遙感技術在城市規劃督察工作中的應用與實踐

朱清苗

(寧波市規劃與地理信息中心，浙江寧波 315040)

0 引言

自1858年在巴黎上空一個飛行的氣球上拍攝了有史以來的第一張航空照片，到1972年第一顆地球資源探測衛星的成功發射，遙感技術與遙感數據在過去的一百多年間不斷發展完善。在此期間，遙感技術作為采集和獲取地表數據的重要技術手段，廣泛應用于各個領域，遙感數據憑其信息豐富、準確、現勢性強等突出特點，也成為城市規劃中一種重要的潛在的數據源。遙感技術也正在擴大應用到城市規劃的城鄉規劃編制技術審核方面、城鄉規劃監督管理方面、城鄉規劃實施評估方面等，積極推進了“數字城市”“智慧城市”的建設，同時也拓展了城市規劃學科的研究范圍，賦予了城市規劃新的生命力。

1 遙感關鍵技術

遙感是指運用現代光學、電子學探測儀器，不與目標物相接觸，從遠距離把目標物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解釋揭示出目標物本身的特性、性質及其變化規律。是人類邁向太空，對地觀測獲取地表空間信息的一種先進科學技術和生產力，具有宏觀、準確、綜合的進行動態觀測與監測的能力。遙感技術在圖像的校正與恢復、圖像增強、圖像分類、圖像的分析等方面的研究，近年來取得了很大進步，并趨于成熟。

1)圖像增強。圖像增強指利用各種數學方法和變換算法提高圖像中的對象與非對象的對比度與圖像清晰度，對象指所研究目標，非對象指對象以外的背景，從而突出人或其他接收系統所感興趣的部分，而遙感圖像增強則指用各種數學方法和變換算法提高某灰度區域的反差、對比度與清晰度，從而提高圖像顯示的信息量，使圖像有利于分辨。

2)圖像分類。圖像分類是圖像處理中重要的一環，根據事先是否選取有代表性的訓練場，可分為監督分類和非監督分類。

監督分類(Supervised Classification)又稱訓練場地法，是以建立統計識別函數為理論基礎，依據典型樣本訓練方法進行分類的技術，根據已知訓練區提供的樣本，通過選擇特征參數，求出特征參數作為決策規則，建立判別函數以對各待分類影像進行的圖像分類，是模式識別的一種方法。常用的算法有最小距離分類、神經元網絡分類、最大似然法等方法。

非監督分類 (Unsupervised Classification)是以不同影像地物在特征空間中類別特征的差別為依據的一種無先驗(已知)類別標準的圖像分類，是以集群為理論基礎，通過計算機對圖像進行集聚統計分析的方法。常用的算法有K平均分類(K_means)，ISODATA算法等。

2 遙感數據

利用遙感技術采集的地理數據不僅能反映位置、屬性和時間三個基本要素，與傳統技術手段獲取的數據相比較，遙感數據還具有視野光、多光譜、多時相、綜合性等許多突出的特點和優勢。

1)大面積同步觀測。遙感探測能在較短的時間內，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區進行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數據。這些數據拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現狀情況創造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現象和規律提供了寶貴的第一手資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10 km左右，陸地衛星的衛星軌道高度達910 km左右，從而可及時獲取大范圍的信息。例如，一張陸地衛星圖像，其覆蓋面積可多達3萬km2。

2)時效性強。獲取信息的速度快，周期短。由于衛星圍繞地球運轉，從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料，以便更新原有資料，或根據新舊資料變化進行動態監測。例如，SPOT-5衛星的重訪周期為26 d，IKONOS衛星每3 d重訪一次，NOAA氣象衛星可以每天至少兩次對地面同一地區進行觀測，Meteosat每30 min獲得同一地區的圖像。

3)數據的綜合性與可比性。遙感探測能周期性、重復地對同一地區進行對地觀測，動態反映地面事物的變化，這有助于人們通過所獲取的遙感數據，發現并動態地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規律。獲取的數據具有綜合性，遙感探測所獲取的是同一時段、覆蓋大范圍地區的遙感數據，這些數據綜合地展現了地球上許多自然與人文現象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態與分布，真實地體現了地質、地貌、土壤、植被、水文、人工構筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關聯性。

4)信息量豐富。通過遙感技術獲取信息的手段多，信息量大，根據不同的任務可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息，例如可采用可見光探測物體，也可采用紫外線，紅外線和微波探測物體;利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物內部信息，例如地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等。

5)較高的經濟與社會效益。由于獲取信息受條件限制少，在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等，采用不受地面條件限制的遙感技術可方便及時地獲取各種寶貴資料，節約了成本。

3 遙感技術在寧波規劃監察中的應用實踐

近年來，寧波市城市建設蓬勃發展，城鄉面貌日新月異，早在2005年伴隨著現代遙感技術的不斷發展和完善，遙感數據具有的信息豐富、準確、實效性強等突出特點，使之成為城市規劃中一種重要的潛在的數據源。早在2003年，住建部就著手開始了利用衛星遙感技術輔助規劃行政主管部門完成督察工作，監測的主要內容為城市發展方向及用地規模，城市綠線、藍線、紫線、黃線的保護情況，城市各類建設用地變化情況等。寧波市作為單列城市同時是國務院審批總體規劃的城市之一，于2008年正式加入到規劃督察工作城市的行列中，至今已順利開展了12期督察工作。

1)城鄉規劃監測的技術流程。生產技術流程主要包括四個環節:影像預處理、影像配準、信息提取和專業分析。影像預處理主要是對輸入的二級產品進行處理，生產出三、四級產品，主要處理步驟包括影像融合、幾何校正和影像鑲嵌等。配準工作是建立圖像之間的對應關系，產生多時相遙感影像數據和城鄉規劃專題數據。信息提取主要包含兩個方面:a.探索城鄉建設目標計算機識別方法，對城鄉建設目標進行信息提取，構建城鄉建設專題信息庫;b.探索城鄉目標變化檢測方法，提取城鄉建設目標變化信息，構建城鄉建設變化專題信息庫。專業分析是對城鄉建設現狀和城鄉建設目標變化信息進行綜合分析，對城鄉規劃的審批，監督管理以及實施評估管理提供技術支撐，具體業務流程圖見圖1。

圖1 城鄉規劃遙感輔助監測業務流程

2)規劃動態監測信息的檢測與提取。通過影像的形狀、紋理、顏色等信息確定城市地物信息。將兩期遙感數據、規劃數據互相疊加，從而形成兩期影像數據對比，以及現狀用地與規劃用地的對比。以2010年第3期規劃督察為例，經兩期衛星遙感影像數據比對，提取變化圖斑共344個，圖斑面積共955 ha。

根據變化圖斑的性質分類，分為四類:符合城市總體規劃的變化圖斑、不符合城市總體規劃的變化圖斑、涉及城市規劃強制性內容的變化圖斑和建議督察的變化圖斑。符合城市總體規劃的變化圖斑是指變化圖斑變化前、后的用地性質，符合城市總體規劃確定的用地性質。不符合城市總體規劃的變化圖斑是指變化圖斑變化前、后的用地性質，不符合城市總體規劃確定的用地性質。涉及城市規劃強制性內容的變化圖斑是指變化圖斑用地性質的變化涉及城市綠線、紅線、紫線、藍線、黃線及禁建區等城市規劃強制性內容。建議督察的變化圖斑是指對部分嚴重涉及城市規劃強制性內容以及督察事項，需要進行核查的變化圖斑。

針對不同監測對象，依據項目監測的重點內容，對監測對象進行分類，制定有效的篩選原則，并根據這些原則，再確定一些重點圖斑用以實地核查。經過實地核查的動態監測信息作為動態監測成果數據并提交相應的分析報告，上報規劃行政主管部門，由規劃行政主管部門進行核查結果復審，并依法進行處理。

4 結語

實踐證明，在監測中所采用的遙感數據分辨率越高，對地物識別分析的準確度和可靠度也就越高，目前我們所使用的高分辨率遙感數據基本都是國外的衛星數據，商業經營基本處于壟斷經營，價格高昂，數據采集任務常常得不到保證，希望今后加大國內的自主衛星數據資源的研發水平。

經過近幾年規劃督察工作的有力開展，城鄉規劃制定實施的監督工作取得了較大程度的提高和加強，總結經驗，完善監測結果的處理方法，逐步實現違章問題快速發現和及時處理的監督機制，有效遏制違法建設苗頭，進一步促進了陽光規劃審批，維護了城市總體規劃的嚴肅性和權威性。

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