应用RS、GIS等技术进行城市规划监测管理

应用RS、GIS等技术进行城市规划监测管理一、前言改革开放20余年来，我国的国民经济得到了持续快速的增长，城市建设也因之而取得了令人瞩目的巨大成就，城市在国民经济和社会发展中的载体作用和主导地位日益增强。据统计，2000年我国有663个城市，城市建成区面积为21380平方公里，城市规划区面积110000平方公里。城市建成区总面积虽仅占国土面积的0.2%，而其GDP总量却占全国的65%以上。城市建设的速度日益加快，也给城市规划与管理工作带来了诸多问题：利益驱动和管理不善产生大量的违法建设，违反规定大规模圈地占地、城乡结合部建设混乱、毁坏文物大拆大建、无视规划擅自批建等等，不仅在公众中造成了不良影响，也严重地影响着城市的可持续发展。针对上述问题，城市规划行政主管部门也不断加大了监管力度，并取得了一定成效，但并没有从根本上解决问题。造成这种局面的原因是多方面的，既有主观上追求“政绩”的因素，又有客观上城乡规划法制不够完善的因素，也有工作人员自身素质的因素，另外，缺乏有效的公众监督、和行政监督及配套的政策法规也是重要的原因。从城市的可持续发展的角度考虑，采用遥感和GIS技术等先进的技术快速监测和核查城市中违反城市规划的建设行为，维护城市规划法规的严肃性，是当前我国城市规划、建设、管理领域的一件迫在眉睫的大事，具有重要的意义。二、应用RS和GIS技术实施城市规划监测和管理的有利条件城市规划建设信息具有如下特点：（1）空间性：据估计，80%以上的城市规划建设信息都与空间位置有关；（2）复杂性：城市规划建设信息背景复杂，任务繁多，涉及面极为广泛；（3）分析性：城市规划建设信息的处理需要进行大量的分析性工作，不仅需要定性和静态的分析，而且需要定量、定位和动态的综合分析和评价；（4）时效性：城市规划建设信息量通常是海量的，需要高效、迅速和准确的处理，特别是经常需要进行实时处理；（5）多源性：城市规划建设信息来源多，要求包括统计数据、图形数据、图像数据等不同源数据的复合；（6）直观性：城市规划建设信息分析处理的结果应具有较高的可视化程度。多年以来，城市水源危机、大气污染、垃圾处理等环境问题的治理以及建设规划和土地管理等决策的需要，无一不在刺激和推进着利用遥感和GIS技术来分析城市化的历史、现状和未来的应用进程。一些城市如北京、上海、天津、重庆、广州、太原、杭州、大连等大城市进行了一轮或多轮的城市遥感的综合调查（主要是以航空遥感为主，获取传统意义上的大比例尺制图数据和传统规划要素），为城市规划和基础设施的建设提供基础图件和数据，并尝试进行以地理信息系统为依托的综合遥感图像及其它社会统计数据等城市规划、管理技术体系的建立。而其它更多的城市，航空遥感资料仅是用于城市基础测绘资料的获取与更新和完善，未能更全面地利用城市遥感所提供的丰富信息。1999年开始，国土资源部将土地利用动态遥感监测列入新一轮国土资源大调查“一项计划、五项工程”中，对全国66个人口50万以上的城市进行土地利用变化监测，其成果直接应用于国土资源调查、耕地保护、规划和土地执法检查、土地利用管理及检查各地统计数据的可靠性，该项目的实施和持续，是对我国遥感技术产业化应用的一大贡献，同时也极大地促进和推动了各地遥感调查和遥感应用的开展，特别是为在发展变化快的大中城市中开展城市基础空间数据和基础属性数据调查及变化监测提供了有益的借鉴。最近几年，高分辨卫星遥感技术有了长足的发展。1米和0.61米分辨率的卫星遥感数据已经进入商业运作，为利用遥感信息进行定量分析提供了可能。城市化信息浪潮的涌现和“数字城市”概念的形成，从国家到地方已形成推进城市信息化发展的强大合力，“数字城市”、“数码港”、“信息港”、“数字社区/智能小区”等概念已写入一些城市新世纪发展纲要。而城市数字化信息化建设的重要内容是信息及其管理。GIS技术十分适合城市规划建设信息的管理和使用。利用GIS数据采集功能，可以提高城市规划建设信息获取的效率，方便地将多种数据源、多种类型的城市规划建设信息输入到数据库系统中；利用GIS的信息查询功能，可以迅速提供用户所需的各种城市规划建设信息（包括空间信息、属性信息、统计信息等），且查询方式可以是多种多样的，如表达式方式、图形方式、坐标方式、拓扑方式等；利用GIS的数据库管理功能，可自动管理海量的城市规划建设数据，并进行城市规划建设数据库创建、操作、维护等工作；利用GIS的统计制图功能，可将大量抽象的城市规划建设数据变成直观的城市建设专题地图或统计地图，形象的展示出各种城市建设专题内容、城市建设数据空间分布与数量统计规律；利用GIS的专业模型应用功能，可进行城市规划建设预测、评价、规划、模拟和决策；利用GIS输出功能，可支持多媒体演示及基于多种介质的城市规划建设信息输出，还可用可视化方法生成各种风格的菜单、对话框等。总之，GIS的确是对具有明显空间特征的城市规划建设信息进行高效的分析、利用和管理的有效工具，城市建设信息获取与处理是最适合、也是最需要应用GIS的领域之一。目前，我国众多城市的规划和建设管理部门已经建立了大量不同形式和规模的城市地理信息系统，这些系统在城市规划建设管理实践中发挥了重大作用，显示了GIS技术的巨大优势和潜力。综上所述，我国正处于城市化快速发展阶段，面临许多亟待解决的问题，迫切需要包括遥感和GIS在内的信息技术的有力支持。RS、GIS技术在我国城市建设及相关领域的应用，不仅积累了大量宝贵的应用经验，也为应用RS、GIS技术进行城市规划监测创造了有利的条件。实施城市规划监测管理工作的基本思路，是以城市规划为监测对象，基于RS技术、GIS技术、MIS技术和网络技术等高新技术，快速获取与处理城市现状空间信息，采用RS、地形、总规、分规数据比对和专家判读的方法，实现大范围、可视化、短周期的动态监测效果，为政府宏观决策和依法行政提供科学依据。这种监测是长期的和制度化的，具有定量和客观借助各种途径获得大量的城市规划和风景区违法违章事件的举报信息，直接在卫星影像图上定向查找相关事件的建设活用地变化情况。3.3.3核查1）行政审核识别出的差异结果，首先由行政主管部门依据国家有关法规、规章、专业经验以及掌握的实际情况，对数据技术处理机构提交的差异结果进行初审。通过初审，将明显不属于违法违章、违规情节较轻、非监测重点、法律界限模糊等差异变化进行剔除，已达到明确监测目标，减少核查工作量，提高监测工作质量的目的。2）实地核查实地核查是保障监测质量和效果的重要环节。针对行政审核明确的监测目标，由地方机构在确保真实性和质量的前提下进行实地核查。核查结果上报规划行政主管部门进行复审与处理。由于我国城市规划和风景区规划法规体系和执法监督方面存在缺陷，依靠卫星遥感、总体规划和控制性规划资料只能发现问题和差异，但是没有可靠的技术手段确定每个具体差异图斑的性质。因此，依靠城市相应部门进行监测结果的实地核查，就成为监测工作能否产生实效的关键环节。3.3.4结果公布核查结果上报规划行政主管部门后，由规划行政主管部门进行核查结果复审，并依法进行处理。复审及行政处理结果通过一定的媒介向社会公布，达到惩戒与教育的目的，维护城市法规的严肃性。四、监测实践中需要注意的问题4.1地形和规划数据的现势性地形与规划数据的现势性与差异图斑的性质判别有非常直接的联系。实践中，一些城市提供的地形数据、规划数据的现势性很差，与现状差距较大，这就产生了两个问题，其一，使差异图斑的获取量大幅度增加；其二，获取的差异图斑大部分经核查不存在违法违规建设的问题。因此，在收集地形和规划数据时，应尽可能收集最新的数据。4.2影像处理精度对差异图斑分析的影响卫星影像处理是为了使其与被监测区域的地形、规划数据在投影方式、尺度以及精度方面相一致，为差异图斑的识别、获取以及定量分析等提供基础。由于影像处理所依托的地形数据的比例尺和精度、处理方式等影响，造成处理后的影像数据存在精度问题，这必然会对差异图斑的识别、获取以及定量分析产生不良的影响。必须采用合适的基础资料和处理方法，努力提高卫星影像的处理精度。4.3实地核查信息的可靠性实地核查是监测工作能否产生实效的关键环节，因此，实地核查信息的可靠性至关重要。事实上，保证核查信息可靠性的最好方式是监测机构独立实施核查，但是，实际上这样会遇到两个方面的问题，一个是经济方面的问题，另一个是详细规划信息的支持问题。监测机构收集到的规划资料往往不包括详细规划资料，更不包括规划调整后的资料，所以如果没有地方规划部门的配合，很难保证实地核查信息的可靠性。4.4卫星数据获取的时效性问题卫星数据获取的时效性是指确定了被监测区域之后能否在指定的时间内获取所需卫星数据，如果在可能的监测时段内得不到数据，监测任务就无法完成。用于监测的高分辨率卫星数据都是来自于国外的卫星，影响卫星数据获取的时效的因素很多，如卫星过境时被监测地区的天气、云量、空气能见度等，甚至还有与卫星所属国任务是否冲突的问题。我国北方城市在冬天采暖期往往难以获取数据，南方城市在雨季、夏季等时间段内也难以获取数据。因此，应综合考虑季节、天气、卫星传感器种类等多种因素，适时安排卫星数据的获取，以保证其时效性。五、结语实际监测实验证明，应用RS、GIS等技术进行城市规划监测管理，在技术上是完全可行的，监测效果非常显著，产生的社会效益也是相当巨大的。通过实践，摸清了实施的难点和重点，积累了影像处理、差异图斑识别、核查组织等方面的技术和实践经验，为在更大范围的推广应用创造了有利的条件。毫无疑问，监测所采用的卫星遥感数据分辨率越高，差异图斑识别、获取和分析的准确性、可靠性就越高，而高分辨率卫星遥感数据获取的经济代价是比较大的，只有通过更大范围的应用才能显著改善其性能价格比，使之能被监测主管部门所接受。应该注意到，高分辨率卫星遥感数据由PAN数据和多个波段的多光谱数据