信息。

1.2 監(jiān)測影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取

將歷史影像信息與監(jiān)測網(wǎng)格中的監(jiān)測信息比對，得出監(jiān)測影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并提取。具體操作為：協(xié)調(diào)影像信息與監(jiān)測網(wǎng)格界限走向、位置等相關(guān)地物完全一致；根據(jù)不同城市的影像特征，例如形狀、色調(diào)及紋理等，建立解譯標志，包括目視解譯、數(shù)字圖像區(qū)域特征提取。再利用初步解譯表示，修改并判斷重要監(jiān)測點；將監(jiān)測網(wǎng)格中非均勻宏觀結(jié)構(gòu)與規(guī)劃數(shù)據(jù)庫中非均勻宏觀結(jié)構(gòu)的面積共同視為統(tǒng)一的圖斑；按照事先明確的國土空間總體規(guī)劃監(jiān)測任務(wù)，對影像圖及監(jiān)測網(wǎng)格的差異，提取變化的監(jiān)測影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息并匯總，將其作為多目標優(yōu)化函數(shù)求解的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

對于監(jiān)測影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取中由于監(jiān)測遺漏、分割錯誤及歷史數(shù)據(jù)庫錯誤等因素造成監(jiān)測網(wǎng)格中監(jiān)測點發(fā)生變化的情況，要對監(jiān)測點實施補號或重新編號工作，保證提取到的信息中每個監(jiān)測點的編號與原圖表一致。

1.3 多目標優(yōu)化函數(shù)求解

國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)優(yōu)化目標為：對不同農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間區(qū)域、城市建設(shè)空間區(qū)域以及生態(tài)自然環(huán)境空間區(qū)域的代表性及地理空間分布的均勻性。優(yōu)化目標的函數(shù)表達式為：

公式（1）中，K（a）表示為優(yōu)化目標函數(shù)；表示為第m個分區(qū)內(nèi)的監(jiān)測點數(shù)量；N表示為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間分區(qū)數(shù)量，當每個分區(qū)中都包含一個監(jiān)測點時，k1（a）取最小值；C表示為城市建設(shè)空間分區(qū)數(shù)量，同理當每個分區(qū)中都包含一個監(jiān)測點時，k2（a）取最小值；S表示為生態(tài)自然環(huán)境空間分區(qū)數(shù)量，當每個分區(qū)中都包含一個監(jiān)測點時，k3（a）取最小值。

為了同時對多個目標優(yōu)化函數(shù)求解，本文采用MP-SSA方法，首先為每個優(yōu)化目標函數(shù)設(shè)置單獨的路徑以及終止條件，根據(jù)公式（2）對每個目標對新解的接受概率進行計算。

表1 實驗結(jié)果對比表

公式（2）中，Q表示為接受概率；k表示為目標函數(shù)。生成0-1范圍內(nèi)的隨機數(shù)值，若該數(shù)值小于Q，則目標函數(shù)k接受判斷結(jié)果，否則不接受。完成針對三種不同目標的判斷后，判斷是否存在某一目標函數(shù)選擇拒絕s2，若存在，則拒絕s2，反之接受，最終通過優(yōu)化結(jié)果對國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測。

2 實驗論證分析

選取某市遙感監(jiān)測信息作為實驗數(shù)據(jù)源，遙感數(shù)據(jù)的接收時間范圍為近5年，利用其衛(wèi)星影像中清晰的影響紋路、光譜信息等，滿足本文對比實驗的相關(guān)數(shù)據(jù)要求。利用本文提出的國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)與傳統(tǒng)方法對該城市國土空間總體規(guī)劃進行監(jiān)測，將對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間區(qū)域、城市建設(shè)空間區(qū)域以及生態(tài)自然環(huán)境空間區(qū)域，三個不同區(qū)域的監(jiān)測結(jié)果進行記錄，繪制成如表1所示的實驗結(jié)果對比表。

由表1中的數(shù)據(jù)可知，通過傳統(tǒng)方法監(jiān)測得到：該城市近5年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)墾殖面積降低16.28km2；城市建設(shè)面積增加32.95km2；生態(tài)自然環(huán)境覆蓋面積增加15.84km2。同理，本文監(jiān)測技術(shù)得出的數(shù)據(jù)分別為農(nóng)業(yè)降低21.94km2、城市建設(shè)增加42.95km2、生態(tài)環(huán)境增加13.74km2。將以上數(shù)據(jù)與該城市近5年實際結(jié)果對比可以看出，本文提出的監(jiān)測技術(shù)更加貼近于實際，具有更強的代表性，因此更具有實際的應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

本文以構(gòu)建國土空間實施監(jiān)測網(wǎng)格為基礎(chǔ)，提出新的國土空間總體規(guī)劃實施監(jiān)測技術(shù)，實現(xiàn)了對國土空間總體規(guī)劃的多目標、動態(tài)監(jiān)測，對于及時掌握國土空間的變化情況，揭示自然、社會因子的影響以及制定國土空間開發(fā)具有十分重要的意義。