王春临，李万强，孙永兵
天水三和数码测绘院有限公司 

　　摘要：本文简要介绍了遥感技术发展状况，论述了遥感信息在城市规划。专题调査和城市G IS中的应用途径和现状，分析了遥感信息在应用实践中的技术优势，展望了遥感技术在城市建设领域的应用前景。

　　关键词：遥感 城市规划 专题调査 城市GIS

　　一、引言

　　遥感技术(Remote Sensing)是一门建立在空间科学、电子技术、光学、计算机技术、信息论等新的技术科学以及地球科学理论基础上的综合性技术，为现代前沿科学技术之一，具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天，遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善，服务领域因之而不断扩展，受到普遍重视，显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。

　　城市遥感信息是城市重要的信息资源之一，遥感技术在城市规划与管理方面的应用可以归纳为：快速实现城市范围国土资源与生态环境的多层次、全方位综合调査，系统研究城市资源与环境的空间分布规律及其相互联系、相互制约的关系，按不同层次、不同内容编制系列基础图件，客观、真实、系统地反映城市的建设成就和存在问题，为制定城市国民经济和社会发展的中长期规划、国土资源和生态环境的综合整治规划以及城市经济可持续发展规划提供科学依据。

　　二、 遥感技术发展现状

　　从太空和空中观测地球并获取影像数据极大的拓展了人类的视野，为人们认识自然和改造自然提供了科学的技术和方法，随着相关学科的发展与技术上的改进、创新，遥感数据获取手段有了迅猛发展。航空航天遥感传感器数据获取技术趋向三多(多平台、多传感器、多角度)和三高(高空间分辨率、高光谱分辨率和高时相分辨率)。遥感平台有地球同步轨道卫星(35000km)、太阳同步卫星 (600 1000km)、太空飞船(200 300km)、航 天飞机(240 350km)、探空火箭(200 1000km)，并且还有高、中、低空飞机、升空气球、无人飞机等;传感器有框幅式光学相机，缝隙、全景相机、光机扫描仪、光电扫描仪、CCD线阵、面阵扫描仪、微波散射计雷达测高仪、激光扫描仪和合成孔径雷达等，它们几乎覆盖了可透过大气窗口的所有电磁波段。三行CCD阵列可以同时得到3个角度的扫描成像,EOST erra卫星上的MISR可同时从9个角度对地成像。

　　卫星遥感的空间分辨率从IkonosII的lm，进一步提高到Quckbird(快鸟)的0.62m，高光谱分辨率已达到5-6nm，500-600个波段。高分辨率小型商业卫星发展迅速，雷达卫星遥感日益受到青睐，高光谱分辨率传感器是未来空间遥感发展的核心内容，高光谱和超高光谱传感器的研制和应用将是未来遥感技术发展的重要方向。所以，卫星遥感技术已经突破了仅能进行定性分析的局限，跨入定性和定量分析的新境界。航天遥感制图应用活跃，展示出非常好的前景，在国土资源调査、土地利用监测，城市规划监测、重点风景名胜区监测中有了典型应用。高分辨率卫星遥感影像可以提供立体像对，用于直接生成DEM资料，甚至可以进行大比例尺地形图的获取与更新测绘。目前我国能够研制与生产各种对地观测卫星、各类遥感仪器与空间信息处理设备，许多设备达到国际先进水平;多层次遥感数据获取数据分析与处理、遥感数据综合应用的能力已基本形成。建立长期稳定运行的卫星对地观测体系，是我国空间遥感的发展目标。在今后，我国将建立以气象卫星系列、资源卫星系列、海洋卫星系列和环境与灾害监测小卫星群组成的长期稳定运行的卫星对地观测体系，实现对中国和周边地区以及全球的陆地、大气、海洋立体动态监测。我国已经建立国家级遥感卫星数据接收和服务系统;国家卫星气象中心，中国遥感卫星地面站、中国资源卫星接收系统和国家卫星海洋应用中心，另外许多应用部门分别建立了 NOAA — AVHRR和MODIS数据地面接收站。

　　航空遥感根据不同的应用目的，选用的传感器有：航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD像机等，获取数据包括：航摄像片和扫描数据。目前，航空遥感对地定位趋向于不依赖地面控制。在已成功用于生产的全自动化GPS空中三角测量的基础上，定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定航片外方位元素的现代航空摄影导航定位系统，可用于在无地面控制点或仅有少量地面控制点的情况下进行航空对地遥感定位和影像获取，从而可实现定点摄影成像和无地面控制的高精度对地直接定位。在航空摄影条件下的精度可达到dm级，在卫星遥感的条件下，其精度可达到m级。该技术的推广应用，将改变目前摄影测量和遥感的作业流程，从而实现实时测图和实时数据库更新。机载三维激光扫描仪是装载于飞机上的利用激光测距原理以大面积快速获取地球表面三维坐标数据的传感器系统。通过与基于全球定位系统(GPS)和惯性测量装置(IMU)的机载定位定向系统POS联接，构成当今世界上摄影测量与遥感领域最先进的 LIDAR(Light Detection and Ranging)对地观测系统。不但可用于无地面控制点或仅有少量地面控制点地区的航空对地遥 感定位和影像获取，而且可实时得到地表大范围内目标点的三维坐标。可用于快速生产数字高程模型DEM、数字表面模型DSM和数字正射影像DOM，也可用于城市三维建模、自然灾害评估、资源调查、海洋监测等各个方面。

　　目前，用于遥感影像处理的专业软件国外 有Erdas、PCI、ENY1、Er Mapper等，国内有Imagelnfo、IRSA等，为遥感影像的广泛应用提供了实用工具。

　　三、 遥感信息在城市规划中的应用

　　前些年，城市大比例尺地形图是城市规划设计。管理中应用广泛的一个图种，而遥感影像图在规划设计中的应用举步维艰。1992年开展中德技术合作时，国内第一条完整的正射影像图生产线在建设部建成，建设部曾发文推广正射影像图在城市规划设计中的应用，但收效甚微。究其原因主要是，尽管城市大比例尺正射影像图或影像地形图对于城市规划设计的辅助作用要优于线划地形图，但其在城市规划设计及管理方面的应用没有形成易操作的技米思路和方法，没有充分地展示其功能特点和未来发展趋势。1996年完成的建设部科研课题《广州市大比例尺数字正射影像图制作及在城市规划中的应用》研究，应用航空摄影数据制作2054幅1:2000数字影像图和504幅1:5000伪彩色数字影像图，并在建成区范围调査、绿化覆盖率调査、水系调查、重大违章建筑的监测等方面开展应用研究，取得了较好的效果，这是国内第一个大范围大比例尺正射影像图生产和应用的实例，是一次有益的、意义深远的成功尝试。

　　最近几年，由于计算机技术以及数字正射影像图生产技术的发展，数字正射影像图在城市规划设计、建设和管理中的应用日趋活跃，其特点正在被城市规划行业认同并在应用实践中得到进一步发掘，生产市场也日益扩大，城市在进行以基础信息获取与更新为目的的航摄时，一般都要求开展数字正射影像图的制作。

　　在城市规划设计、建设和管理中，为了更真实、直观地了解城市的地形地貌及环境状况，对数字高程模型和数字景观模型等数据的需求也日益增多，利用遥感信息进行数字高程模型和数字景观模型的生产，在技术上已经日臻完善。实践中人们认识到，应用航空遥感信息进行生成数字高程模型(DEM)所需要平面坐标(X,Y)及高程(Z)的数据集的采集，比地面测绘或其它方式更为经济和快速。作为模型化的城市现状的表现形式，城市景观模型对于总体规划设计思想的形成以及把握城市建设和发展的方向，具有重要的作用。传统的城市景观模型是以纸板或其它材料制作的非数字式模型，要想做得逼真，费时费钱。应用数字摄影测量技术所具有的制作城市景观数字模型的功能，在计算机上非常逼真地再现城市现状，并可以多视角浏览，以辅助规划设计与建设的参与者及决策者开展相关工作，毫无疑问，其基础数据来源于各类遥感信息。

　　除此之外，近景摄影测量和三维激光描技术的遥感特征也被重视，它们面向城市 的现实目标体进行信息的获取，对城市规划、建设和管理的信息支持作用不可低估，如文物保护测绘、城市标志性建筑和街区的三维建模等。

　　四、 遥感信息在城市专题调查中的应用

　　城市规划、建设和管理是一个长期的过程，是一个包括城市方方面面的系统工程，与城市的历史、人文、地理环境以及经济建设紧密相关，因此，通过对一些可能-影响城市建设和发展的专门课题的调査与研究，获得指导城市规划与建设的决策信息，有着巨大的社会效益和经济效益，对于城市社会、经济、环境等协调发展具有重要意义。

　　遥感图像数据是地表光谱特征通过大气层 的传播，被航空或航天传感器接收记录为光谱数据，或直接反映在感光介质上成为像片数据。不同的地表覆盖，不同的地物特征，反映为遥感资料的不同色度值、亮度值，它们是地表反照率的函数，为计算机自动分类和准确的目视判读提供了可能，从而提高调查工作的效率和效益。

　　卫星遥感信息覆盖的范围大，对于宏观定性分析，有着重要的作用与价值。从20世纪70 年代中期开始，我国就利用陆地卫星像片开展区域地质调査以及土地资源调査。现在卫星传感器的种类很多，分辨率大大提高，其信息可应用于大范围的区域规划，尤其城市群的规划建设，有巨大效益。应用遥感技术可以开展很多专题的调查研究，如：1)城市土地利用现状调査;2)城市历史变迁动态研究;3)城市水系调查;4)城市道路网络调查;5)城市污染源分布调查;6)城市垃圾调査;7)城市热岛效应调查;8)城市绿化现状调査;9)城市在建工地调查;10)城市旧城改造调奄;11)城市防汛设施分布调査;12)城市违章建筑现状调查等等。由具有遥感信息判读经验的技术人员，对包括 卫星遥感影像、彩红外影像、多光谱扫描影像 以及历史遥感影像等数据进行人工判读识別， 结合计算机模式识別与分类等专门技术提取相应的专题信息，然后进行实地调査核实，确定研究对象的性质、特征以及规模等。综合各专题的调查研究，制作专题图件，总结和分析城市建设的成就以及存在的问题，揭示城市资源与环境的空间分布规律及其相互联系、相互制约的关系，提出对于城市可持续发展规划与管理决策有现实借鉴价值的建议。

　　国土资源部已经将土地利用动态遥感监测列入新一轮国土资源大调查“一项计划、五项工程”中，对全国66个人口 50万以上的城市进行土地利用变化监测，其成果直接应用于国土资源调查、耕地保护、规划和土地执法检查、土地利用管理及检査各地统计数据的可靠性，为土地管理的依法行政提供了真实可靠的信息支持。该项目最初是利用TM遥感数据，现在已经发展到利用分辨率为2。5m的SPOT 5卫星遥感数据，使监测信息更为准确，定量分析 的置信水平更高。项目从1999年开始，目前仍 在进行中。北京市于2001年开展了基于卫星遥 感影像的土地利用详细调查工作，摸清了城市土地利用现状，为规划和土地管理决策提供了可靠的依据。建设部于2002年底开展全国城市规划监管和国家重点风景名胜区监管项目，也是利用2。5m、lm、0。61m等分辨率的卫星遥感数据与地形、规划数据进行比对，发现和监管违法违规的建设活动，应用效果非常显著。

　　五、 遥感信息在城市GIS的应用

　　城市地理信息系统(Urban Geographic Information System, UGIS)是为城市建设、 城市规划、城市管理提供空间型信息服务的地理信息系统，是城市数字化的基础性工程。UGIS的实现是由城市各个职能部门和各有关行业实体，各个专题GIS以一定方式集成的整体。城市遥感信息作为城市空间信息的一部分，也是城市GIS的研究对象。与其它信息相比较，遥感信息的综合、多层次、多时相、形象直观的优点，可使GIS的分析、显示和决策应用功能能够得到更为生动的表达，其成果使多种层次的使用者如身临其境。有学者预测，随着城市信息化的推进， 大量的城市GIS的建设与应用，对城市空间信息的需求将越来越多，人们将面临巨大的信息获取与更新的压力。从技术、经济等角度考虑，遥感技术将成为解决这一问题的最优的和最有发展前景的技术之一。

　　六、 结语

　　目前，“数字地球”已经成为信息时代的战略制高点，世界各国政府和有识之士正在付出巨大的关注和行动。作为对应策略，我国的“数字中国”规划已经提上议事日程，而作为其重要的组成部分之一的“数字城市”建设必将扮演举足轻重的角色。城市遥感信息是“数字城市”的多源信息的一个重要的分支，与城市的其它信息相比，有其特点和应用优势。遥感技术也是“数字城市”建设中的关键技术之一。遥感信息的获取与处理技术随着信息时代的到来正在髙速发展，人们对遥感信息内在规律的了解也愈加深入，因此，遥感信息在城市领域的应用将越来越广泛，必将推动“数字城市”乃至“数字中国”和“数字地球”的建设，对于提髙城市建设的决策、规划和管理水平，提髙城市建设的环境、经济、社会等的综合效益，以及城市的可持续发展规划将起到十分重要的作用。

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