高分辨率遙感技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃中的應(yīng)用

孔冷進(jìn)

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518100）

高分辨率遙感技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃中的應(yīng)用

孔冷進(jìn)

（深圳市巖土綜合勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣東深圳518100）

介紹了高分辨率遙感技術(shù)，并與傳統(tǒng)遙感相比較，詳細(xì)分析了該技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃中的應(yīng)用，為城市發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)。

高分辨率；遙感技術(shù)；制圖；城市規(guī)劃；監(jiān)測(cè)

0 引 言

高分辨率遙感技術(shù)具有空間分辨率高、時(shí)間分辨率高、信息量大、紋理信息明顯、能提取地物三維信息等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)正處于城市高速發(fā)展時(shí)期，而數(shù)字城市則是城市發(fā)展的主要方向，在數(shù)字城市規(guī)劃中，高分辨率遙感技術(shù)的應(yīng)用有助于各種地圖的繪制和三維空間地理信息平臺(tái)的構(gòu)建，為城市建設(shè)規(guī)劃獲取大量基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)，為決策部門提供規(guī)劃依據(jù)。

1 高分辨率遙感技術(shù)概述

學(xué)術(shù)界將衛(wèi)星影像圖的空間分辨率在10m內(nèi)的遙感技術(shù)成為高分辨率遙感技術(shù)，早期的高分辨率遙感技術(shù)主要被應(yīng)用到軍事領(lǐng)域，到20世紀(jì)90年代，高分辨率遙感技術(shù)開(kāi)始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，此后高分辨率遙感技術(shù)在工程測(cè)量、城市規(guī)劃等方面得到廣泛應(yīng)用，高分辨率遙感技術(shù)進(jìn)入繁榮發(fā)展時(shí)期。當(dāng)前，我國(guó)在高分辨率遙感技術(shù)的應(yīng)用上，多使用美國(guó)發(fā)射的IKONOS高分辨率衛(wèi)星。

在我國(guó)進(jìn)入到市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)后，高分辨率遙感技術(shù)強(qiáng)大的空間分辨率、豐富的信息量都使得其與傳統(tǒng)遙感技術(shù)相比有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，得到大家的認(rèn)可和關(guān)注。由于高分辨率遙感技術(shù)可以得到分辨率低于1m的衛(wèi)星影像圖，此時(shí)城市的地表資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等內(nèi)容都清晰可見(jiàn)，故而高分辨率遙感影像圖在數(shù)字城市規(guī)劃中得到大力應(yīng)用[1］。

與傳統(tǒng)遙感技術(shù)相比，高分辨率遙感技術(shù)得到的單幅遙感影像圖中包含的數(shù)據(jù)更多，是中低分辨率遙感影像圖包含數(shù)據(jù)量的100倍以上；高分辨率遙感衛(wèi)星影像圖的單色波段光譜分辨率大，所以用戶可以準(zhǔn)確判斷出地物的類別、屬性。另外，遙感圖像中地物紋理信息和幾何結(jié)構(gòu)信息非常明顯，因此用戶可根據(jù)實(shí)際需求對(duì)這些影像圖進(jìn)行相應(yīng)的圖像處理，得出想要的圖像。然而傳統(tǒng)的遙感影像囿于分辨率的限制，使得用戶很難看到一些較小地物的紋理、結(jié)構(gòu)等細(xì)節(jié)。

2 高分辨率遙感技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃中的應(yīng)用

高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)在數(shù)字城市規(guī)劃中的應(yīng)用，主要集中在遙感制圖、輔助城市規(guī)劃設(shè)計(jì)以及檢測(cè)城市發(fā)展動(dòng)態(tài)等方面。

2.1 遙感資料制圖

高分辨率遙感技術(shù)獲取的影像圖與一般的影像圖不同，其數(shù)據(jù)處理和信息提取方法也有所不同[2］。一般來(lái)說(shuō)，遙感制圖包括圖像的預(yù)處理和信息提取兩個(gè)階段，其具體流程如圖1所示。首先對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行讀入預(yù)處理，包括幾何校正、去噪、增強(qiáng)效果等，需要注意的是當(dāng)影像圖有三維立體圖像時(shí)，可提取數(shù)字高程模型以及紙質(zhì)正射影像DOM.其次對(duì)景觀地物的邊緣檢測(cè)和分割；再次，利用專家知識(shí)系統(tǒng)和先驗(yàn)?zāi)Ｐ痛_定各個(gè)類型特征的描述參數(shù)，提取出需要的信息，并進(jìn)行分類；最后輸出結(jié)果。通常情況，衛(wèi)星遙感制圖又包括地形圖繪制以及正影響圖繪制兩種。

圖1 圖像處理流程

1）地形圖是數(shù)字城市規(guī)劃和建設(shè)中最基本的地圖，按照以往的經(jīng)驗(yàn)，每1～3年需要更新一次地形圖。但是高分辨率遙感技術(shù)可大大縮短地形圖更新周期，并且可以繪制大比例尺地形圖。同時(shí)，使用高分辨率遙感技術(shù)還可以獲取更精確的影像圖，而且還能夠借助相關(guān)圖像處理技術(shù)進(jìn)行影像圖的處理，繪制出不同類型的地形圖。

2）正射影像圖繪制

正射影像圖是一種具有地物標(biāo)記、可量測(cè)圖畫(huà)以及具有豐富直觀影像信息的地圖。使用高分辨率遙感技術(shù)獲取合適覆蓋范圍內(nèi)的最新圖像信息，然后利用專業(yè)圖像處理軟件對(duì)圖像信息進(jìn)行校正、增強(qiáng)、鑲嵌等處理，并且借助大比例尺地形圖，對(duì)影像圖進(jìn)行變換和幾何糾正，以確保圖像信息的精準(zhǔn)度，最后將地形圖中的城市、居民點(diǎn)、山脈、河流、公路等典型地物信息和名稱標(biāo)注出來(lái)，并進(jìn)行相應(yīng)的裝飾，從而得到數(shù)字正射影像圖。

2.2 輔助城市規(guī)劃設(shè)計(jì)

高分辨率遙感技術(shù)可獲得高質(zhì)量的衛(wèi)星影像圖，豐富數(shù)字城市規(guī)劃的信息系統(tǒng)，幫助用戶了解城市建設(shè)的相關(guān)情況，為數(shù)字城市規(guī)劃提供有力的技術(shù)支持，從而幫助城市規(guī)劃作出科學(xué)的決策[3］。一個(gè)城市規(guī)劃的基礎(chǔ)是信息，遙感信息就是最有價(jià)值的信息源.

例如，使用遙感影像就能夠獲得城市發(fā)展、建設(shè)的宏觀和多領(lǐng)域的歷史信息，同時(shí)還可以獲取現(xiàn)在的信息，然后通過(guò)地理信息系統(tǒng)，就可以分析出建設(shè)的布局，對(duì)城市進(jìn)行功能劃分。

1）城市規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)。數(shù)字城市的規(guī)劃以城市建設(shè)現(xiàn)狀調(diào)查為切入點(diǎn)，這就需要調(diào)查收集城市基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃控制數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等資料。而利用高分辨率遙感技術(shù)可獲取豐富的地形數(shù)據(jù)資料，并且數(shù)據(jù)的更新十分便捷簡(jiǎn)單。

2）城市綠地景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)。綠地是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一，是城市居民生活水平的重要標(biāo)志。綠地景觀規(guī)劃需要符合城市整體規(guī)劃發(fā)展要求，因此可利用高分辨率遙感技術(shù)對(duì)城市綠地景觀發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3）城市用地變化與建設(shè)格局分析。城市人口的增加使得用地面積縮小，影響了城市建設(shè)的總體格局。因此，合理利用每一寸土地，提高土地利用率，是提高數(shù)字城市用地規(guī)劃成效的關(guān)鍵。遙感技術(shù)可以將不同時(shí)期的城市用地影像圖綜合起來(lái)，從而使我們準(zhǔn)確把握城市用地的變化情況。同時(shí)，遙感技術(shù)還能用統(tǒng)計(jì)方法對(duì)城市中心移動(dòng)、離散度、緊湊度等進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而預(yù)測(cè)城市時(shí)空變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)城市規(guī)劃存在的問(wèn)題，進(jìn)而促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

2.3 在城市發(fā)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是數(shù)字城市規(guī)劃的重點(diǎn)工作，可以幫助用戶掌握城市發(fā)展動(dòng)態(tài)，從而為數(shù)字城市規(guī)劃建設(shè)奠定基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，城市發(fā)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)包括城鎮(zhèn)擴(kuò)張現(xiàn)象、市容管理、城市綠化、地震災(zāi)害、環(huán)境保護(hù)、城市交通規(guī)劃、數(shù)字交通建設(shè)等方面的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。

1）城市綠化及土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

用戶可以應(yīng)用多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)，對(duì)比分析預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)不同時(shí)期的綠化狀態(tài)，了解其城市綠化變化和空間分布情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綠化的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。另外，通過(guò)高分辨率遙感技術(shù)還可以獲取一系列的城市綠化分類圖、樹(shù)種分布圖、草地分布圖等，為城市綠化動(dòng)態(tài)檢測(cè)提供準(zhǔn)確參考。土地資源是一個(gè)城市最重要的載體，對(duì)土地進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和規(guī)劃是十分必要的，土地資源可以通過(guò)衛(wèi)星遙感技術(shù)得以更好的規(guī)劃。

例如，利用衛(wèi)星遙感影像可以調(diào)查土地資源目前利用的現(xiàn)狀，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)，這個(gè)項(xiàng)目目前在我國(guó)已經(jīng)得到了很好的應(yīng)用?？梢詮囊韵聨追矫鎭?lái)開(kāi)展土地的調(diào)查和監(jiān)測(cè)工作。

一是對(duì)非農(nóng)業(yè)建設(shè)土地的調(diào)查，從而對(duì)土地征而未用的情況有所了解。二是對(duì)耕地情況的監(jiān)測(cè)。三是對(duì)土地塌陷的監(jiān)測(cè)調(diào)查。利用高分辨率的衛(wèi)星遙感技術(shù)通過(guò)以上的步驟就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土地資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

2）高分辨率遙感技術(shù)在城市交通規(guī)劃中的應(yīng)用

用戶利用高分辨率遙感技術(shù)可以調(diào)查城市交通設(shè)施，包括：調(diào)查城市道路等級(jí)、城市路網(wǎng)信息、行車道路路面尺寸、機(jī)動(dòng)車道路與非機(jī)動(dòng)車道路的分隔方式、道路長(zhǎng)度、坡度以及有關(guān)交通交叉路口的各種參數(shù)。遙感衛(wèi)星憑借其高分辨率等特點(diǎn)可以將這些信息清楚的呈現(xiàn)在衛(wèi)星圖像上，從而為城市交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃建設(shè)提供參考。另外，高分辨率遙感技術(shù)還可以調(diào)查城市道路實(shí)時(shí)通車情況，標(biāo)注容易出現(xiàn)擁堵的道路，從而便于交通管理部門進(jìn)行交通疏導(dǎo)。

另外，隨著計(jì)算機(jī)科技、人工智能以及遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)在應(yīng)用高分辨率遙感數(shù)據(jù)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)線性特征檢測(cè)識(shí)別的完全自動(dòng)化，從而提高城市交通規(guī)劃調(diào)查工作的效率與準(zhǔn)確性，進(jìn)而推動(dòng)城市交通規(guī)劃建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。

3）地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)

地震預(yù)防是各個(gè)國(guó)家和城市都非常重視的問(wèn)題，地震災(zāi)害的監(jiān)測(cè)有助于減輕地震危害。城市的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和人類活動(dòng)的頻繁都使地質(zhì)處在時(shí)刻變化之中，一些環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生在所難免，例如：泥石流、地面塌陷、滑坡、地裂縫等。應(yīng)用遙感技術(shù)可以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，這樣可以分析數(shù)據(jù)，進(jìn)一步預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。除此之外，遙感技術(shù)還能夠?qū)Φ刭|(zhì)構(gòu)造極其演變進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果發(fā)生可能的地質(zhì)災(zāi)害，可以提前向有關(guān)部門進(jìn)行申報(bào)，及時(shí)提出防治策略[4］。如：2004年中國(guó)地震局地質(zhì)研究所開(kāi)展的“IKONOS衛(wèi)星影像在城市防震減災(zāi)及震害評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究”項(xiàng)目中，利用圖像處理技術(shù)對(duì)影響資料進(jìn)行信息提取，從而得到準(zhǔn)確的地物形狀、方位、屬性等信息，不但大大節(jié)約了時(shí)間和人力，而且為地震預(yù)測(cè)提供了準(zhǔn)確參考。另外，IKONOS衛(wèi)星影像較快的更新速度，能極大的滿足城市地震災(zāi)害評(píng)價(jià)對(duì)影像圖的需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

高分辨率遙感技術(shù)以及影像圖的處理和信息提取技術(shù)越來(lái)越成熟，成為數(shù)字城市規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)之一，有助于實(shí)現(xiàn)資源的合理調(diào)配，并且利于保護(hù)生態(tài)資源，規(guī)劃城市交通、教育、綠化、市政管理等工作的開(kāi)展，促進(jìn)了城市的可持續(xù)發(fā)展。

[1]蔡 宏，李 俊，劉 敬.高分辨率遙感在城市發(fā)展動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J］.云南地理環(huán)境研究，2006，18（1）：105－109.

[2]肖 洲，張海濤，虞 欣.遙感技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用與展望[C］//中國(guó)城市規(guī)劃信息化年會(huì)論文集，2009：271－273.

[3]朱 強(qiáng)，劉 菊.遙感技術(shù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J］.數(shù)字化用戶，2013（18）：125－126.

[4]王旭輝.遙感技術(shù)及在城市國(guó)土規(guī)劃中的應(yīng)用[J］.上海國(guó)土資源，2014（1）：88－91.

Application of High Resolution Remote Sensing Technology in the Digital City Planning

KONG Lengjin
（Shenzhen Integrated Geotechnical Exoloration Survey and Design Co.Ltd，Shenzhen518100，China）

This paper introduces a high resolution remote sensing technique，and compared with the traditional remote sensing，a detailed analysis of the technology in the application of digital city plannings，provides the basis for the city development planning.

High resolution；remote sensing technique；drawing；city planning；monitoring

TP722

A

1008－9268（2015）01－0091－03

10.13442/j.gnss.1008－9268.2015.01.021

孔冷進(jìn)（1982－），男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榇蟮販y(cè)量學(xué)與測(cè)量工程。

2014－06－10

聯(lián)系人：孔冷進(jìn)E－mail：1330843245＠qq.com