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【摘 要】城市遥感信息是城市重要的信息资源之一，已经在城市生态环境评价、城市规划、地形图更新、地籍调查等方面被证明有巨大的应用潜力。本文根据笔者工作实践，对高分辨率遥感卫星现状及如何应用高分辨率遥感数据为城市规划建设服务进行了探讨和分析。
【关键词】遥感;城市;规划;管理
1.引言
随着城市社会经济的高速发展，城市正在发生历史性的变迁，环境整治、旧城改造、市政建设都在时刻改变着城市面貌，为了科学有效的进行城市规划、建设和管理，市政府各部门都需要及时掌握城市建设变化情况。卫星遥感技术以其大范围、快速、准确获取资源环境状况及其变化数据的优越性，成为城市资源与环境检测的主要手段，广泛应用于城市规划、测绘制图、土地利用、路线安排、供水、农业和环境检测等领域。
2.高分辨率遥感卫星现状
高分辨率的卫星影像通常是指像素的空间分辨率在 5m 以内的遥感影像。与传统的低空间分辨率的卫星影像相比，高分辨率卫星影像具有地物的几何结构和纹理信息更加明显、高时间分辨率等特点。利用高分辨率卫星数据可以提取非常详细街道、建筑物、河流、以及几米精度的等高线等地理信息。以往只有航空遥感才可获取高分辨率影像，现在通过卫星也可取得与航片相媲美的空间数据，这也是高分辨率遥感卫星迅速发展的重要原因。截至 2012 年 5 月全球共有 13 个国家的 30 多颗商业高分辨率遥感卫星。最具代表性有美国 GeoEye 公司的 GeoEye-1、IKONOS，Digital Globe 公 司 的 World View-1、World View-2、QuickBird，SPOT Image 集 团 的 Pleiades-1、SPOT-5（全 色：2.5m）卫星，以及我国自主研发的资源一号 02C 和资源 3 号，以色列的 EROS-B、印度的 Cartosat-2、日本的 Alos 卫星和台湾的Formosat-2 卫星。这些卫星都采用太阳同步轨道，全色与多光谱两种工作模式，具有立体成像能力。图像分辨率为全色 0.5m-2.5m之间。
3.应用高分辨率遥感数据为城市规划建设服务
遥感信息在现代城市规划中的应用可分为两个层次：一是解决影像数据在规划中的日常应用;二是解决规划专题研究与新技术应用的需要，为规划提供专题信息统计、调查。
3.1 遥感影像数据在规划中的日常应用
将卫星遥感正射影像图作为现状调查的基础图件，在城市总体规划、分区规划、控制性详细规划及其他专项规划中应用，以减少现状调查的盲目性及线划图陈旧带来的偏差。也可以制作大型彩色挂图及地区彩色挂图为各级部门的管理、决策提供直观材料。
3.2 规划专题信息统计、调查和研究
利用遥感影像内容丰富、综合性强，结合计算机图像处理技术，分类提取影像信息，进行专题应用研究，为城市规划现状调查、动态检测城市发展变化提供依据。相关的专题调查统计主要包括以下方面：①城市土地利用调查;②城市历史变迁研究;③城市水资源调查;④城市道路调查;⑤城市污染源分布调查;⑥城市绿化现状调查;⑦城市在建工地调查;⑧城市旧城改造调查;⑨城市违章建筑现状调查等。现就主要方面加以介绍。
（1）城市土地利用调查
卫星遥感影像真实记录了当时的城市用地现状，在 2.5m 级以上分辨率的卫星遥感影像图上，建设用地、耕地、林地、水域等地类界线清晰，城市道路格架明显，地类变化情况也很容易对比判读。利用米级高分辨率卫星影像进行土地利用现状调查统计，其结果可以满足城市分区规划对土地利用现状的需要，也可满足城市总体规划对土地利用现状图的需求。早在 1980 年，天津市利用航空彩色红外摄影对城市土地利用与土地覆盖进行遥感监测。2002 年北京市总体规划修编项目中，在遥感、GIS 技术支持下，以遥感影像解译现状图为基础，动态监测了北京市自1986年以来，每五年的用地变更情况，客观反映了城市建设用地膨胀的真实情况。
（2）城市道路工程规划
利用卫星遥感影像进行道路交通调查，对挖掘城市现有道路的潜力和改善道路交通条件有着重要的辅助作用。应用米级遥感影像可准确提取城市各种道路分布、长度、宽度、密度的现状信息。为城市规划部门研究城市道路交通存在的问题及城市发展和建设的关系，以及如何通过治理，使道路交通更好的为城市社会经济发展提供支持。我院 2010 年利用 GeoEye 卫星遥感数据提取城市道路及城市绿地等信息制作 1：5000 图，为规划服务。结果表明：城区道路网在卫星真彩色图像上很明显，纹理清晰，解译方便。
（3）城市绿地专项调查
高分辨率遥感影像数据本身兼具高空间分辨率和多光谱的特点，可用来进行城市绿地系统的遥感调查，一方面，通过计算归一化植被指数：NDVI=（IR - R）/（IR+R），其中 IR 为近红外波段，R 为红外波段。利用 NDVI 波段、主成分变换（K - L）后第一主成分波段和高分辨率的全色波段进行融合以提取绿地专题信息;另一方面，基于高分辨率卫星正射影像数据，通过纹理、色调和形状的比较，调查绿地植被的种类和生长情况。例如用色调区分乔木和人工草坪，乔木叶面大，色调明亮颜色较深，形状不规则;人工草坪叶面小，色调较暗，颜色较浅，但形状规则。依据影像的色调和纹理，结合外业调查建立内业解译标志，内业进行屏幕数字化能够更加准确的获取城市绿地信息。
（4）城市水域专项调查
在常规真彩色卫星正射影像图中，河流呈蓝色，色彩饱和，色调较浅。公園的人工湖、老城区部分河段以及城郊养殖水塘表现为深色调。水体越深，色调越深;水体含沙量越大，色调越浅;水体受污染程度越重，色调越深;静止的水体较深，流动的河流色调相对较浅。结合实地调查资料，从影像图不仅能够清楚的解译出城区各水体的分布，还可根据洲、岛的形状、河流交汇处的锐角判断河流的走向。 （5）城市规划监督调查
现代城市建设步伐逐年加快，对于整体规划效果的好还，以及各种相关的建设能不能给当地民众带来便利，是各级政府部门十分重视的问题。利用高分辨率卫星遥感影像，采用图斑采集与图元比较的方法，将不同时期相同地区的遥感影像做比较，可以直观展示规划效果。此外，可以利用遥感影像数据与城市规划资料进行对比、分析、研究并掌握城市建设和发展中的情况和问题。
3.3 规划成果的表达
随着“数字地球”与“数字城市”工作的推进，规划成果的数字表达是必然趋势，借助遥感技术与遥感信息所获得的城市规划信息，可以辅助提供更为科学合理的规划方案，规划成果可以通过多种手段予以表达，如系列规划图、专题信息图、正射影像图、三维景观图等。其中可以将规划方案与遥感正射影像图叠加，既反应了城市规划与城市现状的关系，又检验了规划方案的合理性与可操作性。三维景观图是将遥感技术与虚拟现实技术相结合，建立规划蓝图的动态模型、制作城市规划方案的虚拟效果，能构让人身临其境，真实感受建筑物建成前后的景象，对于城市规划方案的评定有非常重要的意义。
4.结束语
随着高分辨率遥感数据日益广泛的应用，国内外卫星运营机构都加大了对卫星技术的研究开发，相继发布了分辨率更高的新卫星的发射计划，预计到2014年，国产卫星的分辨率达到亚米级，国外卫星分辨率将达到 0.2m。利用高分辨率卫星数据可提取非常详细的街道、建筑物、河流，以及几米精度的地形、地貌信息。以往只有航空影像才能获得高分辨率对地观测图像，现在高分辨率卫星遥感影像可与之媲美。高分辨率卫星影像将更广泛应用于城市建设和管理，更好的服务与数字城市建设。
参考文献：
[1]修文群.新一代数字城市建设指南[M].北京：科学出版社，2006.
[2] 詹庆明.城市遥感技术 [M].武汉：武汉大学出版社，2001.
[3] 戴芹，马建文，陈雪.北京环线建设驱动的土地利用变化遥感检测与分析 [J].遥感学报，2005，9（3）：314-322
[4] 李天峻，阎君，李伯衡.遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述[J].國土资源遥感，1997，（2）：38- 42.
（作者单位：天津市规划局东丽区规划分局）
【关键词】遥感;城市;规划;管理
1.引言
随着城市社会经济的高速发展，城市正在发生历史性的变迁，环境整治、旧城改造、市政建设都在时刻改变着城市面貌，为了科学有效的进行城市规划、建设和管理，市政府各部门都需要及时掌握城市建设变化情况。卫星遥感技术以其大范围、快速、准确获取资源环境状况及其变化数据的优越性，成为城市资源与环境检测的主要手段，广泛应用于城市规划、测绘制图、土地利用、路线安排、供水、农业和环境检测等领域。
2.高分辨率遥感卫星现状
高分辨率的卫星影像通常是指像素的空间分辨率在 5m 以内的遥感影像。与传统的低空间分辨率的卫星影像相比，高分辨率卫星影像具有地物的几何结构和纹理信息更加明显、高时间分辨率等特点。利用高分辨率卫星数据可以提取非常详细街道、建筑物、河流、以及几米精度的等高线等地理信息。以往只有航空遥感才可获取高分辨率影像，现在通过卫星也可取得与航片相媲美的空间数据，这也是高分辨率遥感卫星迅速发展的重要原因。截至 2012 年 5 月全球共有 13 个国家的 30 多颗商业高分辨率遥感卫星。最具代表性有美国 GeoEye 公司的 GeoEye-1、IKONOS，Digital Globe 公 司 的 World View-1、World View-2、QuickBird，SPOT Image 集 团 的 Pleiades-1、SPOT-5（全 色：2.5m）卫星，以及我国自主研发的资源一号 02C 和资源 3 号，以色列的 EROS-B、印度的 Cartosat-2、日本的 Alos 卫星和台湾的Formosat-2 卫星。这些卫星都采用太阳同步轨道，全色与多光谱两种工作模式，具有立体成像能力。图像分辨率为全色 0.5m-2.5m之间。
3.应用高分辨率遥感数据为城市规划建设服务
遥感信息在现代城市规划中的应用可分为两个层次：一是解决影像数据在规划中的日常应用;二是解决规划专题研究与新技术应用的需要，为规划提供专题信息统计、调查。
3.1 遥感影像数据在规划中的日常应用
将卫星遥感正射影像图作为现状调查的基础图件，在城市总体规划、分区规划、控制性详细规划及其他专项规划中应用，以减少现状调查的盲目性及线划图陈旧带来的偏差。也可以制作大型彩色挂图及地区彩色挂图为各级部门的管理、决策提供直观材料。
3.2 规划专题信息统计、调查和研究
利用遥感影像内容丰富、综合性强，结合计算机图像处理技术，分类提取影像信息，进行专题应用研究，为城市规划现状调查、动态检测城市发展变化提供依据。相关的专题调查统计主要包括以下方面：①城市土地利用调查;②城市历史变迁研究;③城市水资源调查;④城市道路调查;⑤城市污染源分布调查;⑥城市绿化现状调查;⑦城市在建工地调查;⑧城市旧城改造调查;⑨城市违章建筑现状调查等。现就主要方面加以介绍。
（1）城市土地利用调查
卫星遥感影像真实记录了当时的城市用地现状，在 2.5m 级以上分辨率的卫星遥感影像图上，建设用地、耕地、林地、水域等地类界线清晰，城市道路格架明显，地类变化情况也很容易对比判读。利用米级高分辨率卫星影像进行土地利用现状调查统计，其结果可以满足城市分区规划对土地利用现状的需要，也可满足城市总体规划对土地利用现状图的需求。早在 1980 年，天津市利用航空彩色红外摄影对城市土地利用与土地覆盖进行遥感监测。2002 年北京市总体规划修编项目中，在遥感、GIS 技术支持下，以遥感影像解译现状图为基础，动态监测了北京市自1986年以来，每五年的用地变更情况，客观反映了城市建设用地膨胀的真实情况。
（2）城市道路工程规划
利用卫星遥感影像进行道路交通调查，对挖掘城市现有道路的潜力和改善道路交通条件有着重要的辅助作用。应用米级遥感影像可准确提取城市各种道路分布、长度、宽度、密度的现状信息。为城市规划部门研究城市道路交通存在的问题及城市发展和建设的关系，以及如何通过治理，使道路交通更好的为城市社会经济发展提供支持。我院 2010 年利用 GeoEye 卫星遥感数据提取城市道路及城市绿地等信息制作 1：5000 图，为规划服务。结果表明：城区道路网在卫星真彩色图像上很明显，纹理清晰，解译方便。
（3）城市绿地专项调查
高分辨率遥感影像数据本身兼具高空间分辨率和多光谱的特点，可用来进行城市绿地系统的遥感调查，一方面，通过计算归一化植被指数：NDVI=（IR - R）/（IR+R），其中 IR 为近红外波段，R 为红外波段。利用 NDVI 波段、主成分变换（K - L）后第一主成分波段和高分辨率的全色波段进行融合以提取绿地专题信息;另一方面，基于高分辨率卫星正射影像数据，通过纹理、色调和形状的比较，调查绿地植被的种类和生长情况。例如用色调区分乔木和人工草坪，乔木叶面大，色调明亮颜色较深，形状不规则;人工草坪叶面小，色调较暗，颜色较浅，但形状规则。依据影像的色调和纹理，结合外业调查建立内业解译标志，内业进行屏幕数字化能够更加准确的获取城市绿地信息。
（4）城市水域专项调查
在常规真彩色卫星正射影像图中，河流呈蓝色，色彩饱和，色调较浅。公園的人工湖、老城区部分河段以及城郊养殖水塘表现为深色调。水体越深，色调越深;水体含沙量越大，色调越浅;水体受污染程度越重，色调越深;静止的水体较深，流动的河流色调相对较浅。结合实地调查资料，从影像图不仅能够清楚的解译出城区各水体的分布，还可根据洲、岛的形状、河流交汇处的锐角判断河流的走向。 （5）城市规划监督调查
现代城市建设步伐逐年加快，对于整体规划效果的好还，以及各种相关的建设能不能给当地民众带来便利，是各级政府部门十分重视的问题。利用高分辨率卫星遥感影像，采用图斑采集与图元比较的方法，将不同时期相同地区的遥感影像做比较，可以直观展示规划效果。此外，可以利用遥感影像数据与城市规划资料进行对比、分析、研究并掌握城市建设和发展中的情况和问题。
3.3 规划成果的表达
随着“数字地球”与“数字城市”工作的推进，规划成果的数字表达是必然趋势，借助遥感技术与遥感信息所获得的城市规划信息，可以辅助提供更为科学合理的规划方案，规划成果可以通过多种手段予以表达，如系列规划图、专题信息图、正射影像图、三维景观图等。其中可以将规划方案与遥感正射影像图叠加，既反应了城市规划与城市现状的关系，又检验了规划方案的合理性与可操作性。三维景观图是将遥感技术与虚拟现实技术相结合，建立规划蓝图的动态模型、制作城市规划方案的虚拟效果，能构让人身临其境，真实感受建筑物建成前后的景象，对于城市规划方案的评定有非常重要的意义。
4.结束语
随着高分辨率遥感数据日益广泛的应用，国内外卫星运营机构都加大了对卫星技术的研究开发，相继发布了分辨率更高的新卫星的发射计划，预计到2014年，国产卫星的分辨率达到亚米级，国外卫星分辨率将达到 0.2m。利用高分辨率卫星数据可提取非常详细的街道、建筑物、河流，以及几米精度的地形、地貌信息。以往只有航空影像才能获得高分辨率对地观测图像，现在高分辨率卫星遥感影像可与之媲美。高分辨率卫星影像将更广泛应用于城市建设和管理，更好的服务与数字城市建设。
参考文献：
[1]修文群.新一代数字城市建设指南[M].北京：科学出版社，2006.
[2] 詹庆明.城市遥感技术 [M].武汉：武汉大学出版社，2001.
[3] 戴芹，马建文，陈雪.北京环线建设驱动的土地利用变化遥感检测与分析 [J].遥感学报，2005，9（3）：314-322
[4] 李天峻，阎君，李伯衡.遥感综合时空信息在土地利用动态监测中的应用概述[J].國土资源遥感，1997，（2）：38- 42.
（作者单位：天津市规划局东丽区规划分局）