遥感与GIS技术在城市用地规划中的应用——以常德市为例
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摘要
城市土地是城市社会和经济发展的基础。城市土地资源的数量和质量及其分配直接影响城市的经济、社会、环境以及综合效益。目前，我国城市土地利用效率低下的问题突出，城市土地结构不合理，其主要原因之一就是对城市土地的利用结构和利用效率缺乏科学合理的规划。本文将遥感与GIS技术应用于城市用地规划中，以常德市的城市用地总体规划为例，探索了定量评价的方法，讨论了评价过程中的一些关键技术。
本文论述了多源遥感影像数据融合技术，包括融合的信息表示、融合原理、融合系统框架模型、融合的算法、控制及应用。并将ETM遥感数据与大比例尺的地形图进行融合，利用非遥感数据与遥感数据融合调查城市土地利用现状及城市环境，以GIS作为支撑工具，建立城市环境空间数据库。针对城市用地的特点，运用多目标土地适宜性的评价方法，对常德市城市用地适宜性进行评价，主要探讨了主导因素与因子的选取，因子权重的确定，论述了如何借助地理信息系统的空间分析功能及图形和属性的结合实现城市用地适宜性的评价，分析了城市用地与城市环境协调性评价的指标体系，建立了城市环境综合评价模型。并在此基础上对城市用地现状进行分析研究，实现各类用地在空间上的优化配置，作出城市用地合理的规划方案。
结果表明，利用遥感与GIS相结合进行城市用地的调查与分析评价，可以快捷、准确地了解城市环境与用地的现状，合理布局和优化
中南人学硕卜学位论文
配置土地资源。
念华
The land of a city is the base of the development of city's society and economy.The quantity quality and distribution of a city's land source affect the economy society circumstance and synthetical benefit of the city.At present,in our country,the utilize rate of city's land resource is low and the structure of urban land use is not reasonable.The main reason of these is that there are not scientific and reasonable layout.In this paper,the technology of Remote sensing and GIS is used to this subject and the master plan of city Changde is taken as a case study to discuss some key 晅echniques in this process .
Techniques for data fusion in multisources remotely sensed imagery are reviewed.Representation of information,framework,algorithms,control and applications of fusion are included.ETM remotely sensed imagery and large-scale relief map are fused together to make full use of effective information of remote sensing data and other data. A GIS-aided urban-environmental spatial database about the status quo of urban land use and environment is established according to the result of remete sensing survey. According to the characteristic of urban land use, applying a multi-objective method of appraisal,this paper analyses and appraises the land suitability for urban land use in city Changde. It focuses its
discussion on the selection of the chief elements and factors and shows how a multi-objective land suitability appraisal is achieved via the introduction of the application of Analytic Exponent Process and a combined analysis of spatial analytic functions,graphes and properties in the geographical information system.It analyzes the assessment of the coordination between various urban land uses and urban environmental potential.then establishes the evaluation model for different urban land uses and urban environment potential for each urban land uses category is evaluated.At last,on the base of these analyse and assessment, optimizing the structure of urban land use and putting forward scientific and reasonable lay out project.
The analytical results indicate that the combination of remote sensing with GIS technology can be applied to the fast and accurate survey and assessment of urban land use, reasonable lay out ,and optimizing the structure of urban land use.
本文论述了多源遥感影像数据融合技术，包括融合的信息表示、融合原理、融合系统框架模型、融合的算法、控制及应用。并将ETM遥感数据与大比例尺的地形图进行融合，利用非遥感数据与遥感数据融合调查城市土地利用现状及城市环境，以GIS作为支撑工具，建立城市环境空间数据库。针对城市用地的特点，运用多目标土地适宜性的评价方法，对常德市城市用地适宜性进行评价，主要探讨了主导因素与因子的选取，因子权重的确定，论述了如何借助地理信息系统的空间分析功能及图形和属性的结合实现城市用地适宜性的评价，分析了城市用地与城市环境协调性评价的指标体系，建立了城市环境综合评价模型。并在此基础上对城市用地现状进行分析研究，实现各类用地在空间上的优化配置，作出城市用地合理的规划方案。
结果表明，利用遥感与GIS相结合进行城市用地的调查与分析评价，可以快捷、准确地了解城市环境与用地的现状，合理布局和优化
中南人学硕卜学位论文
配置土地资源。
念华
The land of a city is the base of the development of city's society and economy.The quantity quality and distribution of a city's land source affect the economy society circumstance and synthetical benefit of the city.At present,in our country,the utilize rate of city's land resource is low and the structure of urban land use is not reasonable.The main reason of these is that there are not scientific and reasonable layout.In this paper,the technology of Remote sensing and GIS is used to this subject and the master plan of city Changde is taken as a case study to discuss some key 晅echniques in this process .
Techniques for data fusion in multisources remotely sensed imagery are reviewed.Representation of information,framework,algorithms,control and applications of fusion are included.ETM remotely sensed imagery and large-scale relief map are fused together to make full use of effective information of remote sensing data and other data. A GIS-aided urban-environmental spatial database about the status quo of urban land use and environment is established according to the result of remete sensing survey. According to the characteristic of urban land use, applying a multi-objective method of appraisal,this paper analyses and appraises the land suitability for urban land use in city Changde. It focuses its
discussion on the selection of the chief elements and factors and shows how a multi-objective land suitability appraisal is achieved via the introduction of the application of Analytic Exponent Process and a combined analysis of spatial analytic functions,graphes and properties in the geographical information system.It analyzes the assessment of the coordination between various urban land uses and urban environmental potential.then establishes the evaluation model for different urban land uses and urban environment potential for each urban land uses category is evaluated.At last,on the base of these analyse and assessment, optimizing the structure of urban land use and putting forward scientific and reasonable lay out project.
The analytical results indicate that the combination of remote sensing with GIS technology can be applied to the fast and accurate survey and assessment of urban land use, reasonable lay out ,and optimizing the structure of urban land use.
引文
1、陈述彭·遥感大词典·[M]科学出版社，1990
2、陈述彭，鲁学军，周成虎·地理信息系统导论·北京：科学出版社，1999
3、遥感研究会(日)·遥感精解·[M]测绘出版社，1993
4、周成虎等·遥感影像地学理解与分析·[M]．北京：中国科学出版社，1999
5、万发贯，柳健，文灏·遥感图像数字处理·武汉：华中理工大学出版社，1991
6、赵锐，刘玉机，傅肃性主编·中国环境与遥感应用·北京：气象出版社，1999
7、刘黎明，张军连，张风荣等·土地资源调查与评价·(M)北京：科学技术文献出版社，1994
8、朱亮璞·遥感地质学·北京：地质出版社：1994
9、张永尘·遥感图象信息系统·北京：科学出版社：2000
10、常德市城市总体规划说明书，2000年12月
11、孙朝辉·基于分类融合的武汉市多时相遥感影像监测·遥感信息，2002年第4期
12、贾永红·基于像元的遥感影像融合方法的比较·测绘信息与工程，1997，N04，29
13、裴晓宁，张建宝，赵宗涛·多源遥感图象融合及应用·计算机工程与科学，2001年第23卷第6期
14、贾永红·遥感多光谱影像空间分解力增强的融合方法·遥感技术与应用，1997年3月，第12卷第1期
15、贾永红，孙家柄·遥感多光谱影像数据与航片数字化影像融合方法的研究·测绘通报，1997年第5期
16、贾永红，李德仁，孙家柄·多源遥感影像数据融合·遥感技术与应用，2000年3月，第15卷第1期
17、王祖伟，秦其明·多源遥感数据融合及在城市研究中的应用·测绘通报，2002年第3期
18、朱霞，李秉毅，赵俊华·城市规划遥感研究·河南科学，1997年3月，第15卷第1期
19、石雪冬，李敏，张宏利·遥感技术在广州市城市绿地系统总体规划中的应用·测绘科学，2001年12月，第26卷第4期
20、李天峻，阎君，李伯衡·遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述·国土资源遥感，1997年6月15日，第2期，总32期
21、黎夏，叶嘉安·基于遥感和GIS的辅助规划模型·遥感学报，1999年8月，第3卷第3期
22、申金山，关柯·城市居住用地适宜性评价方法与应用·城市环境与城市生态，1999年4月，第12卷2期
23、梁艳平，刘兴权，刘越等·基于GIS的城市总体规划用地适宜性评价探讨·工程勘察，2001年第2期
24、葛伟强，吴健平，梅安新·浦东新区环境综合评价地理信息系统．·遥感技术与应用，2000年9月，第15卷第3期
25、李秉柏，金之庆，何维·MAPGIS在土地利用类型遥感动态监测中的应用·中国农业资源与区划，2001年12月，第22卷，第6期
26、王旭红·基于卫星影像制作土地利用和土地覆盖图的方法试验．·测绘通报，2001年增刊
27、徐鹏炜，王艳萍，蔡菊珍·利用遥感和GIS技术监测绍兴县土地利用现状及其制图研究·科技通报，2001年9月，第17卷第5期
28、张炳智，张继贤，张丽·土地利用动态遥感监测中多源遥感影像融合方法比较研究·测绘科学，000年9月，第25卷第3期
29、伍世代·GIS支持的福清市多目标土地适宜性评价·福建师范大学学报(自然科学版)，2000年9月，第16卷第3期
30、戴福初，张晓晖，李军等·地理信息系统GIS支持下的城市地质环境评价·工程地质学报，2000／08(04)
31、石有维·城市建设用地适宜性评价—以鞍山市为例[J]．中国土地科学，1993，7(5)：28～32
32、东野光亮，赵文武，胡业翠等·基于MAPGIS的土地适宜性评价研究·山东农业大学学报(自然科学版)，2001，32(3)：299～305
33、王桂芝·基于GIS的土地适宜性评价模型研究·(J)中国土地科学，1996，10(5)：40—44
34、史明昌·孙保平等地理信息系统支持下土地评价专家模型的研究·(J)北京林业大学学报，1996，18(4)：50～56
35、戴福初，李军，张晓晖·城市建设用地与地质环境协调性评价的GIS方法及其应用·地球科学—中国地质大学学报，2000年3月，第25卷第2期
36、赵庚星，李玉环，李强·GIS支持下的定量化自动化农用土地评价方法的探讨·农业工程学报，1999年9月，第15卷第3期
37、林子瑜，李珍明，徐金山·南昌市2010年规划中心城区土地资源遥感研究·江西师范大学学报(自然科学)，2002年2月，第26卷第1期
38、李天峻，阎君，李伯衡·遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述·国土资源遥感，1997年6月15日，第2期，总32期
39、黎夏，叶嘉安·基于遥感和GIS的辅助规划模型·遥感学报，1999年8月，第3卷第3期
40、Yeh,A.G.O.,Li,X.An integrated remote sensing and GIS approach in the monitoring and evaluation of rapid urban growth for sustainable debelopment in the Pearl Rive Delta, China.International Planning Studies, 1997,2(2): 193-210
41、Eastman,J.R.,Kyem,P.A.K.,Toledano,J.,Jin,w.GIS and Decision Making.Worcester, M.A.:Clark Labs for Cartographic Technology and Geographic Analysis, 1993
42、Carrara A , Cardinali M,Detti R,etal.GIS techniques and statistical models in evaluating landslide hazard [J] Earth Surface Processes and Landforms, 1991,16:427～445
43、Hiscock,K. M. et al. Groundwater vulnerability assessment: two case studies using GIS methodology[J]. Quarterly Journal of Engineering Geology, 1995,28,179～194
44、CHAVEZ P S,SIDES S C,ANDERSON J A. Comprison of three different Methods to merge Muoti-resolution and Multi-spectral Data Landsat TM and SPOT Panchromatic [J].PERS, 1991,57(3):295～303
45、Ford S J, Mckeown D M Jr. Information Fusion of Multi-spectral Imagery for Cartographic Feature Extraction (R). Invpaper. Commission Ⅶ:Interp of
Photographic and R S Data ⅩⅦ Congress ISPRS, Washington DC, 1992
46、Yesou H. Merging SEASTA and SPOT Imagery for the Study of Geologic Structure in a Temperate Agricultural Region (J). R S and Environment, 1993, 43:265～280
46、Kay, S. P. HIS Color Image Processing Techniques and Applications. Image Processing 1990. Handbook Data Translation Inc
48、A. H,J. M. Pellemans etc. Merging Multispectral and panchromatic SPOT Images with respect to the Radio-metric Properties of the Sensor. PE & RS. 1993 59(1):81～87
49、Joseph W.,Carper etc. The Use of HIS Transforma-tion for Merging SPOT Pauchromatic and multispectral Image Pata. PE & RS,1990,56(4):459～467
50、Chavez Jr P S. Comparison of Three Different Methods to Merge Multiresolution and Multispectral Data:Landsat TM and SPOT Panchromatic. PE &RS,1991,57(3)
51、Jia Y H,L I D R,Sun J B. An Approach of Fusing Remotely Sensed Multispectral Images with Aerial Photos. Proceedings of′ Geoinformatics′ 96 Wuhan-International Syposium on the Occasion of the40 th Anniversary of WTUSM, 1996
2、陈述彭，鲁学军，周成虎·地理信息系统导论·北京：科学出版社，1999
3、遥感研究会(日)·遥感精解·[M]测绘出版社，1993
4、周成虎等·遥感影像地学理解与分析·[M]．北京：中国科学出版社，1999
5、万发贯，柳健，文灏·遥感图像数字处理·武汉：华中理工大学出版社，1991
6、赵锐，刘玉机，傅肃性主编·中国环境与遥感应用·北京：气象出版社，1999
7、刘黎明，张军连，张风荣等·土地资源调查与评价·(M)北京：科学技术文献出版社，1994
8、朱亮璞·遥感地质学·北京：地质出版社：1994
9、张永尘·遥感图象信息系统·北京：科学出版社：2000
10、常德市城市总体规划说明书，2000年12月
11、孙朝辉·基于分类融合的武汉市多时相遥感影像监测·遥感信息，2002年第4期
12、贾永红·基于像元的遥感影像融合方法的比较·测绘信息与工程，1997，N04，29
13、裴晓宁，张建宝，赵宗涛·多源遥感图象融合及应用·计算机工程与科学，2001年第23卷第6期
14、贾永红·遥感多光谱影像空间分解力增强的融合方法·遥感技术与应用，1997年3月，第12卷第1期
15、贾永红，孙家柄·遥感多光谱影像数据与航片数字化影像融合方法的研究·测绘通报，1997年第5期
16、贾永红，李德仁，孙家柄·多源遥感影像数据融合·遥感技术与应用，2000年3月，第15卷第1期
17、王祖伟，秦其明·多源遥感数据融合及在城市研究中的应用·测绘通报，2002年第3期
18、朱霞，李秉毅，赵俊华·城市规划遥感研究·河南科学，1997年3月，第15卷第1期
19、石雪冬，李敏，张宏利·遥感技术在广州市城市绿地系统总体规划中的应用·测绘科学，2001年12月，第26卷第4期
20、李天峻，阎君，李伯衡·遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述·国土资源遥感，1997年6月15日，第2期，总32期
21、黎夏，叶嘉安·基于遥感和GIS的辅助规划模型·遥感学报，1999年8月，第3卷第3期
22、申金山，关柯·城市居住用地适宜性评价方法与应用·城市环境与城市生态，1999年4月，第12卷2期
23、梁艳平，刘兴权，刘越等·基于GIS的城市总体规划用地适宜性评价探讨·工程勘察，2001年第2期
24、葛伟强，吴健平，梅安新·浦东新区环境综合评价地理信息系统．·遥感技术与应用，2000年9月，第15卷第3期
25、李秉柏，金之庆，何维·MAPGIS在土地利用类型遥感动态监测中的应用·中国农业资源与区划，2001年12月，第22卷，第6期
26、王旭红·基于卫星影像制作土地利用和土地覆盖图的方法试验．·测绘通报，2001年增刊
27、徐鹏炜，王艳萍，蔡菊珍·利用遥感和GIS技术监测绍兴县土地利用现状及其制图研究·科技通报，2001年9月，第17卷第5期
28、张炳智，张继贤，张丽·土地利用动态遥感监测中多源遥感影像融合方法比较研究·测绘科学，000年9月，第25卷第3期
29、伍世代·GIS支持的福清市多目标土地适宜性评价·福建师范大学学报(自然科学版)，2000年9月，第16卷第3期
30、戴福初，张晓晖，李军等·地理信息系统GIS支持下的城市地质环境评价·工程地质学报，2000／08(04)
31、石有维·城市建设用地适宜性评价—以鞍山市为例[J]．中国土地科学，1993，7(5)：28～32
32、东野光亮，赵文武，胡业翠等·基于MAPGIS的土地适宜性评价研究·山东农业大学学报(自然科学版)，2001，32(3)：299～305
33、王桂芝·基于GIS的土地适宜性评价模型研究·(J)中国土地科学，1996，10(5)：40—44
34、史明昌·孙保平等地理信息系统支持下土地评价专家模型的研究·(J)北京林业大学学报，1996，18(4)：50～56
35、戴福初，李军，张晓晖·城市建设用地与地质环境协调性评价的GIS方法及其应用·地球科学—中国地质大学学报，2000年3月，第25卷第2期
36、赵庚星，李玉环，李强·GIS支持下的定量化自动化农用土地评价方法的探讨·农业工程学报，1999年9月，第15卷第3期
37、林子瑜，李珍明，徐金山·南昌市2010年规划中心城区土地资源遥感研究·江西师范大学学报(自然科学)，2002年2月，第26卷第1期
38、李天峻，阎君，李伯衡·遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述·国土资源遥感，1997年6月15日，第2期，总32期
39、黎夏，叶嘉安·基于遥感和GIS的辅助规划模型·遥感学报，1999年8月，第3卷第3期
40、Yeh,A.G.O.,Li,X.An integrated remote sensing and GIS approach in the monitoring and evaluation of rapid urban growth for sustainable debelopment in the Pearl Rive Delta, China.International Planning Studies, 1997,2(2): 193-210
41、Eastman,J.R.,Kyem,P.A.K.,Toledano,J.,Jin,w.GIS and Decision Making.Worcester, M.A.:Clark Labs for Cartographic Technology and Geographic Analysis, 1993
42、Carrara A , Cardinali M,Detti R,etal.GIS techniques and statistical models in evaluating landslide hazard [J] Earth Surface Processes and Landforms, 1991,16:427～445
43、Hiscock,K. M. et al. Groundwater vulnerability assessment: two case studies using GIS methodology[J]. Quarterly Journal of Engineering Geology, 1995,28,179～194
44、CHAVEZ P S,SIDES S C,ANDERSON J A. Comprison of three different Methods to merge Muoti-resolution and Multi-spectral Data Landsat TM and SPOT Panchromatic [J].PERS, 1991,57(3):295～303
45、Ford S J, Mckeown D M Jr. Information Fusion of Multi-spectral Imagery for Cartographic Feature Extraction (R). Invpaper. Commission Ⅶ:Interp of
Photographic and R S Data ⅩⅦ Congress ISPRS, Washington DC, 1992
46、Yesou H. Merging SEASTA and SPOT Imagery for the Study of Geologic Structure in a Temperate Agricultural Region (J). R S and Environment, 1993, 43:265～280
46、Kay, S. P. HIS Color Image Processing Techniques and Applications. Image Processing 1990. Handbook Data Translation Inc
48、A. H,J. M. Pellemans etc. Merging Multispectral and panchromatic SPOT Images with respect to the Radio-metric Properties of the Sensor. PE & RS. 1993 59(1):81～87
49、Joseph W.,Carper etc. The Use of HIS Transforma-tion for Merging SPOT Pauchromatic and multispectral Image Pata. PE & RS,1990,56(4):459～467
50、Chavez Jr P S. Comparison of Three Different Methods to Merge Multiresolution and Multispectral Data:Landsat TM and SPOT Panchromatic. PE &RS,1991,57(3)
51、Jia Y H,L I D R,Sun J B. An Approach of Fusing Remotely Sensed Multispectral Images with Aerial Photos. Proceedings of′ Geoinformatics′ 96 Wuhan-International Syposium on the Occasion of the40 th Anniversary of WTUSM, 1996