利用遙感技術進行城市規劃動態監測的研究

鄭建敏

(合肥市測繪設計研究院，安徽合肥 230061)

1 引言

我國正處于城鎮化高速發展期，大量的人口擁向城市，城市規模迅速膨脹，可持續發展成為一個首要任務擺在城市規劃管理者面前。因此，關注城鄉環境、城鎮聯合發展、城鄉互動等已成為共識。近年來，隨著高光譜和高分辨率遙感影像的普及，遙感技術為城鄉規劃監測提供了新的技術手段和方法，通過對多時相、多源遙感數據的正射校正、影像融合、圖像處理和影像判讀尋找變化，確定變化圖斑，通過對影像數據、規劃數據的對比分析，確定變化圖斑的范圍、面積、屬性、變化時間點等，并進行統計分析，為維護城市規劃的嚴肅性和權威性提供客觀、科學的決策依據。

2 技術路線

利用衛星遙感技術輔助規劃督察工作，主要利用多源、多時相遙感影像進行幾何糾正、配準、融合等預處理，輔助配準城市總體規劃圖，使多源數據統一在相同的坐標系空間，進行變化信息粗提取，采集變化圖斑，疊加城市總體規劃圖，分析得出變化圖斑的規劃用地性質、面積、變化前后幾期用地性質及涉及城市綠線、紫線、黃線和藍線等城市規劃強制性內容的圖斑數量及面積，提交規劃局核對變化圖斑審批情況并上報部稽查辦、對圖斑和審批情況分析提出重要建議。

技術路線流程如圖1所示。

2.1 影像幾何糾正

圖1 遙感動態監測提取變化圖斑技術路線流程圖

選用遙感影像處理軟件ERDAS的幾何糾正模塊進行糾正，考慮到研究區地勢平坦，高差很小，進行幾何糾正，控制點選擇時遵循均勻分布、特征明顯、足夠數量幾個原則。利用二次多項式模型時至少需要6個控制點，對控制點數據對糾正精度的影響進行了試驗，通過選取不同數量控制點糾正同一景影像，發現控制點數量在9個～15個時，糾正精度較好，且數量適中，可以節省作業時間，當精度要求較高時，可適當增加控制點數量［1］。

2.2 多源數據配準

將城市總體規劃圖與多期的遙感影像進行幾何配準，使其統一在相同坐標系空間中。

2.3 影像融合［2］

采用PANSHARP融合方法，能夠提高空間分辨率的同時保證色彩不失真，將遙感影像多光譜波段與全色波段進行融合，融合后的影像，更加容易判讀建設用地變化信息。

2.4 變化圖斑提取

利用幾何糾正后的多期影像，進行歸一化處理，采用光譜特征變異、圖像差值等計算機自動處理方法突出發生變化的部分，初步提取變化圖斑，在其基礎上，輔助人工目視解譯，在ArcGIS［3］軟件中疊加前后幾個時相的影像提取變化信息、建立圖斑屬性表及進行變化圖斑拓撲處理、與總規圖斑進行疊加分析，得出變化圖斑的規劃用地性質、面積、變化前后幾期用地性質及涉及城市綠線、紫線、黃線和藍線等城市規劃強制性內容的圖斑數量及面積，外業調查整理成果，返回交給內業對解譯的變化圖斑進行修改，形成城市規劃遙感監測分析報告，最后提供規劃局核對變化圖斑審批情況。

3 實例分析

3.1 資料情況

以合肥市XX鎮為例，使用了資源二號衛星遙感影像、SPOT5、P5等多源衛星遙感影像數據，多時相遙感影像時相分別為2009年1月27號(SPOT5)、2010年4月9日(SPOT5)、2011年4月20日(資源二號)和2011年10月10日(P5)，四期衛星遙感數據分辨率分別為 2.5 m、2.5 m、2 m和 2.5 m。選用2009年 IKONOS(1 m)正射影像作為控制資料。幾何糾正和配準時作為參考影像。

城市總規圖，XX鎮規劃實施情況的動態監測，主要以合肥市XX鎮總體規劃圖為參考依據。

3.2 數據預處理

經過影像幾何糾正、配準、融合、鑲嵌和裁剪，影像圖分布如圖2所示。

圖2 合肥市XX鎮多源、多時相遙感影像分布圖

3.3 變化圖斑位置分布情況

經2009年1月～2011年10月監測，發現變化圖斑的位置分布在城市規劃建設用地范圍內，城市有明顯的重點建設區域，其中變化圖斑共57個，面積1.074 2 km2，如圖3所示。

3.4 涉及城市規劃強制性內容變化圖斑基本情況

涉及城市規劃強制性內容的變化圖斑，是指變化圖斑用地性質的變化情況涉及城市綠線、紫線、黃線和藍線等城市規劃強制性內容。經2009年1月至2011年10月監測，發現涉及城市規劃強制性內容變化圖斑共9個，面積 0.147 5 km2。(見表1、2)。

涉及城市規劃強制性內容變化圖斑統計表 表1

圖3 合肥市XX鎮2011年遙感監測變化圖斑位置分布圖

主要涉及城市規劃強制性內容分類情況統計表 表2

(1)涉及城市綠線內容變化圖斑情況

2009年1月～2011年10月，共提取涉及城市綠線內容的變化圖斑7個，面積 0.131 6 km2，分別占全部變化圖斑總數量和總面積的12.28%和12.25%，如表3、圖4所示。

涉及城市綠線內容變化圖斑基本情況統計表 表3

圖4 涉及城市綠線內容變化圖斑示意圖

(2)涉及城市黃線、藍線內容變化圖斑情況

2009年1月～2011年10月，共提取涉及城市黃線、藍線內容的變化圖斑各1個，面積共0.015 9 km2，分別占全部變化圖斑總數量和總面積的3.5%和1.48%，如表4、圖5、圖6所示。

涉及城市黃線、藍線內容變化圖斑基本情況統計表 表4

圖5 涉及城市黃線內容變化圖斑示意圖

圖6 涉及城市藍線內容變化圖斑示意圖

4 注意問題

通過對合肥市XX鎮2009年～2011年幾期遙感影像進行城市規劃輔助督察的變化圖斑信息提取，利用遙感技術進行城市規劃動態監測研究時，需注意以下幾點:

(1)影像資料方面

選取多期遙感影像時，為了突出變化信息，在時間段允許的范圍內，優先考慮不同年代相同月份的影像，非變化地物影像色調一致，方便利用光譜特征變異、圖像差值等計算機自動處理方法粗提取變化明顯的區域［4］。

(2)影像處理方面

在進行遙感影像幾何糾正時，本文中研究區地勢起伏小，但在地勢變化明顯的區域，需要結合研究區DEM，進行正射校正，消除地形起伏引起的投影差和影像變形。同時慎重選取控制點，把控制點的實際總均方根誤差控制在一定的范圍內，否則重新選取，以保證影像正射校正的精度。

(3)后期數據處理方面

內業人工輔助提取多期影像變化圖斑，需對變化圖斑進行拓撲處理，保證圖斑面積統計的準確性，外業調查對變化圖斑進行核實，內外業合作以補充因遙感數據的多時相、多數據源而造成的監測遺漏、增加和減少的圖斑，最后提供規劃局核對變化圖斑審批情況。

(4)數據集成

對最終的變化圖斑整理入庫，統一管理城市歷年規劃建設變化信息，整合歷史庫及現狀庫數據，可得出城市總體變化趨勢圖。將為城市規劃長遠發展提供建設性數據支撐。

5 結語

城市規劃動態監測工作是一項長期的、嚴肅的工作［6］。隨著遙感衛星影像應用普及，利用遙感技術進行城市規劃動態監測工作，為制止違法違規項目建設、開展調查和執法檢查提供有力依據，維護城市規劃建設與城市良好有序發展具有深遠意義與影響力。

［1］賈永紅.數字圖像處理［M］.武漢:武漢大學出版社，2003:212～219.

［2］徐青，張艷，耿則勛等.遙感影像融合與分辨率增強技術［M］.北京:科學出版社，2007.

［3］ESRI.中國(北京)有限公司ArcGIS10產品白皮書［R］.

［4］邢帥，孫曼，徐青等.變化檢測技術及其在高分辨率衛星遙感影像中的應用［J］.測繪科學技術學報，2007(24):53～55.

［5］鄭雪玉.淺析遙感技術在城市規劃管理中的應用［J］.福建建筑，2010(7):1 ～2.