基于遥感的空间量提取及其在土地交通整体规划模型应用研究

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土地-交通整体规划模型(下文简称为:整体规划模型)是一种模拟城市与区域土地利用和交通系统长期相互影响,相互约束而发生规律性变化的综合预测模型。整体规划模型可以综合考虑各城市与区域规划政策对社会经济发展、土地利用形态变迁、交通系统与自然环境等的影响,因此具有重要的应用价值。该类模型的主要结构可以分为:输入数据(基准年数据)、变化模拟模块(方法)和输出数据(预测年/拟合年结果)。建成空间量是一个描述土地开发强度及相应社会经济活动空间分布的重要信息,对整体规划模型的有着多重的意义。建成空间量可以通过传统的土地利用调查获取,但是该方法需要大量的人力物力,难以实施且无法即时更新。因此,研究能够及时地、高效地、低成本地提取任意区域的建筑空间量的有效方法具有重要意义。针对以上问题,本文提出了基于遥感相对数据的建成空间量提取方法。通过遥感的相关方法为整体规划模型提供基础年建成空间量输入,可以在很大程度上保证输入符合当前年度的实际土地开发现状;同时该输入数据也可以作为拟合年的模型校正标准,校正模型参数及拟合结果,提高整体规划模型预测精度及城市规划的水平。
  本文以建成空间量提取为核心研究目的,对国内外相关文献进行研究和分析,结合中国各地在城市与区域规划工作中对建成空间量信息需求,确定了以卫星遥感影像作为基础数据,基于以下两个维度研究即时提取建筑空间信息的有效方法:其一是在平面维度,即土地的覆盖物信息,其二是在立体维度,即物理实体的高度信息。首先,根据城市的建筑物特征和图像特征,标定识别平面地物类型的判别因子,利用面向对象卫星图像识别方法,获取地表覆盖物信息。再利用三线阵列有理函数模型,通过卫星像对图像合成区域数字地表模型。将土地覆盖类型中建筑部分作为要素边界,融合其区域的DSM,构建区域三维立体影像,通过该立体影像中三维建筑物的几何属性估算区域的建成空间量。在此方法基础上,将以TAZ作为研究单元的空间量提取结果与经典的土地交通整体规划模型PECAS(Production,Exchange and Consumption Allocation System)模型的建筑量估算值、基于空间消费系数(space use coefficients,SUCs)的估算结果进行横向对比。在武汉市的32个样本TAZ的分析结果显示,本文文所述的方法最大绝对误差百分比不超过50%,平均小于20%,远远优于传统的PECAS模型的预测方法及空间消费系数的方法。PECAS预测结果误差最大绝对误差百分比为88%左右,均值在36%左右;而空间消费系数模型预测的结果最大绝对误差百分比超过400%,且均值接近80%。
  综上,本文提出的基于遥感图像的建成空间提取方法能够快速、及时、低成本地为整体规划模型提供可靠的空间量输入,且本方法也被验证了其相较于过去传统整体规划模型的空间量输入数据估算方法具有更高的精度,能够提升整体规划模型的精度,提高相关城市规划工作的水平。
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