遙感在城市規(guī)劃管理中的應(yīng)用

遙感在城市規(guī)劃管理中的應(yīng)用摘要：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(píng)價(jià)、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(shí)踐，對(duì)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)劃管理引言隨著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)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(cè)的主要手段，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、測(cè)繪制圖、土地利用、路線安排、供水、農(nóng)業(yè)和環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域。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(shí)間分辨率等特點(diǎn)。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(guò)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(gè)國(guó)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(guó)GeoEye公司的GeoEye-1、IKONOS，DigitalGlobe公司的WorldView-1、WorldView-2、QuickBird，SPOTImage集團(tuán)的Pleiades-1、SPOT-5（全色：2.5m）衛(wèi)星，以及我國(guó)自主研發(fā)的資源一號(hào)02C和資源3號(hào)，以色列的EROS-B、印度的Cartosat-2、日本的Alos衛(wèi)星和臺(tái)灣的Formosat-2衛(wèi)星。這些衛(wèi)星都采用太陽(yáng)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。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(gè)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(jì)、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(xiàng)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(lái)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(jí)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(jì)、調(diào)查和研究利用遙感影像內(nèi)容豐富、綜合性強(qiáng)，結(jié)合計(jì)算機(jī)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(dòng)態(tài)檢測(cè)城市發(fā)展變化提供依據(jù)。相關(guān)的專題調(diào)查統(tǒng)計(jì)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(shí)記錄了當(dāng)時(shí)的城市用地現(xiàn)狀，在2.5m級(jí)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(duì)比判讀。利用米級(jí)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(jì)，其結(jié)果可以滿足城市分區(qū)規(guī)劃對(duì)土地利用現(xiàn)狀的需要，也可滿足城市總體規(guī)劃對(duì)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(duì)城市土地利用與土地覆蓋進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)。2002年北京市總體規(guī)劃修編項(xiàng)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)了北京市自1986年以來(lái)，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(shí)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(duì)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(jí)遙感影像可準(zhǔn)確提取城市各種道路分布、長(zhǎng)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(wèn)題及城市發(fā)展和建設(shè)的關(guān)系，以及如何通過(guò)治理，使道路交通更好的為城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xiàng)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(diǎn)，可用來(lái)進(jìn)行城市綠地系統(tǒng)的遙感調(diào)查，一方面，通過(guò)計(jì)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(guò)紋理、色調(diào)和形狀的比較，調(diào)查綠地植被的種類和生長(zhǎng)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?xiàng)調(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(dòng)的河流色調(diào)相對(duì)較淺。結(jié)合實(shí)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(duì)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?lái)便利，是各級(jí)政府部門十分重視的問(wèn)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(shí)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(duì)比、分析、研究并掌握城市建設(shè)和發(fā)展中的情況和問(wèn)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(shì)，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(guò)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(yàn)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(shí)技術(shù)相結(jié)合，建立規(guī)劃藍(lán)圖的動(dòng)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(shí)感受建筑物建成前后的景象，對(duì)于城市規(guī)劃方案的評(píng)定有非常重要的意義。4.結(jié)束語(yǔ)隨著高分辨率遙感數(shù)據(jù)日益廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外衛(wèi)星運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)都加大了對(duì)衛(wèi)星技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，相繼發(fā)布了分辨率更高的新衛(wèi)星的發(fā)射計(jì)劃，預(yù)計(jì)到2014年，國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星的分辨率達(dá)到亞米級(jí)，國(guó)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(duì)地觀測(cè)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)。參考文獻(xiàn)修文群.新一代數(shù)字城市建設(shè)指南[M].北京：科學(xué)出版社，20