城市建筑┃城市规划┃URBANISM AND A RCHITECTURE ┃U RBAN P LANNING
城市规划中卫星遥感技术的优势与应用分析
The Advantages and Applications of Satellite Remote Sensing Technology in Urban Planning
■ 戴 艳 ■ Dai Yan
[摘 要] 卫星遥感技术是城市规划中的主要技术手段，主要检查项目包括规划审批项目落实情况、未经审批的建设工程、土地利用率和城市扩展等城市规划实施和变化情况，以及城市环境污染、建筑密度、城市内部用地结构、城镇体系和城市建成区范围等空间布局信息。本文在总结卫星遥感技术发展和城市空间布局情况的基础上，分析了卫星遥感技术在城市规划中的应用。
[关键词] 城市规划 卫星遥感技术 优势 应用
[Abstract] Satellite remote sensing technology is the main tec- hnical measures in urban planning, and its major inspection items include planning and approval of the project impleme- ntation,without the approval of construction projects, land uti- lization, and urban expansion, urban planning implementation and changes, as well as urban environmental pollution, build- ing density, inner city land-use structure, urban system and the scope of urban built-up areas, and the spatial layout of inform- ation. On the basis of summing up the development of satellite remote sensing technology and the layout of urban space, this paper analyzes the application of satellite remote sensing tech- nology in urban planning.
[Keywords] urban planning, satellite remote sensing techno- logy, advantages, application
随着我国城市化步伐的逐渐加快，城市规划和建设也得到了前所未有的发展。城市规划涉及的业务工作量较大、工程周期性较强且内容十分广泛，这就充分显现出了基础规划资料整理和调查的重要性。基础规划资料与社会经济发展、城市建设、资源分布、环境状况和自然条件等多方面的内容有关。一方面要对各项内容在空间层次中的数量构成和分布状况进行分析，另一方面还要综合反映这些内容在不同时期的变化情况和演进过程。城市规划方案的设计和实施应以卫星遥感技术的监测结果为依据，并结合其它技术手段，从而提高城市规划的规范性和高效性。
一、 卫星遥感技术的发展
美国于1972年发射了世界上第一颗陆地卫星，从此以后，卫星遥感技术得到了广泛的应用。从实际应用的角度来看，陆地卫星由最初的研究宏观区域逐渐发展成为了研究复杂的城市区域；从技术的角度来看，陆地卫星最高能够达到1 m 左右的空间分辨率，所使用的电磁波段也由最初的近红外波段—— 可见光，逐渐发展成为了微波波段和热红外波段，并由最初的二维监测发展成为了三维监测。国内外有关研究已经介绍了城市规划中卫星遥感技术在基础数据调查方面的应用，例如，我国在城市规划建设过程中，通过卫星遥感技术监测城市变化和土地利用情况；泰国通过俄罗斯的卫星数据对曼谷
的难民营分布情况及性能调查；法国通过陆地卫星TM 数据对其南部城市的大气质量进行分析；英国通过GIS 与卫星遥感技术相结合的方法，对布里斯托尔城市居民的居住密度进行了分析。城市规划中卫星遥感技术的使用通常可以总结为三个方面，即城市规划中的空间布局信息、城市规划实施情况检查以及变化情况监测。
二、 城市规划中的空间布局信息
因为城市规划范围是城市宏观规划的直接反应，所以，其信息分析无需高空间分辨率的遥感图像，相反，若空间分辨率过高，则在提取轮廓界限时，就需要综合利用制图信息和方法。通常情况下，SPOT 或TM 图像较适用于城市规划范围分析，其主要原因在于，这类图形不仅能够对城市规划范围进行精确反映，而且因为成像过程涉及制图综合，因而廓界线更加容易提取。若要对城市与其它城镇或城市的关系进行分析，则仍然适用SPOT 或TM 图像。卫星遥感图像是否能够判读出城市的不同类型用地，一方面取决于其是否能够识别出与周围地物的界线，若图像的空间分辨大于地物的尺寸，同时，接近于背景的影像特征，则这一地物就能够和背景相互融合，因而无法判读出这一地物。如果卫星遥感图像能够反映出城市用地的轮廓界线，则需要根据有关信息对城市用地类型进行进一步确认。
从IKONOS、SPOT和TM 三种不同空间分辨率的卫星遥感图像来看，TM图像主要适用于道路广场用地、新建居住用地、村镇建设用地、水域和绿地分析，而其它用地则不具有较高的精度。与TM 图像虽无本质上的差异，但SPOT 图像则具有较高的判读精度和详细程度。IKONOS图像与上述两类图像存在较大的差异，其图像本质上质量较高，能够在图像中集中反映不同类型城市用地的主要特点，但要求判读人员对于城市区域规划情况较为熟悉，从而准确判读出各种不同类型的城市用地分布情况。由其它卫星遥感数据来看，TM数据与中巴资源卫星数据判读结果一致性较高，而TM 多光谱数据与IRS—1C全色波段数据的图像融合判读结果则处于IKONOS 与SPOT 数据之间，通常用于判读道路图像分布，且能够大体反映出工业和住宅用地的分布。 三、 卫星影像遥感技术在城市规划中的应用
1. 城市总体规划
城市规划通常包括总体设计、城市发展需求预测、城市现状调查、设计规划方案、评价规划方案、调整方案与反馈信息、实施规划方案等几个环节。在进行城市规划时，需要掌握城市道路交通量、流动人口出行、居民情况、土地利用现状、就学及就业岗位、社会经济及人口等几方面的信息。在城市总体规划的各个环节中，城市发展需求预测是最为重要的，能够对整个规划方案产生直接的影响。统计处理相关资料需要耗费大量的物力和人力，且各类信息均具有一定的时效性，这就需要利用到卫星
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遥感技术高效、快捷的技术特点，对各类信息进行及时准确的反应。
2. 城市土地动态检测
交通规划—— 土地利用的一体化模式与传统的先用地再规划模式不同，能够大大简化交通调查这一程序，实现交通规划与土地利用规划的同步实施，并将城市土地利用情况视为重点，以此为基础进行交通需求与城市土地规划预测。ITLUP模型是现阶段较为常用的一种预测模型，该模型以Lowry 为理论基础，对城市用地定额、用地布局、用地强度、用地规模、用地性质等几个方面进行分析。交通方式和交通结构直接受到城市用地定额指标的影响；用地布局与合理规划能够对城市交通压力进行有效调节；大小相同、性质相同的用地，若其容积率不同，则对交通生成所产生的影响也有一定的差异；土地规划能够对不同交通方式的比例和城市交通生成情况产生直接影响；性质不同的土地能够吸引或产生性质不同的交通[1]
。
3. 城市道路工程规划
城市道路交通设施调查主要涉及停车容量、停车场位置、交叉口控制方式、交叉口坐标、交叉口形式、交叉口类型、交通管理方式、坡度、长度、机非分隔方式、路网结构信息等内容。利用卫星遥感技术，能够提供丰富的地物线性形状信息，通过滤波技术与影像纹理特征相结合，强调地物的边界特点，利用跟踪处理和边缘检测，最终获得地物线性特征矢量的描述图层。按照线性地物提取的自动化水平，将道路提取划分为半自动与全自动两种[2]
。现阶段，半自动提取的应用范围更广、实用性更高，然而还需要进一步深入应用数学等领域的方法和知识、模式识别、人工智能、计算机视觉等技术，从而提高其自动化水平[3]
。
4. 城市用地调查
通过卫星遥感调查数据，能够及时形成DEM，且具有三维立体性，能够与GPS 技术和GIS 技术联合应用，实现动拆迁量计算、工程量计算、坡向计算、公路坡度和选线的数字化，并形成三维地貌和地形结果，保证景观设计三维化。利用卫星遥感技术中影像的光谱特性，能够对线路沿线的工程地质情况进行解译分析，最终形成城市规划资料[4]
。 四、 应用实例分析
在城市规划与建设过程中，通常会发生越权批地、未批先用等土地建设项目违法现象，对于各个城市规划管理单位来说，应加大各种违法行为的监察力度，对已经发现的违法行为要进行及时的处理。对未经批准的建设项目进行监测，其首要目标在于对新建的建设用地进行监测，再对规划工程分布图实施叠置分析，从而形成一张建设用地违法分布图，以此为依据对违法建设工程进行查处。
（下转第29页）
城市建筑┃城市规划┃URBANISM AND A RCHITECTURE ┃U RBAN P LANNING
城市规划中卫星遥感技术的优势与应用分析
The Advantages and Applications of Satellite Remote Sensing Technology in Urban Planning
■ 戴 艳 ■ Dai Yan
[摘 要] 卫星遥感技术是城市规划中的主要技术手段，主要检查项目包括规划审批项目落实情况、未经审批的建设工程、土地利用率和城市扩展等城市规划实施和变化情况，以及城市环境污染、建筑密度、城市内部用地结构、城镇体系和城市建成区范围等空间布局信息。本文在总结卫星遥感技术发展和城市空间布局情况的基础上，分析了卫星遥感技术在城市规划中的应用。
[关键词] 城市规划 卫星遥感技术 优势 应用
[Abstract] Satellite remote sensing technology is the main tec- hnical measures in urban planning, and its major inspection items include planning and approval of the project impleme- ntation,without the approval of construction projects, land uti- lization, and urban expansion, urban planning implementation and changes, as well as urban environmental pollution, build- ing density, inner city land-use structure, urban system and the scope of urban built-up areas, and the spatial layout of inform- ation. On the basis of summing up the development of satellite remote sensing technology and the layout of urban space, this paper analyzes the application of satellite remote sensing tech- nology in urban planning.
[Keywords] urban planning, satellite remote sensing techno- logy, advantages, application
随着我国城市化步伐的逐渐加快，城市规划和建设也得到了前所未有的发展。城市规划涉及的业务工作量较大、工程周期性较强且内容十分广泛，这就充分显现出了基础规划资料整理和调查的重要性。基础规划资料与社会经济发展、城市建设、资源分布、环境状况和自然条件等多方面的内容有关。一方面要对各项内容在空间层次中的数量构成和分布状况进行分析，另一方面还要综合反映这些内容在不同时期的变化情况和演进过程。城市规划方案的设计和实施应以卫星遥感技术的监测结果为依据，并结合其它技术手段，从而提高城市规划的规范性和高效性。
一、 卫星遥感技术的发展
美国于1972年发射了世界上第一颗陆地卫星，从此以后，卫星遥感技术得到了广泛的应用。从实际应用的角度来看，陆地卫星由最初的研究宏观区域逐渐发展成为了研究复杂的城市区域；从技术的角度来看，陆地卫星最高能够达到1 m 左右的空间分辨率，所使用的电磁波段也由最初的近红外波段—— 可见光，逐渐发展成为了微波波段和热红外波段，并由最初的二维监测发展成为了三维监测。国内外有关研究已经介绍了城市规划中卫星遥感技术在基础数据调查方面的应用，例如，我国在城市规划建设过程中，通过卫星遥感技术监测城市变化和土地利用情况；泰国通过俄罗斯的卫星数据对曼谷
的难民营分布情况及性能调查；法国通过陆地卫星TM 数据对其南部城市的大气质量进行分析；英国通过GIS 与卫星遥感技术相结合的方法，对布里斯托尔城市居民的居住密度进行了分析。城市规划中卫星遥感技术的使用通常可以总结为三个方面，即城市规划中的空间布局信息、城市规划实施情况检查以及变化情况监测。
二、 城市规划中的空间布局信息
因为城市规划范围是城市宏观规划的直接反应，所以，其信息分析无需高空间分辨率的遥感图像，相反，若空间分辨率过高，则在提取轮廓界限时，就需要综合利用制图信息和方法。通常情况下，SPOT 或TM 图像较适用于城市规划范围分析，其主要原因在于，这类图形不仅能够对城市规划范围进行精确反映，而且因为成像过程涉及制图综合，因而廓界线更加容易提取。若要对城市与其它城镇或城市的关系进行分析，则仍然适用SPOT 或TM 图像。卫星遥感图像是否能够判读出城市的不同类型用地，一方面取决于其是否能够识别出与周围地物的界线，若图像的空间分辨大于地物的尺寸，同时，接近于背景的影像特征，则这一地物就能够和背景相互融合，因而无法判读出这一地物。如果卫星遥感图像能够反映出城市用地的轮廓界线，则需要根据有关信息对城市用地类型进行进一步确认。
从IKONOS、SPOT和TM 三种不同空间分辨率的卫星遥感图像来看，TM图像主要适用于道路广场用地、新建居住用地、村镇建设用地、水域和绿地分析，而其它用地则不具有较高的精度。与TM 图像虽无本质上的差异，但SPOT 图像则具有较高的判读精度和详细程度。IKONOS图像与上述两类图像存在较大的差异，其图像本质上质量较高，能够在图像中集中反映不同类型城市用地的主要特点，但要求判读人员对于城市区域规划情况较为熟悉，从而准确判读出各种不同类型的城市用地分布情况。由其它卫星遥感数据来看，TM数据与中巴资源卫星数据判读结果一致性较高，而TM 多光谱数据与IRS—1C全色波段数据的图像融合判读结果则处于IKONOS 与SPOT 数据之间，通常用于判读道路图像分布，且能够大体反映出工业和住宅用地的分布。 三、 卫星影像遥感技术在城市规划中的应用
1. 城市总体规划
城市规划通常包括总体设计、城市发展需求预测、城市现状调查、设计规划方案、评价规划方案、调整方案与反馈信息、实施规划方案等几个环节。在进行城市规划时，需要掌握城市道路交通量、流动人口出行、居民情况、土地利用现状、就学及就业岗位、社会经济及人口等几方面的信息。在城市总体规划的各个环节中，城市发展需求预测是最为重要的，能够对整个规划方案产生直接的影响。统计处理相关资料需要耗费大量的物力和人力，且各类信息均具有一定的时效性，这就需要利用到卫星
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遥感技术高效、快捷的技术特点，对各类信息进行及时准确的反应。
2. 城市土地动态检测
交通规划—— 土地利用的一体化模式与传统的先用地再规划模式不同，能够大大简化交通调查这一程序，实现交通规划与土地利用规划的同步实施，并将城市土地利用情况视为重点，以此为基础进行交通需求与城市土地规划预测。ITLUP模型是现阶段较为常用的一种预测模型，该模型以Lowry 为理论基础，对城市用地定额、用地布局、用地强度、用地规模、用地性质等几个方面进行分析。交通方式和交通结构直接受到城市用地定额指标的影响；用地布局与合理规划能够对城市交通压力进行有效调节；大小相同、性质相同的用地，若其容积率不同，则对交通生成所产生的影响也有一定的差异；土地规划能够对不同交通方式的比例和城市交通生成情况产生直接影响；性质不同的土地能够吸引或产生性质不同的交通[1]
。
3. 城市道路工程规划
城市道路交通设施调查主要涉及停车容量、停车场位置、交叉口控制方式、交叉口坐标、交叉口形式、交叉口类型、交通管理方式、坡度、长度、机非分隔方式、路网结构信息等内容。利用卫星遥感技术，能够提供丰富的地物线性形状信息，通过滤波技术与影像纹理特征相结合，强调地物的边界特点，利用跟踪处理和边缘检测，最终获得地物线性特征矢量的描述图层。按照线性地物提取的自动化水平，将道路提取划分为半自动与全自动两种[2]
。现阶段，半自动提取的应用范围更广、实用性更高，然而还需要进一步深入应用数学等领域的方法和知识、模式识别、人工智能、计算机视觉等技术，从而提高其自动化水平[3]
。
4. 城市用地调查
通过卫星遥感调查数据，能够及时形成DEM，且具有三维立体性，能够与GPS 技术和GIS 技术联合应用，实现动拆迁量计算、工程量计算、坡向计算、公路坡度和选线的数字化，并形成三维地貌和地形结果，保证景观设计三维化。利用卫星遥感技术中影像的光谱特性，能够对线路沿线的工程地质情况进行解译分析，最终形成城市规划资料[4]
。 四、 应用实例分析
在城市规划与建设过程中，通常会发生越权批地、未批先用等土地建设项目违法现象，对于各个城市规划管理单位来说，应加大各种违法行为的监察力度，对已经发现的违法行为要进行及时的处理。对未经批准的建设项目进行监测，其首要目标在于对新建的建设用地进行监测，再对规划工程分布图实施叠置分析，从而形成一张建设用地违法分布图，以此为依据对违法建设工程进行查处。
（下转第29页）