论文部分内容阅读
[摘要]随着信息时代的发展，数字城市概念出现，并在现代城市建设中起突出作用，许多城市开始数字城市的建设，以期促进城市规划、生产、生活等方面均实现数字化、智能化，大大节约生产资源，提高效率，实现城市的可持续发展。本文在简单介绍数字城市的建设内容和框架的基础上分析遥感数据和图像处理技术在数字城市建设中的应用。
[关键词]数字城市 遥感 图像处理 城市规划
[中图分类号] P283.8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-1-185-2
数字城市的核心是信息化，数字城市建设就是信息化建设。数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映。数字城市建立一个信息技术平台，其囊括了城市社会、经济、政治、生活等诸多方面的信息，集信息采集、处理、更新和应用于一体，通过宽带实现信息的共享，最终推动城市建设、管理效率的提高，改善人们的生产生活环境，提高效率，增强城市的核心竞争力，推动社会、经济的可持续发展。
1数字城市概述
数字城市建设包括高端技术开发、基础设施建设和应用服务三个方面，通过宽带网络系统和地理信息系统为城市建设服务，提供决策支持，逐步实现生产生活的信息化，以信息化推动城市建设。具体说来，数字城市建设包括5个方面的内容：一是完善的网络系统和信息处理设备，通过光纤城域网和宽带入户，实现信息传输网络的全面覆盖，普及到固定电话和手机上，并配备相应的信息处理设备，确保信息处理的高效和高质量。二是政府管理信息系统，主要是电子政务应用系统的建设、公共数据库和交换平台建设，逐步实现政府事务管理的网络化和电子化，找到适合政府工作的信息化工作模式。三是企业信息化系统，当前企业信息化系统建设已进入高速发展阶段，计算机辅助技术、客观关系管理、ERP系统等已在企业得到大力推广应用。四是电子商务建设，电子商务伴随着信息网络的发展而发展起来，俨然成为企业拓宽市场的重要渠道之一，企业通过网络扩宽产品销量、降低物流费用，利用网络了解行业发展状态和趋势，分析消费者的消费需求等，制定科学的发展战略，在客商不在同一地区的情况下进行合法交易合同的签订。五是教育网络建设，教育城域网的建设对于推动教育发展，建设符合国家新课程标准、涵盖各个版本的电子教案、教材的教学资源管理平台，开发教育部管理专用软件，实现教育资源的共享，打破教育部平衡现状。通过数字化城市建设，合理调配物质世界的资源，实现资源的优化配置，提高资源利用率，促进社会可持续发展。
从试点的数字城市和相关概念角度来说，数字城市的基本框架如图1所示，它分成网络基础设施、综合信息平台、信息应用系统、网站和信息终端、政策法规、技术支撑体系等部分组成。
2 遥感数据和图像处理技术在数字城市建设中的应用
在数字城市建设中，图像非常多。遥感技术是必备的技术之一，采集大量有关的数据资料，利用图像处理技术进行相关图像的处理，生成需要的图像，便于城市规划和建设。下面就遥感数据和图像处理技术的具体应用进行简要介绍：
2.1遥感影像图在数字城市建设中的应用
遥感影像图分为航空遥感影像和卫星遥感影像，前者的分辨率较高，在时间分辨率和光谱分辨率方面具有无可比拟的优势。航空遥感影像和卫星遥感影像都是基础测绘的数据基础，这两类遥感数据以非常直观的形式展现出一个城市的建设情况，非常容易理解，而且其与其他数据结合起来使用后能产生更加震撼的效果。因此，在数字城市建设中，遥感影像图的应用非常普遍。通过空基、天基等设施和遥感数据获取的关键技术进行全天候、全方位、全球性的地理信息的获取，从而实现数字城市中遥感信息的自动化更新。
2.2 遥感技术在城市规划中的应用
我们常常根据遥感技术的应用领域将其分成不同的类别，如：海洋遥感技术、气象遥感技术、城市遥感技术、环境遥感技术，其中，城市遥感技术是当前发展最快的技术，也是遥感技术应用最有价值的。在数字城市规划中，应用遥感技术获取城市空间基础数据，然后应用相关数据处理技术和设备进行校正处理，获取信息量丰富的4D产品，也就是：DLG（数字矢量线划数据）、DRG（数字栅格数据）、DOM（数字正射影像数据）、DEM（数字高程模型），其中，DLG和DOM最为重要，可直接应用到城市规划背景图的绘制上，在背景图上绘制出地形图、道路线、地块分割线等，它比标准的地形图现势性好，也更加直观。另外，在城市的动态跟踪监测中，遥感技术也有非常广阔的应用空间。如：利用遥感技术获取相邻两期高分辨率的卫星影像图，进行几何校正后进行叠加分析，找出两次图像存在的差别，找出变化点，并将其与城市规划进行比较，并通过实地调查实现变化的属性确定，最终实现对城市动态跟踪监测。
2.3 应用图像处理技术和遥感数据建设三维空间地理信息平台
图像处理技术是数字城市建设的重要技术之一，遥感数据的处理就离不开图像处理技术。通过遥感技术获取的大量遥感图像很难进行人力的处理，必须依赖计算机，应用图像处理技术提高处理效率和质量，纠正几何、辐射的误差，图像处理技术还有增强、变换、滤波、分类等功能，能提取出图像中的关键信息，如：植被覆盖、水深、农作物产量等。目前，图像处理技术已在数字城市建设中得到大力推广应用。在过去，人们常常利用二维信息资料完成相关工作，而数字城市要求有三维空间地理信息。因此，建设三维空间地理信息平台是必要的，通过这个平台，让人们直接获取视觉信息，提供照片质感的更为逼真的信息，帮助用户做出正确的空间决策。
利用遥感技术、地理信息系统等技术进行外业采集，采集大量的纹理数据资料，然后应用图像处理技术对这些图像进行相应的处理，得到想要的图像资料，保证图像的清晰和高分辨率，处理后的数据资料存储到数据库中，用户在需要的时候即可调用，给用户直观的视觉震撼。另外，这些数据资料是定时更新的，帮助人们获取最新的城市建设数据资料，促进用户做出正确的决策。 2.4 航空摄影测量技术的应用
航空摄影测量技术目前已在测绘领域得到大力推广，其在数字城市建设中也有广泛应用。近年来，航空摄影测量技术得到迅猛发展，尤其适用于大比例尺地形图的测量绘制中，如：DMC数码航空摄影测量技术，它能有效提高大比例尺地形图的成图精度，在内外作业的各个环节中抓准质量，严格按照高分辨率、图像清晰原则，保持严肃的作业风格，将质量控制贯穿各个环节中，得出满足数字城市建设需要的数字地形图。
另外，很多国家都会对地球上进行大量的空中摄影，从而对获得的照片进行处理与分析。这是一项比较重大的工程，所需人力比较多，达到几千人，但是现在先进的图像处理系统可以节省人力，并且加快速度对图片进行判读与分析，并且从中获得人工无法发现的有用情报。从二十一世纪六十年代末以来，美国和一些国际组织成立了天空实验室，并且发射资源遥感卫星，但是受到环境条件和飞行器姿态与位置的影响，其图像质量一般。如今遥感数字图像处理技术的图像分辨率大大提高，大概为地面上100米，获得的图像在成像、存储、传输与判读分析的整个过程中都必须通过先进的遥感数字图像处理技术对其进行处理。如今世界各地都可以通过采用该项技术的陆地卫星对获取的图像进行森林、水资源、海洋泥沙和渔业等方面的资源调查，还有灾害检测、资源勘查、农业规划以及城市规划等等。
3遥感图像处理系统软件
美国ERDAS公司开发出一款遥感图像处理系统软件，即为ERDAS IMAGINE。这款软件技术比较先进，而且采取比较灵活和友好的用户界面与操作方式，面向的产品模块具有广阔的应用领域，其服务用户层次多样，而且模型开发工具也多样，还有高度的RS/GIS集成功能，可提供内容丰富多样与功能非常强大的图像处理工具，更是遥感图像处理系统在未来的发展方向。如今，该软件已经在世界上占据着专业遥感图像处理软件的最大市场份额。该系统在不断创新与发展，提出了新概念，即企业级遥感图像处理，实现了空间数据管理与图像处理的结合，形成比较完善的客户/服务器结构工作流。该软件的最新9.0版本可以大大减少不同时相/分辨率精确配准融合的工作量，也可以实现空间信息共享，创建数字地球，并且进行沙盘推演，还可以进行三维浏览查询与检索等等。如今该软件系统的应用越来越广泛，发展步伐越来越快，也会有更多新算法与功能被应用到新版本中，充分发挥用户当前的投资，也可以得到未来产品发展为其提供的保护。美国ERDAS公司根据自身产品发展计划，推出基于COM与网上处理服务的新颖遥感图像处理系统，将会为用户提供更加方便而且功能更加强大的系统和手段。
4结束语
数字城市是未来城市的重要发展方向之一，它实现城市地理、资源、生态环境、人口、经济、政治、社会等的数字化、网络化、虚拟化，在高度仿真的环境下，帮助用户做出科学的决策，实现资源的优化配置，解决城市发展中的矛盾，降低经济建设中的资源浪费，提高生产效率。以高度集成的信息和信息共享使得城市建设决策更加科学化、前瞻性、及时性，提高城市生活质量，促进城市的可持续发展。本文简单介绍遥感数据、遥感技术、图像处理技术在数字城市建设中的具体应用，供同行参考。
参考文献
[1]梁健文.数字城市方案实现及关键技术分析[J].中国科技纵横，2010（15）：56，30.
[2]王杉杉.数字城市三维地物建模应用研究[D].合肥工业大学：2011年.
[3]张永民.遥感技术在数字城市建设中的应用[J].中国信息界，2010（4）：23-25.
[4]朱伟，赵仁辉，郑淇.城市遥感在数字城市中的应用[J].价值工程，2010，29（23）：140.
[关键词]数字城市 遥感 图像处理 城市规划
[中图分类号] P283.8 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-1-185-2
数字城市的核心是信息化，数字城市建设就是信息化建设。数字城市是物质城市在数字网络空间的再现和反映。数字城市建立一个信息技术平台，其囊括了城市社会、经济、政治、生活等诸多方面的信息，集信息采集、处理、更新和应用于一体，通过宽带实现信息的共享，最终推动城市建设、管理效率的提高，改善人们的生产生活环境，提高效率，增强城市的核心竞争力，推动社会、经济的可持续发展。
1数字城市概述
数字城市建设包括高端技术开发、基础设施建设和应用服务三个方面，通过宽带网络系统和地理信息系统为城市建设服务，提供决策支持，逐步实现生产生活的信息化，以信息化推动城市建设。具体说来，数字城市建设包括5个方面的内容：一是完善的网络系统和信息处理设备，通过光纤城域网和宽带入户，实现信息传输网络的全面覆盖，普及到固定电话和手机上，并配备相应的信息处理设备，确保信息处理的高效和高质量。二是政府管理信息系统，主要是电子政务应用系统的建设、公共数据库和交换平台建设，逐步实现政府事务管理的网络化和电子化，找到适合政府工作的信息化工作模式。三是企业信息化系统，当前企业信息化系统建设已进入高速发展阶段，计算机辅助技术、客观关系管理、ERP系统等已在企业得到大力推广应用。四是电子商务建设，电子商务伴随着信息网络的发展而发展起来，俨然成为企业拓宽市场的重要渠道之一，企业通过网络扩宽产品销量、降低物流费用，利用网络了解行业发展状态和趋势，分析消费者的消费需求等，制定科学的发展战略，在客商不在同一地区的情况下进行合法交易合同的签订。五是教育网络建设，教育城域网的建设对于推动教育发展，建设符合国家新课程标准、涵盖各个版本的电子教案、教材的教学资源管理平台，开发教育部管理专用软件，实现教育资源的共享，打破教育部平衡现状。通过数字化城市建设，合理调配物质世界的资源，实现资源的优化配置，提高资源利用率，促进社会可持续发展。
从试点的数字城市和相关概念角度来说，数字城市的基本框架如图1所示，它分成网络基础设施、综合信息平台、信息应用系统、网站和信息终端、政策法规、技术支撑体系等部分组成。
2 遥感数据和图像处理技术在数字城市建设中的应用
在数字城市建设中，图像非常多。遥感技术是必备的技术之一，采集大量有关的数据资料，利用图像处理技术进行相关图像的处理，生成需要的图像，便于城市规划和建设。下面就遥感数据和图像处理技术的具体应用进行简要介绍：
2.1遥感影像图在数字城市建设中的应用
遥感影像图分为航空遥感影像和卫星遥感影像，前者的分辨率较高，在时间分辨率和光谱分辨率方面具有无可比拟的优势。航空遥感影像和卫星遥感影像都是基础测绘的数据基础，这两类遥感数据以非常直观的形式展现出一个城市的建设情况，非常容易理解，而且其与其他数据结合起来使用后能产生更加震撼的效果。因此，在数字城市建设中，遥感影像图的应用非常普遍。通过空基、天基等设施和遥感数据获取的关键技术进行全天候、全方位、全球性的地理信息的获取，从而实现数字城市中遥感信息的自动化更新。
2.2 遥感技术在城市规划中的应用
我们常常根据遥感技术的应用领域将其分成不同的类别，如：海洋遥感技术、气象遥感技术、城市遥感技术、环境遥感技术，其中，城市遥感技术是当前发展最快的技术，也是遥感技术应用最有价值的。在数字城市规划中，应用遥感技术获取城市空间基础数据，然后应用相关数据处理技术和设备进行校正处理，获取信息量丰富的4D产品，也就是：DLG（数字矢量线划数据）、DRG（数字栅格数据）、DOM（数字正射影像数据）、DEM（数字高程模型），其中，DLG和DOM最为重要，可直接应用到城市规划背景图的绘制上，在背景图上绘制出地形图、道路线、地块分割线等，它比标准的地形图现势性好，也更加直观。另外，在城市的动态跟踪监测中，遥感技术也有非常广阔的应用空间。如：利用遥感技术获取相邻两期高分辨率的卫星影像图，进行几何校正后进行叠加分析，找出两次图像存在的差别，找出变化点，并将其与城市规划进行比较，并通过实地调查实现变化的属性确定，最终实现对城市动态跟踪监测。
2.3 应用图像处理技术和遥感数据建设三维空间地理信息平台
图像处理技术是数字城市建设的重要技术之一，遥感数据的处理就离不开图像处理技术。通过遥感技术获取的大量遥感图像很难进行人力的处理，必须依赖计算机，应用图像处理技术提高处理效率和质量，纠正几何、辐射的误差，图像处理技术还有增强、变换、滤波、分类等功能，能提取出图像中的关键信息，如：植被覆盖、水深、农作物产量等。目前，图像处理技术已在数字城市建设中得到大力推广应用。在过去，人们常常利用二维信息资料完成相关工作，而数字城市要求有三维空间地理信息。因此，建设三维空间地理信息平台是必要的，通过这个平台，让人们直接获取视觉信息，提供照片质感的更为逼真的信息，帮助用户做出正确的空间决策。
利用遥感技术、地理信息系统等技术进行外业采集，采集大量的纹理数据资料，然后应用图像处理技术对这些图像进行相应的处理，得到想要的图像资料，保证图像的清晰和高分辨率，处理后的数据资料存储到数据库中，用户在需要的时候即可调用，给用户直观的视觉震撼。另外，这些数据资料是定时更新的，帮助人们获取最新的城市建设数据资料，促进用户做出正确的决策。 2.4 航空摄影测量技术的应用
航空摄影测量技术目前已在测绘领域得到大力推广，其在数字城市建设中也有广泛应用。近年来，航空摄影测量技术得到迅猛发展，尤其适用于大比例尺地形图的测量绘制中，如：DMC数码航空摄影测量技术，它能有效提高大比例尺地形图的成图精度，在内外作业的各个环节中抓准质量，严格按照高分辨率、图像清晰原则，保持严肃的作业风格，将质量控制贯穿各个环节中，得出满足数字城市建设需要的数字地形图。
另外，很多国家都会对地球上进行大量的空中摄影，从而对获得的照片进行处理与分析。这是一项比较重大的工程，所需人力比较多，达到几千人，但是现在先进的图像处理系统可以节省人力，并且加快速度对图片进行判读与分析，并且从中获得人工无法发现的有用情报。从二十一世纪六十年代末以来，美国和一些国际组织成立了天空实验室，并且发射资源遥感卫星，但是受到环境条件和飞行器姿态与位置的影响，其图像质量一般。如今遥感数字图像处理技术的图像分辨率大大提高，大概为地面上100米，获得的图像在成像、存储、传输与判读分析的整个过程中都必须通过先进的遥感数字图像处理技术对其进行处理。如今世界各地都可以通过采用该项技术的陆地卫星对获取的图像进行森林、水资源、海洋泥沙和渔业等方面的资源调查，还有灾害检测、资源勘查、农业规划以及城市规划等等。
3遥感图像处理系统软件
美国ERDAS公司开发出一款遥感图像处理系统软件，即为ERDAS IMAGINE。这款软件技术比较先进，而且采取比较灵活和友好的用户界面与操作方式，面向的产品模块具有广阔的应用领域，其服务用户层次多样，而且模型开发工具也多样，还有高度的RS/GIS集成功能，可提供内容丰富多样与功能非常强大的图像处理工具，更是遥感图像处理系统在未来的发展方向。如今，该软件已经在世界上占据着专业遥感图像处理软件的最大市场份额。该系统在不断创新与发展，提出了新概念，即企业级遥感图像处理，实现了空间数据管理与图像处理的结合，形成比较完善的客户/服务器结构工作流。该软件的最新9.0版本可以大大减少不同时相/分辨率精确配准融合的工作量，也可以实现空间信息共享，创建数字地球，并且进行沙盘推演，还可以进行三维浏览查询与检索等等。如今该软件系统的应用越来越广泛，发展步伐越来越快，也会有更多新算法与功能被应用到新版本中，充分发挥用户当前的投资，也可以得到未来产品发展为其提供的保护。美国ERDAS公司根据自身产品发展计划，推出基于COM与网上处理服务的新颖遥感图像处理系统，将会为用户提供更加方便而且功能更加强大的系统和手段。
4结束语
数字城市是未来城市的重要发展方向之一，它实现城市地理、资源、生态环境、人口、经济、政治、社会等的数字化、网络化、虚拟化，在高度仿真的环境下，帮助用户做出科学的决策，实现资源的优化配置，解决城市发展中的矛盾，降低经济建设中的资源浪费，提高生产效率。以高度集成的信息和信息共享使得城市建设决策更加科学化、前瞻性、及时性，提高城市生活质量，促进城市的可持续发展。本文简单介绍遥感数据、遥感技术、图像处理技术在数字城市建设中的具体应用，供同行参考。
参考文献
[1]梁健文.数字城市方案实现及关键技术分析[J].中国科技纵横，2010（15）：56，30.
[2]王杉杉.数字城市三维地物建模应用研究[D].合肥工业大学：2011年.
[3]张永民.遥感技术在数字城市建设中的应用[J].中国信息界，2010（4）：23-25.
[4]朱伟，赵仁辉，郑淇.城市遥感在数字城市中的应用[J].价值工程，2010，29（23）：140.