Использование Гис и данных для мониторинга застроенных территорий.

 

Автор: Л.В. ГУРЬЯНОВА

 

Источник: Вестник Белорусского государственного университета. Сер. 2, География. – 2008. - № 3. – С. 107-112.

 

Мировой опыт показывает, что эффективный и оперативный мониторинг застроенных территорий возможен при использовании технологий ГИС (географических информационных систем), в которых пространственная информация базируется на приеме и обработке космических снимков высокого и среднего разрешения. Преимущества летательных платформ, на которых установлены современные сенсоры наблюдения за земной поверхностью, обеспечивают получение оперативной цифровой информации при чрезвычайных ситуациях на территории города, когда в режиме реального времени на экране компьютера можно произвести инвентаризацию полностью разрушенных или сильно пострадавших зданий и сооружений, рассчитать по компьютерным базам данных объектов недвижимости нанесенный ущерб. На космоснимках высокого разрешения хорошо дешифрируются несанкционированные свалки в городской черте и неразрешенные разработки карьеров в пригородной зоне и другие нарушения городского регламента, состояние жилой и коммерческой недвижимости (коттеджное строительство, реконструкция ветхого жилого фонда и др.), промышленных объектов и их инфраструктура, дорожно-мостового хозяйства, трубопроводов, опор линий  электропередач.

В европейских странах региональный космический мониторинг урбанизированных территорий является составной частью проекта CORINE (Coordination of information on the environment). Методика работы основывается на обработке спутниковых изображений (Landsat и Spot) с визуальной и автоматизированной интерпретацией, оцифровкой, интеграцией в единую базу данных ГИС. В Республике Беларусь основная информация по структуре землепользования содержится в земельных информационных системах (ЗИС), при создании которых, в отличие от проекта CORINE, традиционно используются аэроортофотопланы, которые дешифрируются и оцифровываются на базе специального республиканского

классификатора кодов земель. Однако с вводом в действие белорусской системы космического мониторинга роль спутниковых снимков будет возрастать при решении вопросов территориального планирования и управления. В этой связи рассмотрим более подробно основные подходы к выполнению регионального мониторинга урбанизированных территорий на

основе спутниковых данных среднего разрешения на примере европейского проекта CORINE и апробируем методические приемы на примере обработки мультиспектрального космоснимка спутника .

На космоснимках Landsat городские земли являются достаточно гомогенными областями

и хорошо дешифрируются, однако в небольших населенных пунктах с преобладанием частного сектора они в значительной степени гетерогенны и их идентификация определяется совокупностью косвенных признаков и привлечением дополнительных источников информации. Например, для идентификации антропогенных объектов можно использовать вспомогательные материалы (топографические карты, аэрофотосъемку, спутниковые данные других сенсоров) или проводить дополнительную обработку изображения (расчет вегетационного индекса, выполнение метода главных компонент, фильтрацию изображения, повышение его контрастности).

На подготовительном этапе перед началом автоматизированной фотоинтерпретации изображений визуально выявляются основные урбанизированные территории и населенные пункты с использованием синтезированных мультиспектральных изображений и топографических карт масштаба 1:100000.

Цвет идентифицируемых полигонов в зависимости от плотности растительности, уклона, ориентации может быть светлым, темным, бледным, переменным. Размеры идентифици руемых объектов бывают небольшими (менее 1 км2), средними (1.5 км2) и большими (более 5 км2).

При анализе текстуры изображения, т. е. размещении пикселов других цветов и оттенков, можно выделить в зависимости от избирающих элементов следующие конфигурации текстуры: малая – менее 50 м, средняя – от 50 до 250 м, грубая – более 250 м, а также плавная и видимая. С учетом пространственных свойств идентифицируемых полигонов структуры объектов могут быть гомогенные, линейные, ячеистые, нерегулярные, в крапинку, спагетти.

Для идентификации и мониторинга урбанизированных территорий наибольший интерес представляют номенклатуры CORINE категории «Антропогенные объекты» от 1.1.1 до 1.4.2 (см. табл. 1). В этой связи рассмотрим основные дешифровочные признаки необходимых нам номенклатур земель.

Например, населенные пункты с плотной застройкой (номенклатура 1.1.1) характеризуются как земли, поверхность которых максимально занята постройками и транспортной сетью. Строения, дороги и искусственные покрытия занимают более 80 % их общей площади. Нелинейные области под зеленой растительностью и чистой почвой на открытых пространствах на этих землях – явление иключительно редкое.

Соответственно населенные пункты со свободной застройкой (номенклатура 1.1.2) характеризуются структурой земель, на которых постройки, дороги и искусственные покрытия сочетаются с открытыми пространствами. Застройка может быть представлена небольшими двух или трехэтажными многоквартирными домами, индивидуальными строениями, садами, улицами и парками, где каждый из этих элементов имеет площадь менее 25 га. В структуре земель постройки, дороги и другие антропогенные объекты занимают от 50 до 80 % общей площади выделяемого полигона. В номенклатуру не входят единичные сельскохозяйственные постройки или разбросанные по территории отдельные усадьбы.

К номенклатуре 1.2.1 относятся постройки промышленных или коммерческих объектов. Значительная часть этих полигонов занята каменными строениями, покрытиями из цемента, асфальта или других искусственных материалов с незначительными участками растительности. Текстура полигонов достаточно разнородна, поскольку включает различные хозяйственные комплексы, например сопутствующие автомобильные парки, подъездные дороги. Отдельные крупные промышленные или коммерческие комплексы площадью более 25 га объединяются в данную номенклатуру, даже если они располагаются в границах городских земель. В число объектов включаются также санатории, больницы, дома отдыха, военные базы, образовательные учреждения, университетские комплексы, коммерческие центры и связанные с ними второстепенные сопутствующие объекты площадью менее 25 га. На полигонах данной категории могут размещаться цементные заводы, прудовые хозяйства, агропромышленные комплексы, но не тепличные комплексы.

 

Список использованной литературы

1. Г у р ь я н о в а Л . В . Опыт использования ГИС-технологий ESRI Inc. и Imagine Expert Classifier при обработке снимка Landsat-7 для оценки урбанизации территории//Третий Белорус. космич. конгресс, Минск, 23–25 окт. 2007 г. Мн., 2007. С. 170.

2. The thematic accuracy of Corine land cover 2000 – Assessment using LUCAS [Электронный ресурс]. 2006. Режим доступа: http://reports.eea.europa.eu/technical_report_2006_7/en/technical_report_7_2006.pdf.