城市總體規劃動態監測研究

張聰

沈陽市規劃設計研究院有限公司 遼寧沈陽 110004

從城市的可持續發展的角度考慮，采用遙感和計算機技術等先進的技術手段快速監測和掌控城市建設情況，保證城市的可持續發展，是當前我國城市規劃、建設、管理領域的一件迫在眉睫的大事，具有重要的現實意義。

1 遙感影像的預處理

一般來說，對一個城市采用兩個不同時期的遙感影像進行動態監測，其數據預處理的工作大致分兩步走：

（1）原始影像的配準、校正、融合、鑲嵌、色彩處理；

（2）城市規劃資料及相關分析資料與正射航片的配準疊合。

1.1 原始數據的配準

影像配準是影像融合的前提和基礎，配準的精度直接影響最終正射遙感航片制作的質量，配準是指原始遙感影像的多光譜波段和全色波段的配準，現在高分辨率遙感衛星影像比較昂貴，對于連續監測城市來說費用也是個問題，為經濟考慮，我們這里采用建議監測數據的后一期數據只賣全色波段，而多光譜數據采用上一期存檔數據。

1.2 數據的融合

影像融合（Merge）就是將同一范圍不同分辨率、不同光譜波段或不同時相的多源遙感數據在統一的地理坐標系下，采用融合算法生成一組新的信息的過程。影像融合可分為幾個步驟：融合前處理，融合算法的選取、實現，融合后影像處理和結果檢查[1-2]。

（1）融合前處理。對糾正、配準后滿足精度要求的全色與多光譜數據，融合前還需要對其進行預處理。一方面，提高全色數據的亮度，增強局部反差突出紋理細節，盡可能降低噪聲；另一方面，對多光譜數據進行色彩增強，拉大不同地類之間的色彩反差，突出其多光譜彩色信息。

（2）影像融合。融合影像主要用于信息的提取，要求原始數據的處理不得產生光譜扭曲，以利于建立解譯標志，減少判讀的不確定因素；也可用于背景圖制作，要求圖像清晰、色彩鮮艷。

（3）融合后影像處理。融合后影像亮度偏低、灰階較窄，可采用線性拉伸、亮度對比度、色彩平衡、色度、飽和度和明暗度調整等方法進行色調調整。色調調整時應保留多光譜影像的光譜信息和全色影像的紋理細節，以便進行變化信息分析。對整個工作區內各景融合影像需進行色調歸一調整，以保證整個工作區的影像數據色調協調統一。

（4）融合結果檢查。檢查融合影像整體亮度、色彩反差是否適度、是否有蒙霧；檢查融合影像紋理及色彩信息是否豐富，有無細節損失，層次深度是否足夠。

2 城市遙感動態監測的一般步驟

我國大規模城市規劃動態監測工作自2003年啟動開始。目前，己在五年的時間內共針對9個城市進行了兩個年度的監測，對12個城市進行了一個年度的監測，在這五年里，通過借鑒土地資源利用動態監測，以及經過不斷的摸索，其工作路線己經成形，但是在個別工作步驟上，由于受到技術條件的限制，還需要不斷的去研究提高，目前正在進行逐步的嘗試和探索。

2.1 方法

城市規劃動態監測工作一般的技術路線是：

（1）數據源的準備：包括城市規劃文本資料、城市總體規劃圖件資料、DEM或地形圖數據、兩期遙感影像數據等等。

（2）數據預處理：數字正攝遙感影像配準、其他城市規劃資料圖件的制作等。

（3）分類專題圖的制作：以規劃資料及其他相關城市數據資料為依據，以近期DOM影像為參照，制作分類專題圖。

（4）變換信息提取：不同時間分辨率的多期數字正攝影像對比分析，提取變化圖斑。

（5）變化信息屬性獲取：依據圖斑對應DOM紋理、規劃資料對圖斑賦值，圖斑和分類專題圖的疊加。

（6）實地核查：對模糊難辨、違規違章以及胡建亂建濫用耕地等建筑實地核查。

（7）后期結果：城市動態監測報告制作和后期事務的處理。

（8）數據庫存儲歸檔。

2.2 建筑物的提取

這里我們采用城區IKONOS制作的數字正攝影像來做試驗，通過Canny邊緣檢測算子提取建筑物輪廓邊緣，通過輪廓跟蹤并使用Splitting方法提取直線得到相應的直線幾何圖形[3]。采用幾何結構元分析方法，提取圖形中構成矩形的基本結構元，根據結構元合并的準則，通過相應算法將各種基本結構元合并成矩形結構。

該方法魯棒性好，運算速度快，提取矩形房屋具有較高的準確率，并且邊界定位精度良好，基本能完成矩形房屋目標的自動檢測，誤檢和漏檢的情況較少。

圖1 建筑物輪廓提取過程圖

3 結論與討論

本研究通過大量的實驗進行驗證，為了達到城市規劃動態監測變化信息提取的自動化、快速化，摒棄了常用的面向像素的分類方法，采用了全新的面向對象的分類方法對遙感影像進行分類分析，并結合面向對象的分類軟件ERDAS、PCI、ENVI針對不同的高分辨遙感影像進行了大量試驗，并形成以下結論：在監測變化圖斑的提取上，目前國內外提出過多種算法，而目前各個算法對于現在的高分辨率遙感影像來說，還不能達到完全計算機監測變化信息的程度，而采用計算機自動提取加人工判讀，不僅能提高工作效率，而且能夠達到監測精度和監測目的，對于日后大批的城市監測無疑是最有的辦法。