庄 园 杨旭东 黄迎春 刘博文 王 淼 靳子航

(1.北京市测绘设计研究院, 北京 100038; 2.城市空间信息工程北京市重点实验室, 北京 100038)

0 引言

第一次全国地理国情普查完成后,按照国务院对地理国情监测工作总体部署,地理国情监测于2016年转入常态化监测,在第一次地理国情普查基础上,进行地理国情监测业务化运行建设,形成年度常态化地理国情信息监测机制[1-2]。

按照自然资源部部署安排以及《自然资源部办公厅关于开展2019年全国地理国情监测工作的通知》和《自然资源部办公厅关于下达2019年自然资源调查监测任务的通知》文件要求,北京市启动2019年全市地理国情常态化监测工作。地理国情监测充分利用天空地一体化遥感技术、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)技术、网络地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术、时空数据挖掘等技术,完成对自然与人文地理要素信息的动态获取、综合分析与评估、产品生产与发布[3]。地理国情监测是城市规划、建设和建设用地减量治理的重要基础,作为一个国家基础性、战略性资源,其成果是解决北京市“城市病”的有效途径[4]。地理国情监测经过多年的发展,成果已广泛应用于城市规划管理、自然灾害应用、生态环境保护、粮食补贴监测等方面[5-7]。随着大数据时代的到来,地理国情监测成果作为天然的大数据[8],在高效存储和强大计算能力的辅助下,对计算结果进行深度分析和挖掘,地理国情监测将实现过去因数据欠缺而无法开展的分析计算[9]。

1 监测概况

1.1 监测范围

2019年北京市地理国情监测范围为北京市全市域,包括16个区,约1.64×104km2,同时考虑区划接边的津冀地区。对合成孔径雷达干涉(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)地表形变监测范围是北京市重点监测区域,总面积约4 500～4 800 km2。

1.2 监测目标

利用高分辨率航空航天遥感影像,整合最新的基础地理信息数据及相关部门专题数据,以6月30日为时点,监测并掌握测区范围内的林草资源、城市要素、人工建(构)筑物的类型、面积、范围、分布和变化情况,同时,立足北京市特点,结合实际需求,开展交通、水务、房屋和生态环境等方面专题监测工作,完成全市域城市要素变化情况监测,形成现势性强、精度高的2019年全市地理国情信息数据库。监测成果坚持“边监测、边应用”的原则,在国土空间开发、资源节约集约利用、生态环境保护、城市空间发展变化和建立生态文明制度体系等方面起到了重要作用,为政府决策和各部门工作提供数据支撑。

2 工作流程与方法

2.1 工作流程

以覆盖任务区的多源航空航天遥感影像数据为主要数据源,收集利用各行业专题数据,采用遥感影像解译、内业变化采集、外业调查、空间数据建库、统计分析等技术方法,坚持内外业相结合的作业要求,实现年度地理国情变化信息的快速、准确获取,通过数据库建库和数据统计分析,形成地理国情监测的系列数据、报告和图件成果。地理国情监测的技术流程如图1所示。

图1 地理国情监测总体技术路线

2.2 主要技术方法

2.2.1内业变化信息采集

北京市属于国家规定的一类区域,利用优于1 m分辨率的遥感影像数据,以2018年基础性地理国情监测数据作为本底数据,识别全市变化信息,采用与影像信息相匹配的内容指标采集地表覆盖与地理国情要素变化信息。

2.2.2外业调查核查

叠加地理国情要素数据、地表覆盖分类数据、专题性要素数据与影像数据,制作地理国情监测外业工作底图,方便外业调查。

采用分批次的方式,完成对内业影像解译的变化图斑信息的外业调查与核查。调查内容包括三类:一是对于内业可识别出变化,但不能识别具体变化类型等属性信息,进行实地调查;二是对内业采集成果按照一定比例进行外业实地核查;三是为保障监测成果的准确性,外业采集相应的佐证照片,辅助内业解译判读。

2.2.3统计分析

地理国情常态化监测(2019年度)统计分析内容主要包括基本统计、对比统计和专题分析评估。

基本统计是统计分析流程中的首要阶段和重要环节[10],以地理国情监测数据为基础,基于行政区划、规则网格、自然地理、社会经济区域等4类统计单元,采用空间量算、比值分析法、极值法、极差法、叠加分析、缓冲区分析、网络分析等统计方法,对地表覆盖和地理要素的几何特征类型及地理实体对象的数量、占地面积、占比等统计指标进行基本特征统计。

对比统计是在基本统计及汇总基础上,以普查年份为基期年份,监测年份为末期年份,形成基期年到末期年间、上一年度到末期年间的对比统计,分析监测内容在时间、空间上的数量变化信息。通过对比统计分析,可构建地表覆盖和重要地理国情要素在时间、空间、数量三位一体的变化信息网。

专题分析评估是基于地理国情基本统计汇总和对比统计分析成果,结合政府重点关注、公众关心的领域,利用社会、经济等统计数据,定量与定性分析相结合,从资源分布、生态保护、区域经济发展、社会发展、社会民生等角度,对城市空间变化形成地理国情系列专题分析评价报告。

3 监测成果

北京市种植土地、林草覆盖、荒漠与裸露地表和水域四类自然地理要素面积占全市80.96%,其中林草覆盖的面积最大。2018—2019年自然地理要素总的变化率为2.15%,其中裸露地的变化率最大为4.14%。

北京市房屋建筑(区)、铁路与道路、构筑物和人工堆掘地四类人文地理要素面积占全市19.04%,其中房屋建筑(区)的面积最大。2018—2019年人文地理要素总的变化率为10.50%,其中人工堆掘地的变化率最大为42.11%。

(1)房屋单体专题

北京市2019年房屋建筑数量约492万栋,占地面积为692.33 km2,地上建筑规模约17.46×108m2。与2018年相比,北京市房屋建筑在总体数量上减少约21万栋,从各区房屋建筑规模净变化来看,减少的区主要是通州、大兴和昌平区;增加的区主要是海淀、房山和延庆区,如图2所示。

图2 北京市2018、2019年房屋数量图

(2)城区扩展分析

北京市2000—2019年城区面积增加了321.67 km2,扩展速度达到了16.93 km2/a,扩展强度为2.14%;其次是2005—2010年城区扩展面积最大,为115.59 km2,其扩展速度达到了23.12 km2/a;城区变化较小的是在2010—2015年,为57.83 km2,城区扩展速度为11.57 km2/a。从扩展强度来看,在2005—2010年时间段中,北京市城区扩展强度最大,为2.65%;在2010—2015年,北京市城区扩展强度较小,为2.01%。综合分析,北京市城区2005—2010年间城区扩展面积、扩展速度和扩展强度均为最大,2010—2015年间城区扩展面积、扩展速度和扩展强度均为最小。

4 成果应用

4.1 精准服务城市更新

4.1.1老旧小区改造

充分利用北京市地理国情监测成果中的房屋单体数据和影像数据,结合各区两级收集提交的举证材料,按照内外业结合的方式,遵循从严从紧、内外结合、严谨科学、全面覆盖的原则,构建全市无违建数据清查和数据审核平台,为全市无违建创建和全市存量违法建设摸底核查提供技术支撑。以地理国情监测数据为基础,根据现有房屋矢量数据、历年的遥感影像数据及其他专题数据,结合各区两级收集提交的举证材料,通过人工计算机相结合的解译方法,按照内外业结合的方式,遵循从严从紧、内外结合、严谨科学、全面覆盖的原则,识别疑似违法房屋建筑区或房屋建筑,开展全市存量违法建核查举证市级核查工作。

4.1.2棚户区改造

《北京城市总体规划(2016—2035年)》要求推进城镇棚户区改造,改善居民居住环境。本着严格落实《北京城市总体规划(2016—2035年)》、坚决维护规划的严肃性和权威性,全面开展城乡接合部、北京城市副中心等地区的棚户区改造,将棚户区改造与各区土地利用情况、人口规划、产业发展一体考虑,同步规划,统筹实施。利用监测成果中单体建筑数据,精确梳理简易房、棚房和城中村等现状数据,为城六区重点棚户区改造保驾护航。

4.2 有效提升城市精细化管理

4.2.1全市低密度住宅整治

2018年9月26日,北京市政府更新了《北京市新增产业的禁止和限制目录(2018年版)》,重点强调全北京市范围内禁止新建容积率小于1.0的住宅项目,更明确说明禁止建设独户独栋类房地产项目。基于地理国情单体建筑数据,对全市低密度住宅房屋摸排监督,梳理发现全市问题低密度住宅259宗,精准定位低密度住宅房屋的空间位置及其现状情况。同时,地理国情监测历年监测的连续性,满足低密度住宅整治进度的持续性更新。

4.2.2城市绿地监管

利用地理国情监测成果中地表覆盖数据,获取历年城区绿地及拆迁区域覆盖动态变化情况,分析老城区城市绿地及拆迁空地使用建设情况,为城市绿地监管提供基础数据。构建多类型、多层次、多功能、成网络的高质量绿色空间体系。完善以绿兴业、以绿惠民政策机制,不断扩大绿色生态空间。着力建设以绿为体、林水相依的绿色景观系统,增强游憩及生态服务功能,重塑城市和自然的关系,让市民更加方便亲近自然。

4.2.3“七有”“五性”评价

党的十八大以来,习近平总书记两次视察北京,对北京建设“首善之区” 提出了具体要求,要求城市建设特别是基础设施建设质量,应形成适度超前、相互衔接、满足未来需求的功能体系。基于地理国情监测成果,梳理全市学校、医院、企业、社会福利等场所的现状及变化情况,为实现全市“七有”“五性”监测上不断取得新进展。

以对北京市核心区地理国情中数据所覆盖的内室外空间无障碍设施基础情况,以视力残障者、乘轮椅者以及老人为对象,以保障通行过程的连续性及通行节点提供服务的完整性为原则,针对室外空间无障碍设施系统化布置,选取合适的评价方法,探究核心区的无障碍设施空间分布特征,评价核心区老人以及残疾人的综合出行可达性,进一步为城市无障碍设施服务水平评价提供基础。通过分析可知,从街道的综合无障碍设施化等级分布来看,16%的街道无障碍化状况最差,32%的街道无障碍化水平较差,22%的街道无障碍化达到良,22%的街道无障碍化达到优。核心区各街道到分类活动场所(医院、公园、超市、学校、银行)的最近道路距离差异较大,例如,核心区各个小区到最近的公交站平均道路距离271 m,90%以上都在500 m以下,核心区居民的公交站点可达性较好,且分布较为均匀。而各小区距离最近医院(等外、一级、二级、三级等)的道路距离平均值为459 m,最大值为1 795 m, 90%以上小区距离在1 000 m以下。

4.2.4全市职住平衡监测

《北京城市总体规划(2016—2035年)》首次将“职住平衡”作为政策目标提出。职住平衡的主要影响因素包括宏观层面的土地使用模式、中观层面的住房供给与选择模式以及微观层面的综合配套完善程度。基于2019年北京市地理国情数据,结合经济、人口普查结果数据,研究了一套职住平衡计算及对策研究路线,从人口、产业、房屋、交通等方面对北京市城市基础现状进行分析评价,计算北京市职住比数据,根据计算可知,北京市2019年全市职住比为1∶1.59,与《总规》中2020年北京全市城乡职住用地达到1∶1.5的要求还有一定差距。以通州区为例,制作市政基础设施空间分布专题图(图3),根据图上信息可知,通州区市政基础设施空间分布不均,下一步，通州区市政基础设施需要围绕交通廊道和大容量公交换乘节点,对于如何提高基本公共文化服务标准化、均等化、社会化和数字化水平,强化居住用地投放与就业岗位集中,构建市民就近工作、居住、生活的城市组团等各方面提出建设性意见。

图3 通州区市政基础设施空间分布图

5 结束语

按照自然资源部的统一部署,在满足国家地理国情普查工作内容的基础上,基于目前地理国情监测应用层面及服务对象,结合2019年北京市政府工作计划,对未来地理国情监测方向调整把控,实现地理国情监测 “用深、用准、用新”的目标。

“用深”目标是加强地理国情数据的深度挖掘工作,做好各类监测成果数据的解读,让政府部门和社会公众可以实现成果共享。做好地理国情监测数据与北京市整体规划目标和方向深度融合,充分挖掘数据蕴含的内在价值。随着自然资源领域机构改革的实施和国情应用层级的提升,地理国情监测内容设置与社会服务需求的矛盾日益显现,国情信息数据的采集内容设置还需要优化,指标划定还需要细化,实现地理国情监测成果的“用深”目标。“用新”地理国情成果主要体现在两方面：其一,“新”体现在国情数据的变化时效上,管理决策需要更加全面和及时地掌握地理国情变化信息；其二,“新”还应着重体现在国情数据的对接需求上,应该拓展地理国情监测未来服务范围。做好应用服务,不断调整未来地理国情重点监测的方向。