遙感在城市規(guī)劃管理中的應(yīng)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(jīng)在城市生態(tài)環(huán)境評價、城市規(guī)劃、地形圖更新、地籍調(diào)查等方面被證明有巨大的應(yīng)用潛力。本文根據(jù)筆者工作實踐，對高分辨率遙感衛(wèi)星現(xiàn)狀及如何應(yīng)用高分辨率遙感數(shù)據(jù)為城市規(guī)劃建設(shè)服務(wù)進(jìn)行了探討和分析。

【關(guān)鍵詞】遙感;城市;規(guī)劃;管理

1.引言

隨著城市社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市正在發(fā)生歷史性的變遷，環(huán)境整治、舊城改造、市政建設(shè)都在時刻改變著城市面貌，為了科學(xué)有效的進(jìn)行城市規(guī)劃、建設(shè)和管理，市政府各部門都需要及時掌握城市建設(shè)變化情況。衛(wèi)星遙感技術(shù)以其大范圍、快速、準(zhǔn)確獲取資源環(huán)境狀況及其變化數(shù)據(jù)的優(yōu)越性，成為城市資源與環(huán)境檢測的主要手段，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、測繪制圖、土地利用、路線安排、供水、農(nóng)業(yè)和環(huán)境檢測等領(lǐng)域。

2.高分辨率遙感衛(wèi)星現(xiàn)狀

高分辨率的衛(wèi)星影像通常是指像素的空間分辨率在 5m 以內(nèi)的遙感影像。與傳統(tǒng)的低空間分辨率的衛(wèi)星影像相比，高分辨率衛(wèi)星影像具有地物的幾何結(jié)構(gòu)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(wèi)星數(shù)據(jù)可以提取非常詳細(xì)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(xiàn)在通過衛(wèi)星也可取得與航片相媲美的空間數(shù)據(jù)，這也是高分辨率遙感衛(wèi)星迅速發(fā)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(yè)高分辨率遙感衛(wèi)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(wèi)星，以及我國自主研發(fā)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(wèi)星和臺灣的Formosat-2 衛(wèi)星。這些衛(wèi)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(yīng)用高分辨率遙感數(shù)據(jù)為城市規(guī)劃建設(shè)服務(wù)

遙感信息在現(xiàn)代城市規(guī)劃中的應(yīng)用可分為兩個層次：一是解決影像數(shù)據(jù)在規(guī)劃中的日常應(yīng)用;二是解決規(guī)劃專題研究與新技術(shù)應(yīng)用的需要，為規(guī)劃提供專題信息統(tǒng)計、調(diào)查。

3.1 遙感影像數(shù)據(jù)在規(guī)劃中的日常應(yīng)用

將衛(wèi)星遙感正射影像圖作為現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)圖件，在城市總體規(guī)劃、分區(qū)規(guī)劃、控制性詳細(xì)規(guī)劃及其他專項規(guī)劃中應(yīng)用，以減少現(xiàn)狀調(diào)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(qū)彩色掛圖為各級部門的管理、決策提供直觀材料。

3.2 規(guī)劃專題信息統(tǒng)計、調(diào)查和研究

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

（1）城市土地利用調(diào)查

衛(wèi)星遙感影像真實記錄了當(dāng)時的城市用地現(xiàn)狀，在 2.5m 級以上分辨率的衛(wèi)星遙感影像圖上，建設(shè)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(wèi)星影像進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀調(diào)查統(tǒng)計，其結(jié)果可以滿足城市分區(qū)規(guī)劃對土地利用現(xiàn)狀的需要，也可滿足城市總體規(guī)劃對土地利用現(xiàn)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(jìn)行遙感監(jiān)測。2002 年北京市總體規(guī)劃修編項目中，在遙感、GIS 技術(shù)支持下，以遙感影像解譯現(xiàn)狀圖為基礎(chǔ)，動態(tài)監(jiān)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(shè)用地膨脹的真實情況。

（2）城市道路工程規(guī)劃

利用衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行道路交通調(diào)查，對挖掘城市現(xiàn)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(yīng)用米級遙感影像可準(zhǔn)確提取城市各種道路分布、長度、寬度、密度的現(xiàn)狀信息。為城市規(guī)劃部門研究城市道路交通存在的問題及城市發(fā)展和建設(shè)的關(guān)系，以及如何通過治理，使道路交通更好的為城市社會經(jīng)濟發(fā)展提供支持。我院 2010 年利用 GeoEye 衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)提取城市道路及城市綠地等信息制作 1：5000 圖，為規(guī)劃服務(wù)。結(jié)果表明：城區(qū)道路網(wǎng)在衛(wèi)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(diào)查

高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)本身兼具高空間分辨率和多光譜的特點，可用來進(jìn)行城市綠地系統(tǒng)的遙感調(diào)查，一方面，通過計算歸一化植被指數(shù)：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(jìn)行融合以提取綠地專題信息;另一方面，基于高分辨率衛(wèi)星正射影像數(shù)據(jù)，通過紋理、色調(diào)和形狀的比較，調(diào)查綠地植被的種類和生長情況。例如用色調(diào)區(qū)分喬木和人工草坪，喬木葉面大，色調(diào)明亮顏色較深，形狀不規(guī)則;人工草坪葉面小，色調(diào)較暗，顏色較淺，但形狀規(guī)則。依據(jù)影像的色調(diào)和紋理，結(jié)合外業(yè)調(diào)查建立內(nèi)業(yè)解譯標(biāo)志，內(nèi)業(yè)進(jìn)行屏幕數(shù)字化能夠更加準(zhǔn)確的獲取城市綠地信息。

（4）城市水域?qū)ｍ椪{(diào)查

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

（5）城市規(guī)劃監(jiān)督調(diào)查

現(xiàn)代城市建設(shè)步伐逐年加快，對于整體規(guī)劃效果的好還，以及各種相關(guān)的建設(shè)能不能給當(dāng)?shù)孛癖妿肀憷?，是各級政府部門十分重視的問題。利用高分辨率衛(wèi)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(qū)的遙感影像做比較，可以直觀展示規(guī)劃效果。此外，可以利用遙感影像數(shù)據(jù)與城市規(guī)劃資料進(jìn)行對比、分析、研究并掌握城市建設(shè)和發(fā)展中的情況和問題。

3.3 規(guī)劃成果的表達(dá)

隨著“數(shù)字地球”與“數(shù)字城市”工作的推進(jìn)，規(guī)劃成果的數(shù)字表達(dá)是必然趨勢，借助遙感技術(shù)與遙感信息所獲得的城市規(guī)劃信息，可以輔助提供更為科學(xué)合理的規(guī)劃方案，規(guī)劃成果可以通過多種手段予以表達(dá)，如系列規(guī)劃圖、專題信息圖、正射影像圖、三維景觀圖等。其中可以將規(guī)劃方案與遙感正射影像圖疊加，既反應(yīng)了城市規(guī)劃與城市現(xiàn)狀的關(guān)系，又檢驗了規(guī)劃方案的合理性與可操作性。三維景觀圖是將遙感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，建立規(guī)劃藍(lán)圖的動態(tài)模型、制作城市規(guī)劃方案的虛擬效果，能構(gòu)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(guī)劃方案的評定有非常重要的意義。

4.結(jié)束語

隨著高分辨率遙感數(shù)據(jù)日益廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外衛(wèi)星運營機構(gòu)都加大了對衛(wèi)星技術(shù)的研究開發(fā)，相繼發(fā)布了分辨率更高的新衛(wèi)星的發(fā)射計劃，預(yù)計到2014年，國產(chǎn)衛(wèi)星的分辨率達(dá)到亞米級，國外衛(wèi)星分辨率將達(dá)到 0.2m。利用高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)可提取非常詳細(xì)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(xiàn)在高分辨率衛(wèi)星遙感影像可與之媲美。高分辨率衛(wèi)星影像將更廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和管理，更好的服務(wù)與數(shù)字城市建設(shè)。

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（作者單位：天津市規(guī)劃局東麗區(qū)規(guī)劃分局）