遙感與GIS技術在數(shù)字城市建設中的應用

顧曉莉，潘德根

(1.揚州市職業(yè)大學，江蘇揚州225009；2.揚州茂源土地評估規(guī)劃咨詢有限公司，江蘇揚州225009)

遙感與GIS技術在數(shù)字城市建設中的應用

顧曉莉1，潘德根2

(1.揚州市職業(yè)大學，江蘇揚州225009；2.揚州茂源土地評估規(guī)劃咨詢有限公司，江蘇揚州225009)

該文介紹了數(shù)字城市的建設背景，分析了遙感及GIS技術優(yōu)勢，并介紹遙感與GIS技術在數(shù)字城市建設中的應用。

數(shù)字城市；遙感；GIS

1 數(shù)字城市發(fā)展概述

近年來，隨著信息科技和網(wǎng)絡通信技術的快速發(fā)展，以及信息基礎設施的完善，全球數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長[1]。數(shù)字城市的建設目標就是使城市的各部分數(shù)據(jù)和信息有效地整合，統(tǒng)一管理，統(tǒng)一使用，達到快速反應、全面管理的目的[2]。

數(shù)字城市強調(diào)看得見，有的用，注重基礎，強調(diào)用數(shù)據(jù)說話。數(shù)字城市是以人為主導，對城市進行人地關系調(diào)控，將城市人地關系系統(tǒng)進行數(shù)字化就是城市的信息化。隨著遙感、GIS技術等其他信息技術的高速發(fā)展，數(shù)字城市更傾向于利用信息技術實現(xiàn)城市各領域的信息化，進而提升社會整體的生產(chǎn)效率。城市信息化過程即數(shù)字城市的建設過程。數(shù)字城市包括四個信息化進程，分別是：地球表面測繪與統(tǒng)計的信息化、政府管理與決策的信息化、企業(yè)管理、決策與服務的信息化及市民生活的信息化。數(shù)字城市的應用領域廣泛，涉及城市規(guī)劃、智能交通、環(huán)境治理、安全應急、生活繳費、醫(yī)療服務等。

2 遙感與GIS技術

遙感與地理信息系統(tǒng)(GIS)技術主要傾向于數(shù)字城市建設中地理信息數(shù)據(jù)的獲取、處理、分析及應用。目前的遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)字城市技術的發(fā)展，已初步提供了建立這一評價體系的基本物質(zhì)條件[3]。

遙感是當代信息科學與技術的主要技術之一。遙感是人類第一次離開地球去觀測地球，由此人們可以在同一個時間斷面全面、準確、快速、客觀的獲取地球表面廣域空間直至全球的實時信息。遙感技術為人們深刻、全面認識自身所處的自然環(huán)境創(chuàng)造了條件，為推動社會信息化、社會進步起到了關鍵性的作用，是現(xiàn)代地理空間信息的主要信息源。遙感提供多尺度、多層面的時空圖像信息，構成人們社會活動、生產(chǎn)活動的基礎信息。國民經(jīng)濟部門大部分領域都需要以空間信息技術提供的時空信息為基礎構建本行業(yè)的信息系統(tǒng)。當前，遙感技術在農(nóng)業(yè)、國土資源管理、水資源管理、礦產(chǎn)資源管理、氣象與大氣污染監(jiān)測、防災減災、國防等諸多領域都有重要應用，為這些領域提升科技水平、提高管理效益、增進社會生產(chǎn)力發(fā)揮了至關重要的作用，促進這些領域向著精確、精準、數(shù)字化、可視化方向發(fā)展，使生產(chǎn)與管理的決策更科學、合理，從而為國民經(jīng)濟科學、可持續(xù)發(fā)展提供堅實的技術保障。

地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計算機軟硬件及網(wǎng)絡支持下，對有關地理空間數(shù)據(jù)進行處理和分析的技術系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢是以空間數(shù)據(jù)庫為基礎，采用地理模型分析法，將地學空間數(shù)據(jù)與計算機技術相結合，對地理信息進行處理。提供多種時間數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)，輸出的數(shù)據(jù)及圖形產(chǎn)品也是多樣化，服務于地理研究和地理決策。地理信息系統(tǒng)的主要功能：1)數(shù)據(jù)的采集與輸入；2)數(shù)據(jù)編輯與更新；3)數(shù)據(jù)存儲與管理；4)空間查詢與分析；5)數(shù)據(jù)顯示與輸出。

3 遙感與GIS技術在數(shù)字城市建設中的應用

3.1 數(shù)字城市地圖制圖及地圖的實時更新

遙感技術是地理信息獲取的主要途徑之一。隨著遙感圖像空間分辨率及遙感圖像分類方法的不斷提高與更近，高分率遙感衛(wèi)星的發(fā)展突飛猛進，以較高的影像空間分辨率、逐步增強的影像獲取能力、較好的影像現(xiàn)勢性等特點極大的應用于城市地圖制圖及城市地圖實時更新。目前，有些高分衛(wèi)星影像即時服務系統(tǒng)集合了高分辨率、高精度、高性能等優(yōu)勢，可以高效地存儲、管理和發(fā)布遙感影像、數(shù)字地形、專題地理信息等數(shù)據(jù)。利用遙感技術進行監(jiān)測，可以“快”而“全”的獲取大面積城市地理實時信息，有利于城市地圖制圖及地圖的實時更新。

3.2 建立三維影像圖

利用遙感影像獲取地面三維信息、構建相應三維模型，進而可以完成數(shù)字城市地物的構建。

1)基于單張影像的建筑物三維重建

單張影像可以對地表規(guī)則的物體進行三維重建，因規(guī)則物體存在固定的幾何關系，底邊與頂邊平行，頂邊與側邊垂直。例如，利用單張影像可以對房屋進行三維重建。

2)異源遙感影像三維重建

不同傳感器獲取的遙感影像，其影像的空間分辨率、色彩及影像尺寸等會存在不同。利用異源遙感影像進行立體成像時，首先對左右影像進行規(guī)范化處理，使兩幅影像統(tǒng)一到同一標準后，再進行同名像點自動匹配，建立三維影像圖。在廣義立體像對的構建中，對于不同傳感器獲取的遙感影像進行立體構建時，根據(jù)其各自定位模型的不同，可以利用四種不同的空間前方交會數(shù)學模型進行三維重建，分別是：RFM+RFM模型、RFM+CEM模型、RFM+AM模型及RFM+DLT模型。

3.3 建立數(shù)字城市地理空間框架

目前，全國大部分城市已經(jīng)完成了數(shù)字城市地理空間框架的建設，建立了數(shù)字城市基礎地理信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了對城市基礎地理信息數(shù)據(jù)的有效管理[4]。隨著城市建設的不斷發(fā)展和地理空間框架應用的不斷深入，基礎地理信息數(shù)據(jù)庫逐漸缺乏現(xiàn)勢性，數(shù)據(jù)庫的維護和更新已經(jīng)是幾乎所有城市的“數(shù)字城市”建設和應用都面臨的迫切問題[5]。數(shù)據(jù)庫的及時更新及空間框架正常發(fā)揮作用離不開遙感及GIS技術的發(fā)展。數(shù)字城市地理空間框架包括四個部分，即空間基準、跨網(wǎng)擺渡、基礎地理信息數(shù)據(jù)庫及地理信息公共平臺。其中，基礎地理信息數(shù)據(jù)庫包括基礎地理信息數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及支撐環(huán)境。地理信息公共平臺包括公共平臺數(shù)據(jù)集、管理交換系統(tǒng)、在線服務系統(tǒng)及支撐環(huán)境。

3.4 推動數(shù)字化城市管理

數(shù)字化城市管理是綜合運用計算機、網(wǎng)絡及通信等現(xiàn)代信息技術，實現(xiàn)精確、高效、科學的城市管理。“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多元化，特別是基于人的移動行為大數(shù)據(jù)，進行地理空間可視化和地理維度需求分析，其商業(yè)價值和社會價值有著無限可能性，并蘊含在大數(shù)據(jù)分析中。地理信息平臺軟件的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)處理技術創(chuàng)新能力、軟件開發(fā)能力大幅度提高，使得GIS技術在數(shù)字化城市管理中有著很好的應用?？梢愿玫膽迷跀?shù)字化城市管理，包括市政管理、經(jīng)濟生產(chǎn)、安全管理及社會生活等方面。

4 結束語

當前，“數(shù)字城市”建設覆蓋范圍越來越廣，應用領域也越來越豐富。利用遙感與GIS技術進行地理信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫建設、數(shù)據(jù)存儲與分析，使得數(shù)字城市建設的前景更加廣闊。在當今“互聯(lián)網(wǎng)+”新時代，對數(shù)字城市建設又賦予了新的使命，數(shù)字城市建設也是智慧城市建設的基礎，為城市管理及城市居民帶來更加智能、便捷、先進、高效的生產(chǎn)與生活方式。

[1]李德仁,張良培,夏桂松.遙感大數(shù)據(jù)自動分析與數(shù)據(jù)挖掘[J].測繪學報,2014,43(12)：1211-1216.

[2]張石.城市規(guī)期中GIS技術的應用[J].黃山學院學報,2006,8 (3)：89-92.

[3]吳良鏞,毛其智.“數(shù)字城市”與人居環(huán)境建設[J].城市規(guī)劃, 2002,26(1)：13-15.

[4]譚耀華.地理空間數(shù)據(jù)在數(shù)字城市中的應用[J].測繪與空間地理信息,2012,35(2)：112-114.

[5]李斌.基于GIS技術下的數(shù)字城市建設[J].測繪與空間地理信息,2015,38(4)：169-172.

TP311

A

1009-3044(2017)21-0059-02

2017-06-15

江蘇省高等職業(yè)院校專業(yè)帶頭人高端研修資助項目(編號：2016TDFX014)

顧曉莉(1986—)，女，江蘇興化人，碩士，講師，主要研究方向為遙感與地理信息系統(tǒng)應用。