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摘 要:本文以广州市中心城区为例,运用Google earth和GIS技术,以最新的Google earth影像为主要数据源,利用遥感图像处理软件Erdas对影像进行处理,在MapGis软件的支持下提取城市绿地信息并进行编辑,建立绿地系统信息数据库,并统分析广州中心城区绿地系统类型结构与空间分布格局,拟为城市生态环境建设提供参考与借鉴。
关键词:Google earth 绿地系统GIS RS 广州市
中图分类号:X1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(c)-0128-02
随着地理信息技术的发展,国内外运用遥感(Remote Sensing)和地理信息系统(Geographic Information System)技术,已扩展到测绘、国土、环保、交通及城市规划等许多领域。如余前、徐文辉、董仁才、曾春润、郭恒亮袁东升等多位学者[1～6]运用地理信息技术对绿地系统进行调查,数据采集和影像处理,规划,景观分析等,运用RS和GIS技术对绿地系统数据采集、调查和研究具有覆盖范围广、耗时少、精度高等优势,近十年,Google Earth在多个领域应用得到推广,不少学者将Google earth技术与RS、GIS技术结合,对城市系统、教学实践、教学研究、模拟。该技术得广泛应用,一方面提供了有利的软件平台,另一方面也使人们意识到这软件对教学、模拟、科学研究等方面的重要作用[7]。本文试运用Google earth与RS、GIS技术结合,对广州城市绿地系统分布进行探讨,拟为城市绿地系统的深入研究提供参考和借鉴。
1 研究范围及地理环境特征
本研究以广州海珠区、越秀区、荔湾区三个中心城区为例,三区面积185.67km2,常住人口328.34万人,人口密集,用地紧张,人口数量与绿地面积矛盾突出。选择这三区作为研究对象,主要考虑到Google earth上截取影像分辨率高,绿地通过肉眼判读解译相对容易,影像获取操作性强,另外Google earth网络截图的软件较少且允许截图范围有限,网络速度等因素。
广州濒临南海,地处南亚热带季风区。地势东北高、西南低,依山傍水,北部和东北部是山区,南部是珠江三角洲冲积平原。属南亚热带季风气候,高温多雨、干湿季明显,水热条件优越且同期,很利于植物和农作物的生长。地带性植被为南亚热带季风常绿阔叶林,土壤为砖红壤性红壤,优越的自然环境使生物种类繁多,生物多样性显著,植物生长迅速,生物循环和物质循环较快,由于人为活动的影响,目前天然林极少,山地丘陵大都是次生林和人工林,城市主要为人工植被。
三区大部分属广州老城和中心区域,越秀区2005年4月28日,由东山、越秀二区合并而成;整合后的区域面积为32.82km2,人口为114万,人口密度高34735人/km2。越秀区文化旅游功能突出,文化旅游景点多,基础设施完善,楼宇密度高。荔湾区与越秀区同时由原荔湾、芳村二区合并而成,调整后的区域面积62.4km2,人口70.54万,部分地带属老城区,大部分地带毗邻广州繁华中心,区位得天独厚,为珠江东、北岸,交通枢纽,广佛都市经济圈交接带。海珠区面积90.45km2,常住人口143.8万,是一个为珠江前后航道环绕的绿岛区,四面环水,素有广州“南肺”和“海上明珠”之美称。城区功能正实现由传统工业区向现代商贸服务业、高新技术产业和生态旅游业协调发展的现代化中心城区转变。工厂搬迁后,城区人口密度加大,商住建筑林立。
2 研究的主要技术、方法和步骤
2.1 主要技术
本次主要运用Google earth,遥感和地理信息技术,Google Earth版本是2007年9月,新发射的“WorldView I”卫星由Google Earth地图服务商DigitalGlobe开发提供的免费版,Google Earth与现有的“QuickBird”卫星相配合,提供的图像非常清晰,城区分辨精度达到0.5m,搜集范围达60多万km2的区域范围,是城市各类绿地信息提取的数据源。
2.2 方法与步骤
2.2.1 资料收集
收集相关绿地资料是绿地系统研究的首要步骤,首先截取Google earth影像,收集包括用于几何校正参照的遥感数据以及大量的非遥感数据,广州市行政区图、地形、绿地建设、人口、面积等等相关的辅助信息。然后,选择参考我国城市绿地系统的分类标准。我国城市绿地系统分类标准很多,本文主要采用的是中华人民共和国建设部2002年9月1日通过实施的《城市绿地分类标准》,即把绿地分为公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地、其他绿地五大类。
2.2.2 信息获取
本研究包括Google earth影像获取与并接,运用GEtScreen软件,在线打开Google earth,运用GEtScreen截屏工具,选取研究范围,选定一个截屏高度,两点定位截屏,因为数据量较大,因此分割成几幅影像,然后用ERDAS IMAGE软件的图像拼接工具,对下载后的多幅影像,进行拼接,或用Adobe photoshop软件,实现影像的拼接。拼接前先将Google eardas的jpeg格式影像转换为shape格式,同时生成DBF数据。
2.2.3 图像预处理
本文对源数据采用几何精校正方法,根据几何精校正的原理和步骤,利用 ERDAS遥感影像处理软件,选取了已知坐标信息和投影系统的广州市2005年TM影像作为参照,对Google earth进行影像校正,使之与校正好的广州市行政边界矢量图的坐标、投影系统一致。为保证几何校正的精度,控制点的选择尽量分布均匀,且覆盖整个研究区域,最后算出控制点平均误差距离为01372个像元,符合误差在1个像元之内的预定期望,完成校正。
2.2.4 数据库建立
根据影像判读,图像校正和图像配准的数据资料,运用MapGis提取出来的绿地信息,包括绿地范围、类型、图斑面积,所属区域等绿地斑块属性数据,通过格式转化成shape格式,同时生成DBF数据,然后对数据进行筛选,排列,建立信息数据库。用ArcGis打开,在绿地信息数据库中已转换成shape格式的文件,并赋予坐标和投影。
3 广州城区绿地系统特征分析
3.1 绿地指标分析
从数据库信息和相关辅助资料统计表明:三区绿地面积54.327km2,平均绿化覆盖率29.26%,人均绿地面积16.55m2/人,人均公共绿地1.7m2。广州市政府经过多年的努力,绿化覆盖率比95年的24.52%有较大的提高。绿地面积、绿地率、人均绿地、人均公共绿地指标在三区中存在较大的差异。绿地面积、绿地率为海珠区最大,分别为27.988km2,(30.94%)越秀区最小分别为7.777km2、(23.70%),荔湾区居中,分别为18.562km2、29.75%;海珠区比例较高的绿地率是生产绿地和防护绿地占有相当大的比重;人均绿地面积是荔湾区(26.31m2/人)>海珠区(19.46m2/人)>越秀区(6.82m2/人)。其主要原因是现有的荔湾区是原荔湾与芳村区合并而成的区域,绿地面积总量大,人口密度低,所以人均绿地面积大;越秀区是原东山和越秀区合并而成的老城区,建成区土地都是历史时期发展起来的商住用地,设施完善,人口密度高,用地紧张,寸土寸金,绿地面积有限,因而人均绿地面积小。
3.2 绿地类型结构分析
三区五类绿地面积共54.327km2,,绿地类型结构以生产绿地和附属绿地居多,分别为15.382km2和13.611km2,公园绿地面积最少,只有5.446km2,防护绿地和其他绿地居中,分别为10.598km2和9.291km2。其中公园绿地主要集中在越秀区;生产绿地主要分布在荔湾区和海珠区边缘地带,附属绿地则主要分布越秀区、海珠区西周以及荔湾区东北与越秀区接壤的地方;防护绿地在各区分布比较均匀,而越秀区比重相对较小;其他绿地绝大部分分布在海珠区的东南部,少量分布在荔湾区,越秀区基本无其他绿地类型。
从三区绿地类型结构比较看,海珠区各类绿地面积排序依次为:其他绿地>附属绿地>生产绿地>防护绿地>公园绿地。(见图1)
其他绿地面积最大,为8.434km2,占绿地总面积的29%,主要由海珠区东南部瀛洲生态公园和环城高速东段附近的万亩果园组成,附属绿地和生产绿地面积相对较大,分别占绿地总面积的25%和24%,主要由居住小区,校园,工厂、单位等环境绿地组成。生产绿地主要由城郊一些蔬菜种植园地,果树种植园地等组成。公园绿地面积相对较少,仅占绿地总面积的6%,由晓港公园、琶洲会展中心附近的公园绿地组成。
荔湾区各类绿地面积排序依次为:生产绿地>防护绿地>附属绿地>其他绿地>公园绿地。(见图2)其中生产绿地和防护绿地分别为8.776km2和4.702km2,两者比重超过70%,生产绿地的比重将近一半。现有的生产绿地,大多数是合并前芳村区的农业生产用地,主要为花卉种植基地,以及城区西南面与佛山接壤的城乡结合带的广阔农业用地,公园绿地较少为0.652km2,占绿地总面积的4%,主要由荔湾湖公园组成;其他绿地为0.857km2,占绿地总面积的5%,主要由至尊高尔夫球场绿化用地组成。
越秀区各类绿地面积排序依次为:公园绿地>附属绿地>防护绿地>生产绿地>其他绿地。(见图3)公园绿地和附属绿地较多,公园绿地为3.234km2,占绿地总面积的41%;附属绿地3.162km2,占绿地总面积的40.9%,两者比重共占绿地总面积的81.9%,公园绿地主要由流花湖、越秀山等多个广州早期建设和发展的公园组成,附属绿地则主要由各社区、医院、学校等四周绿地组成;防护绿地1.373km2,占绿地总面积的18%;生产绿地比较少,只有0.008km2,仅占绿地总面积的0.1%;其他绿地几乎没有。越秀区地处城市中心地带,是广州市老城区,基础设施完善,商住、建筑用地比重高,除了用于休闲、美化城市环境、降低城市噪音等功能的公园绿地、附属绿地、防护绿地外,几乎无生产绿地和其他绿地。
3.3 绿地分布格局分析
从城区整体看,三区绿地分布呈分散型的斑状分布模式,由中心向外围增加,东西两边绿地面积较大。点、线、面绿地并没有形成东西、南北贯通绿色网道。从绿地系统分布形式上看,三区绿地呈混合式的绿地分布格局,主要由点状、块状、带状绿地综合布局为主。面积较大公园绿地和附属绿地呈块状分布;珠江两岸的沿江公共绿地、各大主要干道两边的防护绿地呈现带状和线状分布;海珠区、荔湾区远离城市中心边缘带的绿地则呈块状楔形分布。
4 结语
研究结果表明,广州中心城区绿地面积、绿化覆盖率、人均绿地、人均公共绿地等指标普遍提高,绿地分布不均匀,有份量的南北贯通绿道没有形成,缺乏点、线、面,东西、南北贯通的大面积连续分布的绿地系统。荔湾与越秀区绿地结构不够合理,绿地覆盖率和人均绿地面积均低于3区的平均水平,有待提高绿化定额指标。三区大部分地域范围为中心城区建设用地,未来广州市城区中心将向东、向北和向南发展,城市用地寸土寸金,为了充分利用城市有限的土地资源,改善城市的居住环境,可发展城市空间立体绿化,发展城市“空中绿道”, 以增加绿视率和城市三维绿化量。
参考文献
[1] 余前,蔡槿.基于遥感和GIS的城市绿地自动识别系统[J].中山大学研究生学刊(自然科学、医学版),2006(11).
[2] 曾春润,熊轶群.遥感技术在城市绿化调查中的应用[J].新西部,2007(6).
[3] 郭恒亮,刘丽娜,王宝强.基于GI S和RS技术的郑州绿地系统分析和规划[J].气象与环境科学,2008(5).
[4] 袁东升.应用遥感技术进行城市绿化现状调查的研究[J].中国园林,2001(5).
[5] 徐文辉,赵维娅,鲍沁星.RS与GIS在城市绿地系统规划中的应用[J].人民长江,2008(7).
[6] 董仁才,赵景柱,邓红兵,等.3S技术在城市绿地系统中的应用探讨—— 以园林绿地信息采集与管理中的应用为例[J].林业资源管理,2006(4).
[7] 刘家兴,蔡砥,郑芷青.于Google Earth的“地理野外实习基地”数字化教学模型研究[J].广州大学学报,自然科学版,2009(15):40～44.
关键词:Google earth 绿地系统GIS RS 广州市
中图分类号:X1 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(c)-0128-02
随着地理信息技术的发展,国内外运用遥感(Remote Sensing)和地理信息系统(Geographic Information System)技术,已扩展到测绘、国土、环保、交通及城市规划等许多领域。如余前、徐文辉、董仁才、曾春润、郭恒亮袁东升等多位学者[1～6]运用地理信息技术对绿地系统进行调查,数据采集和影像处理,规划,景观分析等,运用RS和GIS技术对绿地系统数据采集、调查和研究具有覆盖范围广、耗时少、精度高等优势,近十年,Google Earth在多个领域应用得到推广,不少学者将Google earth技术与RS、GIS技术结合,对城市系统、教学实践、教学研究、模拟。该技术得广泛应用,一方面提供了有利的软件平台,另一方面也使人们意识到这软件对教学、模拟、科学研究等方面的重要作用[7]。本文试运用Google earth与RS、GIS技术结合,对广州城市绿地系统分布进行探讨,拟为城市绿地系统的深入研究提供参考和借鉴。
1 研究范围及地理环境特征
本研究以广州海珠区、越秀区、荔湾区三个中心城区为例,三区面积185.67km2,常住人口328.34万人,人口密集,用地紧张,人口数量与绿地面积矛盾突出。选择这三区作为研究对象,主要考虑到Google earth上截取影像分辨率高,绿地通过肉眼判读解译相对容易,影像获取操作性强,另外Google earth网络截图的软件较少且允许截图范围有限,网络速度等因素。
广州濒临南海,地处南亚热带季风区。地势东北高、西南低,依山傍水,北部和东北部是山区,南部是珠江三角洲冲积平原。属南亚热带季风气候,高温多雨、干湿季明显,水热条件优越且同期,很利于植物和农作物的生长。地带性植被为南亚热带季风常绿阔叶林,土壤为砖红壤性红壤,优越的自然环境使生物种类繁多,生物多样性显著,植物生长迅速,生物循环和物质循环较快,由于人为活动的影响,目前天然林极少,山地丘陵大都是次生林和人工林,城市主要为人工植被。
三区大部分属广州老城和中心区域,越秀区2005年4月28日,由东山、越秀二区合并而成;整合后的区域面积为32.82km2,人口为114万,人口密度高34735人/km2。越秀区文化旅游功能突出,文化旅游景点多,基础设施完善,楼宇密度高。荔湾区与越秀区同时由原荔湾、芳村二区合并而成,调整后的区域面积62.4km2,人口70.54万,部分地带属老城区,大部分地带毗邻广州繁华中心,区位得天独厚,为珠江东、北岸,交通枢纽,广佛都市经济圈交接带。海珠区面积90.45km2,常住人口143.8万,是一个为珠江前后航道环绕的绿岛区,四面环水,素有广州“南肺”和“海上明珠”之美称。城区功能正实现由传统工业区向现代商贸服务业、高新技术产业和生态旅游业协调发展的现代化中心城区转变。工厂搬迁后,城区人口密度加大,商住建筑林立。
2 研究的主要技术、方法和步骤
2.1 主要技术
本次主要运用Google earth,遥感和地理信息技术,Google Earth版本是2007年9月,新发射的“WorldView I”卫星由Google Earth地图服务商DigitalGlobe开发提供的免费版,Google Earth与现有的“QuickBird”卫星相配合,提供的图像非常清晰,城区分辨精度达到0.5m,搜集范围达60多万km2的区域范围,是城市各类绿地信息提取的数据源。
2.2 方法与步骤
2.2.1 资料收集
收集相关绿地资料是绿地系统研究的首要步骤,首先截取Google earth影像,收集包括用于几何校正参照的遥感数据以及大量的非遥感数据,广州市行政区图、地形、绿地建设、人口、面积等等相关的辅助信息。然后,选择参考我国城市绿地系统的分类标准。我国城市绿地系统分类标准很多,本文主要采用的是中华人民共和国建设部2002年9月1日通过实施的《城市绿地分类标准》,即把绿地分为公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地、其他绿地五大类。
2.2.2 信息获取
本研究包括Google earth影像获取与并接,运用GEtScreen软件,在线打开Google earth,运用GEtScreen截屏工具,选取研究范围,选定一个截屏高度,两点定位截屏,因为数据量较大,因此分割成几幅影像,然后用ERDAS IMAGE软件的图像拼接工具,对下载后的多幅影像,进行拼接,或用Adobe photoshop软件,实现影像的拼接。拼接前先将Google eardas的jpeg格式影像转换为shape格式,同时生成DBF数据。
2.2.3 图像预处理
本文对源数据采用几何精校正方法,根据几何精校正的原理和步骤,利用 ERDAS遥感影像处理软件,选取了已知坐标信息和投影系统的广州市2005年TM影像作为参照,对Google earth进行影像校正,使之与校正好的广州市行政边界矢量图的坐标、投影系统一致。为保证几何校正的精度,控制点的选择尽量分布均匀,且覆盖整个研究区域,最后算出控制点平均误差距离为01372个像元,符合误差在1个像元之内的预定期望,完成校正。
2.2.4 数据库建立
根据影像判读,图像校正和图像配准的数据资料,运用MapGis提取出来的绿地信息,包括绿地范围、类型、图斑面积,所属区域等绿地斑块属性数据,通过格式转化成shape格式,同时生成DBF数据,然后对数据进行筛选,排列,建立信息数据库。用ArcGis打开,在绿地信息数据库中已转换成shape格式的文件,并赋予坐标和投影。
3 广州城区绿地系统特征分析
3.1 绿地指标分析
从数据库信息和相关辅助资料统计表明:三区绿地面积54.327km2,平均绿化覆盖率29.26%,人均绿地面积16.55m2/人,人均公共绿地1.7m2。广州市政府经过多年的努力,绿化覆盖率比95年的24.52%有较大的提高。绿地面积、绿地率、人均绿地、人均公共绿地指标在三区中存在较大的差异。绿地面积、绿地率为海珠区最大,分别为27.988km2,(30.94%)越秀区最小分别为7.777km2、(23.70%),荔湾区居中,分别为18.562km2、29.75%;海珠区比例较高的绿地率是生产绿地和防护绿地占有相当大的比重;人均绿地面积是荔湾区(26.31m2/人)>海珠区(19.46m2/人)>越秀区(6.82m2/人)。其主要原因是现有的荔湾区是原荔湾与芳村区合并而成的区域,绿地面积总量大,人口密度低,所以人均绿地面积大;越秀区是原东山和越秀区合并而成的老城区,建成区土地都是历史时期发展起来的商住用地,设施完善,人口密度高,用地紧张,寸土寸金,绿地面积有限,因而人均绿地面积小。
3.2 绿地类型结构分析
三区五类绿地面积共54.327km2,,绿地类型结构以生产绿地和附属绿地居多,分别为15.382km2和13.611km2,公园绿地面积最少,只有5.446km2,防护绿地和其他绿地居中,分别为10.598km2和9.291km2。其中公园绿地主要集中在越秀区;生产绿地主要分布在荔湾区和海珠区边缘地带,附属绿地则主要分布越秀区、海珠区西周以及荔湾区东北与越秀区接壤的地方;防护绿地在各区分布比较均匀,而越秀区比重相对较小;其他绿地绝大部分分布在海珠区的东南部,少量分布在荔湾区,越秀区基本无其他绿地类型。
从三区绿地类型结构比较看,海珠区各类绿地面积排序依次为:其他绿地>附属绿地>生产绿地>防护绿地>公园绿地。(见图1)
其他绿地面积最大,为8.434km2,占绿地总面积的29%,主要由海珠区东南部瀛洲生态公园和环城高速东段附近的万亩果园组成,附属绿地和生产绿地面积相对较大,分别占绿地总面积的25%和24%,主要由居住小区,校园,工厂、单位等环境绿地组成。生产绿地主要由城郊一些蔬菜种植园地,果树种植园地等组成。公园绿地面积相对较少,仅占绿地总面积的6%,由晓港公园、琶洲会展中心附近的公园绿地组成。
荔湾区各类绿地面积排序依次为:生产绿地>防护绿地>附属绿地>其他绿地>公园绿地。(见图2)其中生产绿地和防护绿地分别为8.776km2和4.702km2,两者比重超过70%,生产绿地的比重将近一半。现有的生产绿地,大多数是合并前芳村区的农业生产用地,主要为花卉种植基地,以及城区西南面与佛山接壤的城乡结合带的广阔农业用地,公园绿地较少为0.652km2,占绿地总面积的4%,主要由荔湾湖公园组成;其他绿地为0.857km2,占绿地总面积的5%,主要由至尊高尔夫球场绿化用地组成。
越秀区各类绿地面积排序依次为:公园绿地>附属绿地>防护绿地>生产绿地>其他绿地。(见图3)公园绿地和附属绿地较多,公园绿地为3.234km2,占绿地总面积的41%;附属绿地3.162km2,占绿地总面积的40.9%,两者比重共占绿地总面积的81.9%,公园绿地主要由流花湖、越秀山等多个广州早期建设和发展的公园组成,附属绿地则主要由各社区、医院、学校等四周绿地组成;防护绿地1.373km2,占绿地总面积的18%;生产绿地比较少,只有0.008km2,仅占绿地总面积的0.1%;其他绿地几乎没有。越秀区地处城市中心地带,是广州市老城区,基础设施完善,商住、建筑用地比重高,除了用于休闲、美化城市环境、降低城市噪音等功能的公园绿地、附属绿地、防护绿地外,几乎无生产绿地和其他绿地。
3.3 绿地分布格局分析
从城区整体看,三区绿地分布呈分散型的斑状分布模式,由中心向外围增加,东西两边绿地面积较大。点、线、面绿地并没有形成东西、南北贯通绿色网道。从绿地系统分布形式上看,三区绿地呈混合式的绿地分布格局,主要由点状、块状、带状绿地综合布局为主。面积较大公园绿地和附属绿地呈块状分布;珠江两岸的沿江公共绿地、各大主要干道两边的防护绿地呈现带状和线状分布;海珠区、荔湾区远离城市中心边缘带的绿地则呈块状楔形分布。
4 结语
研究结果表明,广州中心城区绿地面积、绿化覆盖率、人均绿地、人均公共绿地等指标普遍提高,绿地分布不均匀,有份量的南北贯通绿道没有形成,缺乏点、线、面,东西、南北贯通的大面积连续分布的绿地系统。荔湾与越秀区绿地结构不够合理,绿地覆盖率和人均绿地面积均低于3区的平均水平,有待提高绿化定额指标。三区大部分地域范围为中心城区建设用地,未来广州市城区中心将向东、向北和向南发展,城市用地寸土寸金,为了充分利用城市有限的土地资源,改善城市的居住环境,可发展城市空间立体绿化,发展城市“空中绿道”, 以增加绿视率和城市三维绿化量。
参考文献
[1] 余前,蔡槿.基于遥感和GIS的城市绿地自动识别系统[J].中山大学研究生学刊(自然科学、医学版),2006(11).
[2] 曾春润,熊轶群.遥感技术在城市绿化调查中的应用[J].新西部,2007(6).
[3] 郭恒亮,刘丽娜,王宝强.基于GI S和RS技术的郑州绿地系统分析和规划[J].气象与环境科学,2008(5).
[4] 袁东升.应用遥感技术进行城市绿化现状调查的研究[J].中国园林,2001(5).
[5] 徐文辉,赵维娅,鲍沁星.RS与GIS在城市绿地系统规划中的应用[J].人民长江,2008(7).
[6] 董仁才,赵景柱,邓红兵,等.3S技术在城市绿地系统中的应用探讨—— 以园林绿地信息采集与管理中的应用为例[J].林业资源管理,2006(4).
[7] 刘家兴,蔡砥,郑芷青.于Google Earth的“地理野外实习基地”数字化教学模型研究[J].广州大学学报,自然科学版,2009(15):40～44.