應用RS、GIS等技術進行城市規(guī)劃監(jiān)測管理

應用RS、GIS等技術進行城市規(guī)劃監(jiān)測管理一、前言改革開放20余年來，我國的國民經濟得到了持續(xù)快速的增長，城市建設也因之而取得了令人矚目的巨大成就，城市在國民經濟和社會發(fā)展中的載體作用和主導地位日益增強。據(jù)統(tǒng)計，2000年我國有663個城市，城市建成區(qū)面積為21380平方公里，城市規(guī)劃區(qū)面積110000平方公里。城市建成區(qū)總面積雖僅占國土面積的0.2%，而其GDP總量卻占全國的65%以上。城市建設的速度日益加快，也給城市規(guī)劃與管理工作帶來了諸多問題：利益驅動和管理不善產生大量的違法建設，違反規(guī)定大規(guī)模圈地占地、城鄉(xiāng)結合部建設混亂、毀壞文物大拆大建、無視規(guī)劃擅自批建等等，不僅在公眾中造成了不良影響，也嚴重地影響著城市的可持續(xù)發(fā)展。針對上述問題，城市規(guī)劃行政主管部門也不斷加大了監(jiān)管力度，并取得了一定成效，但并沒有從根本上解決問題。造成這種局面的原因是多方面的，既有主觀上追求“政績”的因素，又有客觀上城鄉(xiāng)規(guī)劃法制不夠完善的因素，也有工作人員自身素質的因素，另外，缺乏有效的公眾監(jiān)督、和行政監(jiān)督及配套的政策法規(guī)也是重要的原因。從城市的可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，采用遙感和GIS技術等先進的技術快速監(jiān)測和核查城市中違反城市規(guī)劃的建設行為，維護城市規(guī)劃法規(guī)的嚴肅性，是當前我國城市規(guī)劃、建設、管理領域的一件迫在眉睫的大事，具有重要的意義。二、應用RS和GIS技術實施城市規(guī)劃監(jiān)測和管理的有利條件城市規(guī)劃建設信息具有如下特點：（1）空間性：據(jù)估計，80%以上的城市規(guī)劃建設信息都與空間位置有關；（2）復雜性：城市規(guī)劃建設信息背景復雜，任務繁多，涉及面極為廣泛；（3）分析性：城市規(guī)劃建設信息的處理需要進行大量的分析性工作，不僅需要定性和靜態(tài)的分析，而且需要定量、定位和動態(tài)的綜合分析和評價；（4）時效性：城市規(guī)劃建設信息量通常是海量的，需要高效、迅速和準確的處理，特別是經常需要進行實時處理；（5）多源性：城市規(guī)劃建設信息來源多，要求包括統(tǒng)計數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)等不同源數(shù)據(jù)的復合；（6）直觀性：城市規(guī)劃建設信息分析處理的結果應具有較高的可視化程度。多年以來，城市水源危機、大氣污染、垃圾處理等環(huán)境問題的治理以及建設規(guī)劃和土地管理等決策的需要，無一不在刺激和推進著利用遙感和GIS技術來分析城市化的歷史、現(xiàn)狀和未來的應用進程。一些城市如北京、上海、天津、重慶、廣州、太原、杭州、大連等大城市進行了一輪或多輪的城市遙感的綜合調查（主要是以航空遙感為主，獲取傳統(tǒng)意義上的大比例尺制圖數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)規(guī)劃要素），為城市規(guī)劃和基礎設施的建設提供基礎圖件和數(shù)據(jù)，并嘗試進行以地理信息系統(tǒng)為依托的綜合遙感圖像及其它社會統(tǒng)計數(shù)據(jù)等城市規(guī)劃、管理技術體系的建立。而其它更多的城市，航空遙感資料僅是用于城市基礎測繪資料的獲取與更新和完善，未能更全面地利用城市遙感所提供的豐富信息。1999年開始，國土資源部將土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測列入新一輪國土資源大調查“一項計劃、五項工程”中，對全國66個人口50萬以上的城市進行土地利用變化監(jiān)測，其成果直接應用于國土資源調查、耕地保護、規(guī)劃和土地執(zhí)法檢查、土地利用管理及檢查各地統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可靠性，該項目的實施和持續(xù)，是對我國遙感技術產業(yè)化應用的一大貢獻，同時也極大地促進和推動了各地遙感調查和遙感應用的開展，特別是為在發(fā)展變化快的大中城市中開展城市基礎空間數(shù)據(jù)和基礎屬性數(shù)據(jù)調查及變化監(jiān)測提供了有益的借鑒。最近幾年，高分辨衛(wèi)星遙感技術有了長足的發(fā)展。1米和0.61米分辨率的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已經進入商業(yè)運作，為利用遙感信息進行定量分析提供了可能。城市化信息浪潮的涌現(xiàn)和“數(shù)字城市”概念的形成，從國家到地方已形成推進城市信息化發(fā)展的強大合力，“數(shù)字城市”、“數(shù)碼港”、“信息港”、“數(shù)字社區(qū)/智能小區(qū)”等概念已寫入一些城市新世紀發(fā)展綱要。而城市數(shù)字化信息化建設的重要內容是信息及其管理。GIS技術十分適合城市規(guī)劃建設信息的管理和使用。利用GIS數(shù)據(jù)采集功能，可以提高城市規(guī)劃建設信息獲取的效率，方便地將多種數(shù)據(jù)源、多種類型的城市規(guī)劃建設信息輸入到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中；利用GIS的信息查詢功能，可以迅速提供用戶所需的各種城市規(guī)劃建設信息（包括空間信息、屬性信息、統(tǒng)計信息等），且查詢方式可以是多種多樣的，如表達式方式、圖形方式、坐標方式、拓撲方式等；利用GIS的數(shù)據(jù)庫管理功能，可自動管理海量的城市規(guī)劃建設數(shù)據(jù)，并進行城市規(guī)劃建設數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建、操作、維護等工作；利用GIS的統(tǒng)計制圖功能，可將大量抽象的城市規(guī)劃建設數(shù)據(jù)變成直觀的城市建設專題地圖或統(tǒng)計地圖，形象的展示出各種城市建設專題內容、城市建設數(shù)據(jù)空間分布與數(shù)量統(tǒng)計規(guī)律；利用GIS的專業(yè)模型應用功能，可進行城市規(guī)劃建設預測、評價、規(guī)劃、模擬和決策；利用GIS輸出功能，可支持多媒體演示及基于多種介質的城市規(guī)劃建設信息輸出，還可用可視化方法生成各種風格的菜單、對話框等?？傊?，GIS的確是對具有明顯空間特征的城市規(guī)劃建設信息進行高效的分析、利用和管理的有效工具，城市建設信息獲取與處理是最適合、也是最需要應用GIS的領域之一。目前，我國眾多城市的規(guī)劃和建設管理部門已經建立了大量不同形式和規(guī)模的城市地理信息系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在城市規(guī)劃建設管理實踐中發(fā)揮了重大作用，顯示了GIS技術的巨大優(yōu)勢和潛力。綜上所述，我國正處于城市化快速發(fā)展階段，面臨許多亟待解決的問題，迫切需要包括遙感和GIS在內的信息技術的有力支持。RS、GIS技術在我國城市建設及相關領域的應用，不僅積累了大量寶貴的應用經驗，也為應用RS、GIS技術進行城市規(guī)劃監(jiān)測創(chuàng)造了有利的條件。實施城市規(guī)劃監(jiān)測管理工作的基本思路，是以城市規(guī)劃為監(jiān)測對象，基于RS技術、GIS技術、MIS技術和網絡技術等高新技術，快速獲取與處理城市現(xiàn)狀空間信息，采用RS、地形、總規(guī)、分規(guī)數(shù)據(jù)比對和專家判讀的方法，實現(xiàn)大范圍、可視化、短周期的動態(tài)監(jiān)測效果，為政府宏觀決策和依法行政提供科學依據(jù)。這種監(jiān)測是長期的和制度化的，具有定量和客觀借助各種途徑獲得大量的城市規(guī)劃和風景區(qū)違法違章事件的舉報信息，直接在衛(wèi)星影像圖上定向查找相關事件的建設活用地變化情況。3.3.3核查1）行政審核識別出的差異結果，首先由行政主管部門依據(jù)國家有關法規(guī)、規(guī)章、專業(yè)經驗以及掌握的實際情況，對數(shù)據(jù)技術處理機構提交的差異結果進行初審。通過初審，將明顯不屬于違法違章、違規(guī)情節(jié)較輕、非監(jiān)測重點、法律界限模糊等差異變化進行剔除，已達到明確監(jiān)測目標，減少核查工作量，提高監(jiān)測工作質量的目的。2）實地核查實地核查是保障監(jiān)測質量和效果的重要環(huán)節(jié)。針對行政審核明確的監(jiān)測目標，由地方機構在確保真實性和質量的前提下進行實地核查。核查結果上報規(guī)劃行政主管部門進行復審與處理。由于我國城市規(guī)劃和風景區(qū)規(guī)劃法規(guī)體系和執(zhí)法監(jiān)督方面存在缺陷，依靠衛(wèi)星遙感、總體規(guī)劃和控制性規(guī)劃資料只能發(fā)現(xiàn)問題和差異，但是沒有可靠的技術手段確定每個具體差異圖斑的性質。因此，依靠城市相應部門進行監(jiān)測結果的實地核查，就成為監(jiān)測工作能否產生實效的關鍵環(huán)節(jié)。3.3.4結果公布核查結果上報規(guī)劃行政主管部門后，由規(guī)劃行政主管部門進行核查結果復審，并依法進行處理。復審及行政處理結果通過一定的媒介向社會公布，達到懲戒與教育的目的，維護城市法規(guī)的嚴肅性。四、監(jiān)測實踐中需要注意的問題4.1地形和規(guī)劃數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性地形與規(guī)劃數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與差異圖斑的性質判別有非常直接的聯(lián)系。實踐中，一些城市提供的地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性很差，與現(xiàn)狀差距較大，這就產生了兩個問題，其一，使差異圖斑的獲取量大幅度增加；其二，獲取的差異圖斑大部分經核查不存在違法違規(guī)建設的問題。因此，在收集地形和規(guī)劃數(shù)據(jù)時，應盡可能收集最新的數(shù)據(jù)。4.2影像處理精度對差異圖斑分析的影響衛(wèi)星影像處理是為了使其與被監(jiān)測區(qū)域的地形、規(guī)劃數(shù)據(jù)在投影方式、尺度以及精度方面相一致，為差異圖斑的識別、獲取以及定量分析等提供基礎。由于影像處理所依托的地形數(shù)據(jù)的比例尺和精度、處理方式等影響，造成處理后的影像數(shù)據(jù)存在精度問題，這必然會對差異圖斑的識別、獲取以及定量分析產生不良的影響。必須采用合適的基礎資料和處理方法，努力提高衛(wèi)星影像的處理精度。4.3實地核查信息的可靠性實地核查是監(jiān)測工作能否產生實效的關鍵環(huán)節(jié)，因此，實地核查信息的可靠性至關重要。事實上，保證核查信息可靠性的最好方式是監(jiān)測機構獨立實施核查，但是，實際上這樣會遇到兩個方面的問題，一個是經濟方面的問題，另一個是詳細規(guī)劃信息的支持問題。監(jiān)測機構收集到的規(guī)劃資料往往不包括詳細規(guī)劃資料，更不包括規(guī)劃調整后的資料，所以如果沒有地方規(guī)劃部門的配合，很難保證實地核查信息的可靠性。4.4衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取的時效性問題衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取的時效性是指確定了被監(jiān)測區(qū)域之后能否在指定的時間內獲取所需衛(wèi)星數(shù)據(jù)，如果在可能的監(jiān)測時段內得不到數(shù)據(jù)，監(jiān)測任務就無法完成。用于監(jiān)測的高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)都是來自于國外的衛(wèi)星，影響衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取的時效的因素很多，如衛(wèi)星過境時被監(jiān)測地區(qū)的天氣、云量、空氣能見度等，甚至還有與衛(wèi)星所屬國任務是否沖突的問題。我國北方城市在冬天采暖期往往難以獲取數(shù)據(jù)，南方城市在雨季、夏季等時間段內也難以獲取數(shù)據(jù)。因此，應綜合考慮季節(jié)、天氣、衛(wèi)星傳感器種類等多種因素，適時安排衛(wèi)星數(shù)據(jù)的獲取，以保證其時效性。五、結語實際監(jiān)測實驗證明，應用RS、GIS等技術進行城市規(guī)劃監(jiān)測管理，在技術上是完全可行的，監(jiān)測效果非常顯著，產生的社會效益也是相當巨大的。通過實踐，摸清了實施的難點和重點，積累了影像處理、差異圖斑識別、核查組織等方面的技術和實踐經驗，為在更大范圍的推廣應用創(chuàng)造了有利的條件。毫無疑問，監(jiān)測所采用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分辨率越高，差異圖斑識別、獲取和分析的準確性、可靠性就越高，而高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取的經濟代價是比較大的，只有通過更大范圍的應用才能顯著改善其性能價格比，使之能被監(jiān)測主管部門所接受。應該注意到，高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)由PAN數(shù)據(jù)和多個波段的多光譜數(shù)據(jù)