遥感与GIS技术在地理国情监测中的应用与研究——以天津市为例

王树文，刘俊卫

(天津市测绘院，天津300381)

遥感与GIS技术在地理国情监测中的应用与研究
——以天津市为例

王树文，刘俊卫

(天津市测绘院，天津300381)

探讨在地理国(市)情监测中如何运用遥感和GIS技术对城市地理市情进行监测，论述如何以RS、GIS和数据库技术为支撑，获取不同时期的城市地理信息，对城市地理市情实施监测，分析和评估城市地理市情的变化情况，并通过几个地理市情监测案例探讨如何为各级政府提供及时、准确、有效和权威的城市地理市情信息，以及如何为社会和公众提供必要的信息服务。

地理国(市)情;遥感;地理信息系统;监测

一、引 言

地理国情，是指包括国土疆域面积、地理区域划分、地形地貌特征、道路交通网络、江河湖海分布、土地利用与土地覆盖、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局、灾害分布等在内的自然和人文地理要素在宏观层面的综合表达，是基本国情的重要组成部分。

地理国(市)情监测，就是要充分利用先进的测绘技术优势和资源优势，对地理国(市)情进行动态的信息化测绘、统计和分析研究，及时为各级政府、企业和社会公众等提供地理国情信息服务，以提高科学决策、科学发展的水平和能力。它属于国家基础测绘地理信息工作的重要组成部分，是对基础测绘工作向测绘地理信息化的深化和外延的拓展。

天津市作为与国家测绘地理信息局签署地理国(市)情监测合作协议的城市，2011年完成了全市域的地理市情监测初期任务，其后期最终目标是要实现全市基础地理国(市)情信息的共享、集成和高效利用，为全市信息化建设及政府决策提供地理信息支撑。

二、地理国(市)情监测任务的理念特性

天津市作为一个特大型城市，地理国(市)情监测具有自己浓厚的城市特色，监测的目的和成果也符合特大城市的需求。总体来说，天津地理国(市)情监测有如下特性。

1)地理国(市)情监测中监测任务是动态变化的，它包含了3方面的意思:一是监测的地理国(市)情是随时发生变化的，指地理国(市)情的内容是不断变化的，没有一成不变的地理国(市)情;二是监测工作必须随着地理国(市)情的变化而进行;三是监测重点及地理国(市)情信息范围和程度是变化的。

2)地理国(市)情监测中监测手段的适应性，监测地理国情就是对特定情况下地理信息及时准确的采集和提供。监测手段必须与承担的任务相适应，监测的速度和成效是与投入的人力、物力成正比的。根据监测任务特点，建立了不同层面分级符合自身情况的地理国情监测的设备和人才队伍。

3)地理国(市)情监测要有统一性，监测地理国(市)情是通过对现势的和过去的地理国(市)信息的分析和归纳，判断各类自然和人文地理国(市)信息变化的程度，客观评估利弊，充分揭示经济社会发展和自然资源环境的空间分布规律，为各级政府决策提供可靠依据。因此，要建立由政府主导、集中社会力量共同监测地理国情的有效机制。

4)城市地理国(市)情监测有着各自的特点。在监测中会着重关注自身城市的地理信息，如城市用地、居民区的分布、开发区分布、港口的填海造陆、化工厂与燃气罐及垃圾处理厂等危险源分布、城市绿化率、城市道路和交通分布状况等，这些都是城市关心的地理市情信息。

三、遥感与GIS技术对地理国(市)情监测的技术支撑

地理国(市)情监测的开展需要及时、快速和准确地获取基础地理信息，遥感技术(RS)能快速、动态、准确提供地球表层的地理信息［1］，为人们提供高时间分辨率和空间分辨率的遥感数据，满足城市地理国(市)情监测和督察的时效性，能够支撑地理国(市)情监测所需的基础的地理信息。而地理信息系统(GIS)为空间数据组织、管理、分析与可视化提供了强大的工具，适合用来管理城市基础地理信息数据，并具有强大的制图功能［2］，如图1所示。

图1 城市地理国(市)情监测的系统结构图

例如，近年来，随着天津市持续快速的发展，城市快速扩张使得城市各种功能设施急速扩大和变化，城市基础设施、土地利用及城市用地结构等各种地理国(市)情信息发生明显变化。针对海边港口城市的特点，及时、准确地掌握城市地理市情信息资源的数量、质量、分布及其变化趋势，直接关系到国民经济的持续发展与规划［3－4］。

RS和GIS技术一直在完善和服务天津市城市规划用地建设执法检查和城市土地利用规模监测、城市园林绿化统计、水系和湿地分布及变化情况监测、海岸线变化监测等方面的督察工作及城市地理信息数据的规划、管理、保护和利用上起着重要的作用［5－6］。如2011年天津市地理市情监测中遥感与GIS在督察城市建设用地规划与土地利用方面的主要作用是:①为国土资源管理提供现时基础资料;②检查土地利用总体规划执行情况;③复核土地变更调查数据;④为土地执法检查提供服务。

城市地理国(市)情动态监测管理是以3S技术一体化为基础，运用专业遥感技术，对地理对象的影像特征进行采样和分析，快速获取其空间特征，结合GIS分析，利用分析解译结果与城市各种行业的规划编制、规划审批成果之间的比对分析，掌握城市建设中与规划不符的情况，并通过核查上报、统计分析等手段，为城市各种规划管理、城市建设监察提供服务［7－8］，如图2、图3所示。

图2 遥感技术动态监测管理的技术流程

图3 遥感与GIS监管地理市情信息技术构架——分系统框架示意图

四、遥感与GIS技术在地理国(市)情监测中的应用案例

1.2009 —2011年遥感监测城市用地现状变化分析

通过不同时期的卫星影像与对应区域城市用地规划的对比，可以找出违法用地的位置。本文以天津市津南区城市建设用地变化进行监测，如图4、图5所示。

图4 2009年耕地(a)到2011年变成违法房屋(b)

图5 2009年耕地(a)到2011年变成违法建筑(b)

依据《天津市城市用地分类标准》对天津市津南区2009年和2011年的城市用地现状进行监测，如图6、图7所示，整体分析E6(村镇建设用地)面积变化最大，减少约4.35 km2，而R1(一类居住用地)面积则增加最多，约3.2 km2。

图6 2009年用地现状分类分布图

图7 2011年用地现状分类分布图

通过数据的分析比对，进一步统计津南区公共设施用地大类中各中类用地的面积变化情况，如图8所示。C6(教育科研用地)面积明显增加，约3.03 km2，C2(商业金融用地)面积也有所增加，约0.43 km2，其他地类面积没有较明显的变化。

图8 津南区公共设施用地面积年度对比统计

2.以2009年为参照，2010年遥感监测土地利用现状变化分析

土地利用动态监测的主要内容有:土地资源状况、土地利用状况、土地权属状况、土地条件状况、土地质量和等级状况等。土地利用动态监测的主要方式是土地利用变更调查和遥感动态监测方法［9］，遥感动态监测方法的结果如表1所示。

表1 2010年全年土地利用现状净增减总表 km2

由表1可知，2010年全年，天津市变化量较大的地类是耕地、水域及水利设施用地、城镇村及工矿用地和交通运输用地。为了更好地分析天津市2010年全年遥感监测土地流向情况，笔者制作了2010年全年遥感监测土地流向分析表，具体情况如表2所示。

表2 2010年全年遥感与GIS结合监测土地流向分析表 km2

由表2可知，2010年全年天津市土地变化具体情况:耕地净减少最多，其次是水域及水利设施用地减少。这两项主要流向是变更为城镇村及工矿用地、交通运输用地，部分变更为耕地的属于农业结构调整。

以上变化的主要原因是城市建设发展的需要，根据规划征转审批新增建设用地、城镇建设用地挂钩试点、国家重点工程占用了大量耕地和水域及水利设施用地，另外部分违法用地也占用了少量耕地和水域及水利设施用地，从而造成耕地和水域及水利设施用地总量的减少，以及城镇村及工矿用地和交通运输用地的增加。

五、结束语

地理国(市)情监测是国家赋予测绘信息化工作的新职责、新任务和新要求，地理国(市)情监测成果使政府和公众能准确地掌握地理国情、国力，也是管理者作出重大决策的重要依据。综合运用遥感与GIS技术手段进行地理国(市)情监测是当今测绘信息化正在进入一个变革时代的需求，即以地理国(市)情监测为核心的测绘信息化向知识化变化，也是全社会对3S行业提高服务能力和服务水平的必然要求。因此，对地理国(市)情监测提出如下建议:

1)地理国(市)情监测应重点为各级政府综合规划、决策、监督等服务，提供客观、公正和准确的参考信息和数据。

2)地理国(市)情监测应根据国家重大工程、重大战略和宏观管理等需要开展监测，作出示范向导;与相关业务主管部门的管理和监测内容互为补充，完善监测体制;以长远发展的战略加强装备与人才建设。

3)统一地理国(市)情监测标准，地理信息标准化是地理信息广泛应用的前提和基础，地理国情信息更要以标准化为前提，充分保障地理国情信息的权威性、准确性、可比性和适用性。因此，要和相关部门合作加快研究制定最大限度符合多部门需求的地理国情监测的技术标准、基准和统计指标体系，为全面推进地理国情监测工作提供标准保障。

［1］ 黄潇莹，胡艳.遥感技术在城乡规划督察中的应用研究——以武隆仙女山为例［C］∥第十七届中国遥感大会摘要集.杭州，［s.n.］，2010.

［2］ 郑立中，隋殿志.以市场为向导发展我国遥感技术与地理信息系统［J］.遥感信息，1988(4):6－7.

［3］ 张强强.遥感技术在城市发展中的应用［J］.科技信息，2011(9):130.

［4］ 陈昆仑，陈旭，曾克峰.基于遥感技术的城市用地的扩张分析［C］∥湖北省地理学会2006优秀学术论文集(地理科学类).武汉:［s.n.］，2006.

［5］ 郭云开.土地开发整理工程的遥感评价方法研究与应用［D］.长沙:中南大学，2008.

［6］ 王艳君，姜彤，吕宏军.快速城市化地区的土地利用时空动态变化研究——以南京市为例［J］.长江流域资源与环境，2005，14(2):168－172.

［7］ 王思远，张增祥，周全斌，等.基于遥感与GIS技术的土地利用时空特征研究［J］.遥感学报，2002，6(3): 223－228.

［8］ 曹雪，柯长青.基于TM影像的南京市土地利用遥感动态监测［J］.武汉大学学报:信息科学版，2006，31(11):958－961.

［9］ 郑新奇，王锐.基于遥感与GIS的土地资源利用动态变化研究——以济南市历城区为例［C］∥2005年中国土地学会学术年会论文集.佛山:中国土地学会，2005.

Application and Research of Geographical Conditions Monitoring Based on Remote Sensing and GIS——Taking Tianjin as a Case Study

WANG Shuwen，LIU Junwei

0494－0911(2012)08－0051－04

P237

B

2012－04－05

王树文(1979—)，男，天津人，硕士，高级工程师，主要从事摄影测量与遥感、地理信息系统的研究工作。