遙感在城市規劃管理中的應用

崔龍

【摘?要】城市遙感信息是城市重要的信息資源之一，已經在城市生態環境評價、城市規劃、地形圖更新、地籍調查等方面被證明有巨大的應用潛力。本文根據筆者工作實踐，對高分辨率遙感衛星現狀及如何應用高分辨率遙感數據為城市規劃建設服務進行了探討和分析。

【關鍵詞】遙感;城市;規劃;管理

1.引言

隨著城市社會經濟的高速發展，城市正在發生歷史性的變遷，環境整治、舊城改造、市政建設都在時刻改變著城市面貌，為了科學有效的進行城市規劃、建設和管理，市政府各部門都需要及時掌握城市建設變化情況。衛星遙感技術以其大范圍、快速、準確獲取資源環境狀況及其變化數據的優越性，成為城市資源與環境檢測的主要手段，廣泛應用于城市規劃、測繪制圖、土地利用、路線安排、供水、農業和環境檢測等領域。

2.高分辨率遙感衛星現狀

高分辨率的衛星影像通常是指像素的空間分辨率在 5m 以內的遙感影像。與傳統的低空間分辨率的衛星影像相比，高分辨率衛星影像具有地物的幾何結構和紋理信息更加明顯、高時間分辨率等特點。利用高分辨率衛星數據可以提取非常詳細街道、建筑物、河流、以及幾米精度的等高線等地理信息。以往只有航空遙感才可獲取高分辨率影像，現在通過衛星也可取得與航片相媲美的空間數據，這也是高分辨率遙感衛星迅速發展的重要原因。截至 2012 年 5 月全球共有 13 個國家的 30 多顆商業高分辨率遙感衛星。最具代表性有美國 GeoEye 公司的 GeoEye-1、IKONOS，Digital Globe 公 司 的 World View-1、World View-2、QuickBird，SPOT Image 集 團 的 Pleiades-1、SPOT-5（全 色：2.5m）衛星，以及我國自主研發的資源一號 02C 和資源 3 號，以色列的 EROS-B、印度的 Cartosat-2、日本的 Alos 衛星和臺灣的Formosat-2 衛星。這些衛星都采用太陽同步軌道，全色與多光譜兩種工作模式，具有立體成像能力。圖像分辨率為全色 0.5m-2.5m之間。

3.應用高分辨率遙感數據為城市規劃建設服務

遙感信息在現代城市規劃中的應用可分為兩個層次：一是解決影像數據在規劃中的日常應用;二是解決規劃專題研究與新技術應用的需要，為規劃提供專題信息統計、調查。

3.1 遙感影像數據在規劃中的日常應用

將衛星遙感正射影像圖作為現狀調查的基礎圖件，在城市總體規劃、分區規劃、控制性詳細規劃及其他專項規劃中應用，以減少現狀調查的盲目性及線劃圖陳舊帶來的偏差。也可以制作大型彩色掛圖及地區彩色掛圖為各級部門的管理、決策提供直觀材料。

3.2 規劃專題信息統計、調查和研究

利用遙感影像內容豐富、綜合性強，結合計算機圖像處理技術，分類提取影像信息，進行專題應用研究，為城市規劃現狀調查、動態檢測城市發展變化提供依據。相關的專題調查統計主要包括以下方面：①城市土地利用調查;②城市歷史變遷研究;③城市水資源調查;④城市道路調查;⑤城市污染源分布調查;⑥城市綠化現狀調查;⑦城市在建工地調查;⑧城市舊城改造調查;⑨城市違章建筑現狀調查等?，F就主要方面加以介紹。

（1）城市土地利用調查

衛星遙感影像真實記錄了當時的城市用地現狀，在 2.5m 級以上分辨率的衛星遙感影像圖上，建設用地、耕地、林地、水域等地類界線清晰，城市道路格架明顯，地類變化情況也很容易對比判讀。利用米級高分辨率衛星影像進行土地利用現狀調查統計，其結果可以滿足城市分區規劃對土地利用現狀的需要，也可滿足城市總體規劃對土地利用現狀圖的需求。早在 1980 年，天津市利用航空彩色紅外攝影對城市土地利用與土地覆蓋進行遙感監測。2002 年北京市總體規劃修編項目中，在遙感、GIS 技術支持下，以遙感影像解譯現狀圖為基礎，動態監測了北京市自1986年以來，每五年的用地變更情況，客觀反映了城市建設用地膨脹的真實情況。

（2）城市道路工程規劃

利用衛星遙感影像進行道路交通調查，對挖掘城市現有道路的潛力和改善道路交通條件有著重要的輔助作用。應用米級遙感影像可準確提取城市各種道路分布、長度、寬度、密度的現狀信息。為城市規劃部門研究城市道路交通存在的問題及城市發展和建設的關系，以及如何通過治理，使道路交通更好的為城市社會經濟發展提供支持。我院 2010 年利用 GeoEye 衛星遙感數據提取城市道路及城市綠地等信息制作 1：5000 圖，為規劃服務。結果表明：城區道路網在衛星真彩色圖像上很明顯，紋理清晰，解譯方便。

（3）城市綠地專項調查

高分辨率遙感影像數據本身兼具高空間分辨率和多光譜的特點，可用來進行城市綠地系統的遙感調查，一方面，通過計算歸一化植被指數：NDVI=（IR - R）/（IR+R），其中 IR 為近紅外波段，R 為紅外波段。利用 NDVI 波段、主成分變換（K - L）后第一主成分波段和高分辨率的全色波段進行融合以提取綠地專題信息;另一方面，基于高分辨率衛星正射影像數據，通過紋理、色調和形狀的比較，調查綠地植被的種類和生長情況。例如用色調區分喬木和人工草坪，喬木葉面大，色調明亮顏色較深，形狀不規則;人工草坪葉面小，色調較暗，顏色較淺，但形狀規則。依據影像的色調和紋理，結合外業調查建立內業解譯標志，內業進行屏幕數字化能夠更加準確的獲取城市綠地信息。

（4）城市水域專項調查

在常規真彩色衛星正射影像圖中，河流呈藍色，色彩飽和，色調較淺。公園的人工湖、老城區部分河段以及城郊養殖水塘表現為深色調。水體越深，色調越深;水體含沙量越大，色調越淺;水體受污染程度越重，色調越深;靜止的水體較深，流動的河流色調相對較淺。結合實地調查資料，從影像圖不僅能夠清楚的解譯出城區各水體的分布，還可根據洲、島的形狀、河流交匯處的銳角判斷河流的走向。

（5）城市規劃監督調查

現代城市建設步伐逐年加快，對于整體規劃效果的好還，以及各種相關的建設能不能給當地民眾帶來便利，是各級政府部門十分重視的問題。利用高分辨率衛星遙感影像，采用圖斑采集與圖元比較的方法，將不同時期相同地區的遙感影像做比較，可以直觀展示規劃效果。此外，可以利用遙感影像數據與城市規劃資料進行對比、分析、研究并掌握城市建設和發展中的情況和問題。

3.3 規劃成果的表達

隨著“數字地球”與“數字城市”工作的推進，規劃成果的數字表達是必然趨勢，借助遙感技術與遙感信息所獲得的城市規劃信息，可以輔助提供更為科學合理的規劃方案，規劃成果可以通過多種手段予以表達，如系列規劃圖、專題信息圖、正射影像圖、三維景觀圖等。其中可以將規劃方案與遙感正射影像圖疊加，既反應了城市規劃與城市現狀的關系，又檢驗了規劃方案的合理性與可操作性。三維景觀圖是將遙感技術與虛擬現實技術相結合，建立規劃藍圖的動態模型、制作城市規劃方案的虛擬效果，能構讓人身臨其境，真實感受建筑物建成前后的景象，對于城市規劃方案的評定有非常重要的意義。

4.結束語

隨著高分辨率遙感數據日益廣泛的應用，國內外衛星運營機構都加大了對衛星技術的研究開發，相繼發布了分辨率更高的新衛星的發射計劃，預計到2014年，國產衛星的分辨率達到亞米級，國外衛星分辨率將達到 0.2m。利用高分辨率衛星數據可提取非常詳細的街道、建筑物、河流，以及幾米精度的地形、地貌信息。以往只有航空影像才能獲得高分辨率對地觀測圖像，現在高分辨率衛星遙感影像可與之媲美。高分辨率衛星影像將更廣泛應用于城市建設和管理，更好的服務與數字城市建設。

參考文獻：

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（作者單位：天津市規劃局東麗區規劃分局）