清華地學(xué)系牽頭推動(dòng)完成“中國(guó)基本城市土地利用類(lèi)型制圖”
清華新聞網(wǎng)12月25日電 12月23日，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系宮鵬、徐冰教授牽頭在《科學(xué)通報(bào)》(Science Bulletin)在線(xiàn)發(fā)表題為《中國(guó)基本城市土地利用類(lèi)型制圖：2018年結(jié)果》(Mapping Essential Urban Land Use Categories in China (EULUC-China): Preliminary Results for 2018)的通訊文章。該研究聯(lián)合了國(guó)內(nèi)30余家科研單位，70名作者，首次實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)地塊尺度的城市土地利用制圖，揭示了地區(qū)和城市間的土地利用差異, 為國(guó)家高質(zhì)量城市建設(shè)和城市體檢、健康城市研究工作提供更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持。
土地利用是人類(lèi)活動(dòng)在土地空間的重要表現(xiàn)形式，由于人口增長(zhǎng)和城市化進(jìn)程的加速，城市土地利用正發(fā)生著迅速的變化。如何獲取準(zhǔn)確的城市土地利用動(dòng)態(tài)制圖，了解不同用地類(lèi)型的布局、規(guī)模和變化趨勢(shì)，對(duì)于合理配置城市土地資源，為國(guó)家宏觀(guān)調(diào)控提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)和決策支持具有重要的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。然而，由于數(shù)據(jù)和資金支持的限制，全國(guó)或全球尺度城市土地利用的遙感制圖研究仍相對(duì)缺乏。
針對(duì)這一難題，本文提出了涵蓋居住-休閑-交通-工業(yè)-辦公五大類(lèi)用地的“基本城市土地利用類(lèi)型（EULUC)”的概念，并綜合利用2018年的10米哨兵遙感數(shù)據(jù)、OpenStreetMap數(shù)據(jù)、珞珈一號(hào)夜間燈光數(shù)據(jù)、以及騰訊移動(dòng)定位和高德導(dǎo)航興趣點(diǎn)（POI）等社會(huì)大數(shù)據(jù)，首次實(shí)現(xiàn)了全國(guó)范圍內(nèi)城市土地利用制圖。本文的EULUC制圖主要包括以下四個(gè)技術(shù)步驟：（1）利用30米城市輪廓數(shù)據(jù)和OpenStreeMap路網(wǎng)數(shù)據(jù)生成全國(guó)地塊，作為基本城市土地利用類(lèi)型的最小分類(lèi)單元；（2）利用多源遙感和社會(huì)大數(shù)據(jù)提取地塊尺度的分類(lèi)特征，包括遙感光譜特征、夜間燈光特征、POI數(shù)量和騰訊定位人群變化特征；（3）聯(lián)合21個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，在全國(guó)范圍內(nèi)27個(gè)城市開(kāi)展訓(xùn)練和驗(yàn)證樣本的“眾智”采集；（4）利用隨機(jī)森林算法生成2018年全國(guó)基本城市土地利用類(lèi)型制圖，并進(jìn)行兩級(jí)分類(lèi)體系的精度評(píng)價(jià)。
由30米城市不透水層數(shù)據(jù)生成城市邊界的示例圖（北京、天津、唐山及其他四個(gè)城市）
第一版中國(guó)基本城市土地利用制圖結(jié)果共包括440798個(gè)地塊（除道路用地），一級(jí)總體分類(lèi)精度為61.2% ，二級(jí)總體分類(lèi)精度為 57.5%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：在2018年全國(guó)166338 Km2的城市不透水層范圍內(nèi)，居住用地占比25.0%（41576 Km2），商業(yè)用地占比4.4%（7317 Km2），工業(yè)用地占比40.6%（67588 Km2），交通用地占比11.2%（18576 Km2），公共管理和服務(wù)用地占比18.8%（31281 Km2）。
基于《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》GBT 21010-2017分類(lèi)體系的基本土地利用圖
作者們完成中國(guó)首套結(jié)合衛(wèi)星遙感和眾源大數(shù)據(jù)，以城市地塊尺度生產(chǎn)的面向?qū)ο蟮母叻直媛食鞘型恋乩弥茍D, 希望與世界共享中國(guó)的城市土地利用制圖經(jīng)驗(yàn)和智慧。同時(shí)，本文從地塊質(zhì)量的改善、分類(lèi)樣本-特征-算法的系統(tǒng)性測(cè)試、分類(lèi)策略的優(yōu)化等角度對(duì)進(jìn)一步深化城市基本土地利用制圖作了展望，將繼續(xù)致力于中國(guó)多期城市土地利用的制圖和更新，獲取近實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的土地利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以期更好地服務(wù)于國(guó)家城市土地利用規(guī)劃、管理和監(jiān)測(cè)需求。
該研究得到了國(guó)內(nèi)外眾多科研單位和相關(guān)機(jī)構(gòu)的支持和合作，包括：清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、蘭州大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、山東科技大學(xué)、西南大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)、河海大學(xué)、武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)、華中師范大學(xué)、中山大學(xué)、廣州大學(xué)、福建師范大學(xué)、江西師范大學(xué)、中南林業(yè)科技大學(xué)、重慶師范大學(xué)、河南大學(xué)、吉林大學(xué)、香港大學(xué)、香港浸會(huì)大學(xué)、香港理工大學(xué)、臺(tái)灣成功大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校、愛(ài)荷華州立大學(xué)、肯塔基大學(xué)、深圳市數(shù)字城市工程研究中心、哈爾濱海航、谷歌公司和美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等單位。值得一提的是，作為國(guó)內(nèi)外多單位快速合作的一次嘗試，該研究從想法構(gòu)思到制圖成文僅花了3個(gè)月時(shí)間，這種新型的眾智合作方式，為城市科學(xué)研究提供了一種靈活、高效的合作模式。
據(jù)悉，在清華大學(xué)中國(guó)城市研究院宮鵬教授的倡議和召集下，目前已有近百位土地利用專(zhuān)家學(xué)者加入中國(guó)基本城市土地利用制圖委員會(huì)。該委員會(huì)已于2019年7月和9月，分別在北京和深圳召開(kāi)兩次工作會(huì)議，而且將于本周在上海召開(kāi)第三次會(huì)議，旨在推動(dòng)聯(lián)合開(kāi)展全國(guó)城市土地利用制圖工作，全面提取中國(guó)城市基本土地利用類(lèi)型，為國(guó)家高質(zhì)量城市體檢、城市管理和國(guó)土空間規(guī)劃等提供更加精細(xì)的數(shù)據(jù)支持，未來(lái)將進(jìn)一步致力于推進(jìn)全球的城市土地利用制圖研究。
該研究得到了國(guó)家全球變化與應(yīng)對(duì)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)、Delos捐助和唐仲英基金會(huì)的部分支持。EULUC-China 數(shù)據(jù)集可通過(guò)清華大學(xué)開(kāi)放下載：http://data.ess.tsinghua.edu.cn。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319307054
供稿：地學(xué)系
編輯：李華山
審核：周襄楠
