遙感技術(shù)在生態(tài)園林城市評估中的應(yīng)用
——以某市建成區(qū)為例

（合肥市測繪設(shè)計(jì)研究院，安徽 合肥 230001）

傳統(tǒng)的城市綠地植被分布信息的獲取采用人工實(shí)地調(diào)查法。人工實(shí)地調(diào)查法存在主觀性強(qiáng)、效率低、更新頻率低等問題，不便于綜合分析和評價(jià)。

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，受制于傳統(tǒng)綠地調(diào)查和以此為基礎(chǔ)的城市規(guī)劃建設(shè)，我國城市在實(shí)際綠地規(guī)劃建設(shè)中暴露出越來越多的問題，如城市熱島效應(yīng)、空氣污染、居住條件不合理等，這破壞了城市規(guī)劃建設(shè)的初衷，影響了整個(gè)城市的景觀形象。筆者依托可靠的技術(shù)手段提取準(zhǔn)確的城市綠地?cái)?shù)據(jù)，進(jìn)而分析得到城市建成區(qū)內(nèi)的綠地面積等指標(biāo)數(shù)據(jù)，為生態(tài)園林城市的規(guī)劃建設(shè)提供重要數(shù)據(jù)參考和評估建議[1?3]。

遙感技術(shù)的快速發(fā)展，使得快速、準(zhǔn)確獲取城市綠地信息成為可能。結(jié)合高分辨率的遙感影像，通過影像解譯和實(shí)地驗(yàn)證，可對影像進(jìn)行準(zhǔn)確分類，獲取矢量化的結(jié)果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)城市綠地信息的快速提取[4]。該方法具有快捷、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)等優(yōu)點(diǎn)。

筆者采用高分辨率遙感技術(shù)，通過對獲取的遙感影像進(jìn)行預(yù)處理、解析、分類及數(shù)據(jù)自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)，解決了傳統(tǒng)調(diào)查方法的效率低、誤差大等問題，實(shí)現(xiàn)了城市園林綠地指標(biāo)的快速、準(zhǔn)確獲取，為生態(tài)園林城市的評估提供了重要的參考，也為園林城市的規(guī)劃建設(shè)提供了必要的數(shù)據(jù)支撐。

1 生態(tài)園林城市評估數(shù)據(jù)源

按照國家生態(tài)園林城市申報(bào)的要求，此次遙感測試的范圍為某地區(qū)的建成區(qū)。應(yīng)用遙感信息提取技術(shù)分析統(tǒng)計(jì)園林綠化相關(guān)指標(biāo)，依據(jù)的基礎(chǔ)資料主要有該地區(qū)2017 年8 月成像空間分辨率為0.5 m 的WorldView真彩色衛(wèi)星遙感影像、建成區(qū)1∶1 萬地形圖數(shù)據(jù)、城市規(guī)劃專題圖件等。

2 遙感影像處理關(guān)鍵步驟

2.1 影像正射校正

在獲取遙感影像的過程中，因透視投影、攝影軸傾斜、大氣折光、地球曲率及地形起伏等因素影響，導(dǎo)致原始影像中部分像素存在不同程度的幾何變形和失真，因此需要對影像進(jìn)行校正。目前可采用共線方程模型、基于仿射變換的嚴(yán)格幾何模型或改進(jìn)型多項(xiàng)式模型進(jìn)行校正。無論采用哪種模型，都需一定量的地面控制點(diǎn)，要求采集的地面控制點(diǎn)應(yīng)為衛(wèi)星影像中相應(yīng)位置處明顯的地物特征點(diǎn)，總體上分布均勻，影像的邊緣和角點(diǎn)不丟漏。

2.2 多光譜影像融合

遙感影像的獲取受制于大氣窗口等諸多因素，一般獲取的遙感影像都是特定波段范圍內(nèi)的灰度影像，而非直觀看到的彩色影像。但多光譜的影像融合可以獲取與現(xiàn)實(shí)接近的假彩色或真彩色影像。在處理實(shí)際影像融合的過程中，只需將經(jīng)過正射校正的多光譜數(shù)據(jù)中紅、綠、藍(lán)3 個(gè)波段按照一定的排列順序疊加融合即可獲取假彩色的影像。利用影像融合功能將表現(xiàn)真彩色的多光譜數(shù)據(jù)與全色數(shù)據(jù)融合，得到高分辨率真彩色遙感影像，為影像解譯提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 影像鑲嵌及裁剪

影像的鑲嵌過程是將多于兩景的影像進(jìn)行無縫拼接，形成一幅完整的目標(biāo)區(qū)域的過程。在鑲嵌過程中，任意兩景影像間有一定的重疊區(qū)域，以解決兩景影像間的鑲嵌線問題，得到視覺上完整的影像。

影像鑲嵌拼接獲得的結(jié)果比實(shí)際需要目標(biāo)區(qū)域大，為了與實(shí)際應(yīng)用相匹配，一般需要對鑲嵌后的影像進(jìn)行裁切，如依據(jù)圖幅裁剪等。

3 園林城市評估中的遙感影像處理及方法

3.1 專題信息解譯

對處理后的遙感影像，通過ArcGIS 進(jìn)行矢量化，結(jié)合實(shí)際要求將不同功能類別的綠化（公共綠地、臨時(shí)綠地、行道樹等）的矢量多邊形分別以不同顏色表示，或者放在不同的圖層內(nèi)。矢量化的結(jié)果數(shù)據(jù)是園林綠化各項(xiàng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)。

3.2 外業(yè)校核

遙感技術(shù)改變了傳統(tǒng)綠地?cái)?shù)據(jù)采集的繁瑣流程，極大地減少了野外工作量，提高了調(diào)查效率，但這并不意味著脫離了實(shí)地調(diào)查，內(nèi)業(yè)矢量化的結(jié)果仍依賴于實(shí)地外業(yè)校核和補(bǔ)充。

3.3 專題信息屬性錄入

依據(jù)外業(yè)現(xiàn)場踏勘復(fù)核及補(bǔ)充的結(jié)果，對矢量化結(jié)果中的各類綠地進(jìn)行數(shù)據(jù)分類處理，同時(shí)輸入綠地的屬性。

3.4 專題信息統(tǒng)計(jì)

依據(jù)遙感影像解譯和實(shí)地踏勘的結(jié)果，對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正和補(bǔ)充后，加上專題信息的有效分類和確認(rèn)，城市綠地信息的各項(xiàng)基本要素已基本明確，需要對照園林城市的各項(xiàng)綠地指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，以評估該地區(qū)的實(shí)際綠化水平。

4 園林綠化遙感測試技術(shù)與方法

參照建設(shè)部城建司《國家園林城市遙感調(diào)查與測試要求》，利用遙感技術(shù)，對原始衛(wèi)星影像，通過影像正射校正、融合、勻光、鑲嵌、裁剪等預(yù)處理工作后，將其作為信息提取影像底圖，綜合參考地形圖、城市規(guī)劃專題圖件等，提取建成區(qū)內(nèi)園林綠化圖斑，再按照《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 85?2002），對圖斑進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)并入庫，依據(jù)《國家園林城市系列標(biāo)準(zhǔn)》（建城〔2016〕235 號）進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測試和計(jì)算。其中，影像正射校正時(shí)控制點(diǎn)需均勻分布，結(jié)合1∶1 000 DEM 數(shù)據(jù)，校正后影像精度滿足如表1 所示。

表1 影像正射校正精度表

影像融合處理使用分辨率高的全色波段影像與低分辨率的多波段影像（含紅、綠、藍(lán)和近紅外波段）進(jìn)行，采用Pansharp 方法，突出植被信息。

5 生態(tài)園林城市評估中的關(guān)鍵指標(biāo)及測算

5.1 各類綠地指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2016 年10 月最新發(fā)布的《國家園林城市系列標(biāo)準(zhǔn)》（建城〔2016〕235 號）的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)綠地指標(biāo)測試計(jì)算方法，該市建成區(qū)范圍內(nèi)國家生態(tài)園林城市新10 項(xiàng)綠地建設(shè)指標(biāo)計(jì)算具體如下：

（1）建成區(qū)綠化覆蓋率。根據(jù)遙感調(diào)查測試，該市建成區(qū)范圍內(nèi)的綠化覆蓋面積為A km2，建成區(qū)面積為B km2，建成區(qū)內(nèi)的綠化覆蓋率具體計(jì)算如下：

（2）建成區(qū)綠地率。該市建成區(qū)范圍內(nèi)的綠地面積為A km2，建成區(qū)面積為B km2，建成區(qū)內(nèi)的綠地率為：

（3）人均公園綠地面積。該市建成區(qū)范圍內(nèi)的公園綠地面積為C hm2，建成區(qū)內(nèi)城區(qū)常住人口為D 萬人，建成區(qū)范圍內(nèi)的人均公園綠地面積為：

（4）公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率。公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率為公園綠地服務(wù)半徑覆蓋的居住用地面積與居住用地面積的比值。根據(jù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求，面積在5 000 m2以上的公園綠地，按照500 m 的服務(wù)半徑計(jì)算覆蓋居住用地的百分比（%）；2 000（含）～5 000 m2的公園綠地按照300 m 的服務(wù)半徑計(jì)算覆蓋居住用地的百分比（%）；對面積在1 000 m2以上的歷史文化街區(qū)按照300 m 的服務(wù)半徑計(jì)算。該地區(qū)建成區(qū)公園綠地服務(wù)半徑覆蓋的居住用地面積為C hm2，居住用地總面積為D hm2，建成區(qū)公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率為：

（5）建成區(qū)綠化覆蓋面積中喬、灌木所占比率。經(jīng)遙感測試并結(jié)合實(shí)地調(diào)查，測算得出該地區(qū)建成區(qū)范圍內(nèi)的喬、灌木垂直投影面積為S1 hm2，建成區(qū)內(nèi)所有植被的垂直投影面積為S2 hm2，建成區(qū)綠化覆蓋面積喬、灌木所占比率為：

（6）城市各城區(qū)綠地率最低值。該地區(qū)建成區(qū)已為行政區(qū)劃最小單元，因此各城區(qū)綠地率最低。

（7）城市道路綠地達(dá)標(biāo)率。根據(jù)遙感測試與實(shí)地調(diào)查，通過計(jì)算統(tǒng)計(jì)，該地區(qū)建成區(qū)城市道路總長度為T1 km，綠地達(dá)標(biāo)的道路總長度為T2 km，因此建成區(qū)內(nèi)的道路綠化達(dá)標(biāo)率為：

（8）城市防護(hù)綠地實(shí)施率。該市建成區(qū)范圍內(nèi)規(guī)劃防護(hù)綠地中已建成防護(hù)綠地面積為M1 hm2，而綠地系統(tǒng)規(guī)劃中防護(hù)綠地規(guī)劃總面積為M2 hm2，因此城市防護(hù)綠地的實(shí)施率為：

（9）城市各城區(qū)人均公園綠地面積最低值。該市建成區(qū)已為行政區(qū)劃最小單元，城區(qū)公園綠地面積為N1 hm2，建成區(qū)范圍內(nèi)常住人口為N2 萬人，因此城市各城區(qū)人均公園綠地面積最低值為：

5.2 建成區(qū)綠地指標(biāo)統(tǒng)計(jì)匯總

根據(jù)高分辨率遙感影像，結(jié)合已收集的資料，已測試的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表2 所示。

從表2 可知，達(dá)標(biāo)項(xiàng)為建成區(qū)綠化覆蓋面積中喬、灌木所占比率、城市各城區(qū)綠地率最低值、城市道路綠地達(dá)標(biāo)率；未達(dá)標(biāo)項(xiàng)為建成區(qū)綠化覆蓋率、建成區(qū)綠地率、人均公園綠地面積、公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率、城市防護(hù)綠地實(shí)施率、城市各城區(qū)人均公園綠地面積最低值，其中建成區(qū)綠地率、公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率、城市各城區(qū)人均公園綠地面積最低值這3 項(xiàng)指標(biāo)是生態(tài)園林城市申報(bào)的否決項(xiàng)。

表2 該市建成區(qū)綠地指標(biāo)匯總表

6 結(jié)語

通過分析得知，該地區(qū)現(xiàn)狀綠地指標(biāo)與生態(tài)園林城市申報(bào)的標(biāo)準(zhǔn)仍存在一定的差距，其中建成區(qū)綠化覆蓋面積中喬、灌木所占比率、城市各地區(qū)綠地率最低值、城市道路綠地達(dá)標(biāo)率已超標(biāo)或接近達(dá)標(biāo)，后期建設(shè)時(shí)較容易滿足相關(guān)要求，但是綠地率、公園綠地服務(wù)半徑覆蓋率、城市各城區(qū)人均公園綠地面積3 個(gè)否決項(xiàng)的指標(biāo)差距值相對較大，亟需在全區(qū)內(nèi)增加綠地面積總量以及擴(kuò)大公園綠地面積。

結(jié)合該市建成區(qū)綠地現(xiàn)狀的分析，筆者提出以下2 點(diǎn)建議：

（1）增加綠地總量。合理規(guī)劃，調(diào)整完善城區(qū)西北和東北區(qū)域綠地缺少的現(xiàn)狀，提高城區(qū)的整體綠地覆蓋率。

（2）增加公園綠地總量。城市西北老城區(qū)范圍缺少必要的公園設(shè)施，直接影響著整個(gè)城市的人均綠地面積和綠地服務(wù)半徑覆蓋率。建議重點(diǎn)規(guī)劃，在實(shí)現(xiàn)園林城市建設(shè)目標(biāo)的同時(shí)，切實(shí)實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市公園服務(wù)的均衡發(fā)展。