城市扩展变化专题地理国情监测的设计研究

宋晓红 付治河

（1.河南省基础地理信息中心，河南 郑州 450003；2.河南省测绘地理信息局信息中心，河南 郑州 450003）

城市扩展变化专题地理国情监测的设计研究

宋晓红1付治河2

（1.河南省基础地理信息中心，河南 郑州 450003；2.河南省测绘地理信息局信息中心，河南 郑州 450003）

城市扩展变化监测是地理国情监测的重要组成部分。本文以郑州市城市扩展监测设计研究为例，介绍地理国情专题监测的设计思路和监测实现手段，为其他专题地理国情监测提供一定方法。

城市扩展；专题地理国情监测；监测分析

地理国情是基本国情的重要组成部分。监测地理国情就是对地理国情进行普查、动态更新和监测并进行分析研究，向政府、企业、社会公众等各方面及时发布地理国情监测报告，为政府部门决策提供参考，为社会公众提供服务。

城市扩展变化是地理国情的重要组成部分。城市扩展变化监测目的就是利用不同时期地理空间数据，结合相应时期的社会经济和人文数据，从多角度反映城市发展变化的情况及趋势，为各级政府及规划、绿化、城建、环保等相关部门提供决策参考。本文以郑州市城市扩展监测设计研究为例，介绍地理国情专题监测的设计思路和实现手段，为其他专题地理国情监测提供一定方法。

1 设计主要思路及技术流程

利用最新的RS、GIS等高新技术对现实性强、分辨率高得多光谱卫星影像信息和库存资料进行解译和信息提取，从而获取地理信息要素监测数据，同时结合城市社会经济与人文要素数据进行综合分析，揭示城市变化及发展趋势。

城市扩展变化监测技术流程如图1。

图 1 城市扩展变化监测技术流程

2 监测要素数据获取技术设计

2.1 城市扩展变化监测要素及指标设计

根据监测需要和资料分析，确定城市扩展变化监测各要素及指标。（表1）

2.2 监测要素采集原则

2.2.1 城市扩展变化监测范围：郑州市中心城区主要包括指金水区、惠济区、中原区、二七区、郑东新区、高新技术开发区中的建成区。

2.2.2 城市扩展变化监测年点制定：根据已有资料分析情况，确定监测年点为1962-2010，期间共8个监测年点。

表 1 根据监测需要和资料分析，确定城市扩展变化监测各要素及指标

2.3 城市扩展变化监测要素获取技术要求

2.3.1 道路、建筑物用地监测要素获取

2.3.1.1 利用已有的1：1万地形图数据库数据资料获取年度监测要素，在保持结构与属性与1：1万比例尺地形图数据库一致的情况下，提取所需监测要素数据。

2.3.1.2 利用高分辨率遥感影像和该年度以后的1：1万地形图更新数据获取年度监测要素。

2.3.1.3 利用反推和正推法，从1：1万地形图数据库与DOM套合的数据中提取监测要素。

2.3.1.4 利用1：1万比例尺DRG数据获取年度监测要素。

2.3.2 绿化监测要素获取。根据多波段遥感影像特点，采用遥感影像处理软件，实现对城市绿化区域界线的提取。

2.3.3 建成区的范围、关键特征地物监测要素获取。建成区是指城区内已建成的，居民地连片分布区域。建成区范围界线采集时，无论是已有1：1万比例尺地形图数据还是1：1万比例尺DRG采集数据，都要根据屏显速度，进行一定范围的地形图拼接，以便看清楚建成区外围轮廓。采集界线时，以中心城区外围与中心城区连成一片的居民地外围线为界线进行采集。整个监测年度的建成区范围线应是一个完整的封闭线。

2.3.4 地名数据获取技术方法

2.3.4.1 利用1：1万比例尺地名数据库中直接提取要素，数据结构不变。

2.3.4.2 没有1：1万比例尺地名数据库的可以按照1：1万比例尺地名建库要求，利用1：1万比例尺DRG进行矢量采集。

2.3.5 社会经济、人文要素采集技术要求

人口数据、土地数据和社会经济数据，可根据城市人口年鉴、河南省土地利用现状数据册及郑州市经济发展年鉴中获取。

3 监测要素数据库设计

3.1 监测数据几何类型

监测空间数据可抽象为三种基本的几何类型，空间实体可认为是由这三种类型的矢量数据组合而成。点：点是由对应的（X，Y）坐标组成的对象；线：线是由一对或多对有序点所组成的；面：面是由相互连接的线串组成的封闭的环。

3.2 数据分层与属性项定义

基础地理数据库的数据共分为4个数据集9个数据类，数据分层的命名采用四个字符，第一个字符代表数据分类，第二、三个字符是数据内容的缩写，第四个字符代表几何类型，点（P）、线（L）、面（P）。基础地理信息数据选用居民地层、水系层、交通层、境界与政区，并以已有的基础地理信息数据库为依据，建立监测要素数据库。

3.3 逻辑结构

监测要素数据库逻辑结构包括基础地理数据库逻辑结构和监测数据库逻辑结构。

4 统计与监测分析设计

4.1 监测要素统计

利用监测要素数据库对不同监测年度，对监测要素的面积进行统计，生成表格或以柱状图、曲线图形式进行统计；以某一特征地物为参照物，对某一区域内监测要素的面积进行统计，如三环内、二环内的监测要素的面积情况，形成表格；对不同年度监测要素的面积分类汇总，形成电子分类汇总表格。

4.2 监测数据分析

4.2.1 建成区扩张分析

利用建成区数据库数据，统计建成区的面积、增长量、扩展速率及质心坐标，并建立密度模型、扩张形态模型（紧凑度指数、分维数指数、放射状指数）和扩张空间特征模型。从而判断城市发展变化方向与趋势。

4.2.2 路网变化分析

根据监测数据库统计的道路长度、宽度、道路条数、道路面积、人均道路面积、路网增量、路网密度和年度道路面积条数增长率，可以分析出交通拥挤程度，同时根据城市路网变化情况，提出优化路网的合理化建议。

4.2.3 绿化面积分析

根据年度绿化面积、绿化覆盖面积、绿化率、城市绿化覆盖率和人均公共绿地面积，可以分析出区域绿化情况，从而为城市生态建设提供参考数据。

4.2.4 专题监测分析

根据监测年度各监测要素的变化和经济社会人文等各项指标变化，综合分析城市扩展发展潜在要素和动力，为建设生态城市、文明城市提供决策支持。

5 结语

监测地理国情是经济社会发展对测绘提出的新要求。2013年3月，国务院下发了《关于开展第一次全国地理国情普查的通知》文件，文件要求利用两年的时间完成全国地理国情普查，目的就是查清我国自然和人文地理要素的现状和空间分布情况，为开展常态化地理国情监测奠定基础，满足经济社会发展和生态文明建设的需要，提高地理国情信息对政府、企业和公众的服务能力。监测地理国情需要常态化、专题化，只有不断深入专题监测研究和常态化监测机制建立，地理国情监测才能有序持续的开展。

[1]国务院文件.国发[2013]9号，国务院关于开展第一次全国地理国情普查的通知[S].北京：2013.

[2]付治河.基于地理国情监测的城市扩张分析研究[J].测绘通讯，2013（3）.

[3]李爱民，刘衫，吕安民.基于卫星遥感影像的郑州市建成区扩张变化研究[J].郑州大学学报：工学版，2011（2）.

[4]胡张武.基于RS和GIS的巢湖流域城镇体系空间结构分析[J].测绘通讯，2011（3）.

P208

A

1671-0037（2014）09-20-2

宋晓红（1960.10-），女，工程师，研究方向：测绘地信管理与研究。