城市遥感：原理、方法、应用

采用高分辨率卫星与航空遥感技术，可为城市规划提供科学的决策依据，并对城市建设中的各种违法建设和不良发展倾向及时采取措施，保证城市规划有效实施和城市健康发展(邵振峰等，2018)。具体的内容包括以下四个部分。

1.建立服务于城市规划的多时相多尺度城市遥感影像数据库

利用卫星遥感影像进行城市规划监管时，通常选用影像分辨率为2～5m的遥感影像；当采用建设项目数据库与变化信息相叠加来发现和提取变化信息，进行城市规划动态监管时，可选用影像分辨率为0.61～2m的遥感影像。

将不同时相和不同分辨率的遥感影像进行配准、纠正、融合以及增强等处理后集中入库，建立多时相多尺度遥感影像库。

2.基于最新现势性的遥感影像进行城市规划

将遥感影像库中影像数据与规划信息库中各种规划数据信息相叠加，可简单、快速地实施城市布局规划、历史文化保护区规划、旧城改造规划、土地变更调查、城市交通规划，或用于城市规划的调整。

3.动态监测并建立规划信息库

将城市空间规划数据库、重点建设项目“一书两证”数据库、审批数据库、“四线”等规划基础数据集中入库，建立规划信息库。在此基础上，实施规划动态监测，具体功能包括以下三项。图15-2为基于遥感影像实施湖泊监测时获取的湖泊变化信息。

图15-2　湖泊变化图斑入库

(1)实现对城市用地规划实施情况的动态监测，包括对城市总用地范围、规模的控制监测，以及城市各类用地布局、范围和性质是否改变情况的监测。

(2)实现对城市建设工程规划实施情况的动态监测，包括各类建筑物、构筑物、水厂、污水厂等基础设施工程建设的监测。

(3)实现对城市“四线”规划实施情况的动态监测。“四线”是指红线(道路)、绿线(园林绿化、山体、风景名胜区)、紫线(历史文化街区、历史建筑)、蓝线(江河、湖泊、湿地)，此外，还可包括黄线(重大基础设施、公共设施及其用地控制)等。

4.建立城市规划遥感监管系统

城市规划遥感监管系统主要是利用从遥感影像中获取的变化图斑与城市空间规划、“一书两证”库、“四线”等相叠加，发现城市规划建设中的违法用地并实施监管。因此，可基于遥感影像建立一套完善的城市规划动态监管系统，充分利用地理属性数据和各种规划资源信息等，实现数据集成和信息共享，将各种违法建设案件动态、多方位地显示在公众面前，从而提高工作效率，减少城市规划建设中的违法建设行为，为城市规划行政主管部门提供强有力的技术支持。(www.xing528.com)

遥感技术在城市规划的监测的流程图如图15-3所示。根据城市现有基础数据情况、航空和卫星影像的存档情况，按照图15-3的框架开展规划领域的相关遥感应用。

(1)在城市现有数字化成果的基础上，对城市现状数据进一步数字化，形成现状数字图库(主要指在建的“一书两证”建设项目、临时建设项目和城市用地现状图)。

(2)在以往数字化成果的基础上，对总体规划、分区规划和控制性详规等进一步数字化，形成规划数字图库。

图15-3　遥感技术在城市规划和建设中的流程图

(3)通过叠加分析等方法，掌握规划的实施情况。

(4)基于遥感影像变化检测技术提取城市规划用地中的变化图斑。

(5)建设城市规划动态监测系统，进行城市规划动态监测，以期掌握较全面的建设情况，为加强城市规划的监督力度创造条件。

在利用卫星遥感影像进行城市规划动态监测时，提取的变化图斑信息需要与城市空间规划或建设项目数据库相叠加来获取违法建设信息，从而辅助违章建设的快速确认。为了在地面覆盖复杂的情况下准确地发现城市规划中的违法建设，要求采用分辨率较高的卫星遥感影像。

基于多时相遥感影像实现城市规划动态监管，主要是对不同时相的多源影像数据进行分析处理，通过变化检测方法来获取变化信息，自动发现城市用地现状中的变化信息，保证变化信息提取的客观性和正确性，减少作业人员的工作量。经过自动化方法提取的变化信息由于受影像投影差和分辨率过高的影响，会存在伪变化信息较多、变化信息过碎的现象，因而采用面向对象的影像分割方法，采用人机交互解译的方法提取。最后，将空间规划等图件和入库后的变化信息相结合，进行对比分析，从而得出城市规划用地现状和性质。

如图15-4所示，为利用遥感手段监测出土地利用结构调整的情况，其中左图是1995年的遥感影像，该处土地用来种植农作物，右图是1999年时，土地已经被用来养殖了。因而通过遥感的手段，能够掌握土地利用变化情况。

图15-4　利用遥感手段监测土地利用结构调整情况