遙感技術在智慧城市建設中的應用

黃慧

（山東省國土測繪院地理信息中心，山東 濟南 250000）

智慧城市是現代科學技術發展背景下城市建設的必然趨勢，智慧城市建設以大數據、智能化、云計算等先進技術為依托，旨在將生活、工作、交通、社交、文化與城市的發展融為一體，通過智能化操作，讓居民生活更為便利、城市規劃更加科學。遙感技術為智慧城市建設提供必要的技術支撐和核心數據參考，成為支撐和推動智慧城市建設的關鍵技術，在此背景下，深入挖掘遙感技術在智慧城市建設中的潛力是當前城市發展和技術優化的主要方向之一。

1 遙感技術簡述

遙感技術是當前在地理信息系統和城市管理中廣泛應用的技術。遙感技術以電磁波理論為基礎，是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術[1]。遙感技術的應用由遙感器、遙感平臺、信息傳輸設備、接收裝置以及圖像處理設備等共同完成。遙感可對遠距離目標進行信息收集并成像，實現對目標的探測和監測。遙感技術主要包括地面遙感技術、航空遙感技術、航天遙感技術和宇航遙感技術。

遙感技術最早出現于20 世紀中葉，1958 年系留氣球對巴黎全景圖片的拍攝，是遙感技術最早的應用。此后，隨著科學的進步，遙感技術逐步發展，在各領域的應用也日漸廣泛。近年來，遙感技術在城市管理與規劃中的應用越來越重要，不少國家利用遙感技術來獲取城市資源環境變化、人口流動、用地規劃、氣象等方面的精確數據，通過對這些數據進行動態監測和智能分析，為城市建設和發展提供參考。

2 智慧城市的內涵

智慧城市是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵信息，從而對包括生活、環保、公共安全、城市服務、經濟等在內的各種需求做出智能響應[2]。其實質是利用先進的信息技術，實現城市智慧式管理和運行，進而為城市中生活的居民創造更美好的生活，提供更優質的生活服務，促進城市的和諧、可持續發展。當前，智慧城市建設已初步開啟，其成效也日漸顯露，在2020 年抗擊新冠肺炎疫情工作中，智慧城市的優勢凸顯。在疫情防控中，利用大數據技術和數據碰撞對相關人員的活動軌跡進行動態監測（如圖1 所示），準確甄別新冠肺炎病毒接觸人群，及時找出潛在感染群體，并第一時間進行隔離治療。

圖1 疫情監測衛星測繪圖

此外，通過智能管理系統對城市的醫療資源和生活資源進行科學管理和調配，保證了疫情期間各項物資的正常供應。這只是智慧城市建設應用的一部分。最終，智慧城市管理網絡旨在將居民的生活、工作、出行、社交、文化等層面全部納入智能管理，全方位服務居民生活，為城市管理和決策提供全面、科學、精準的數據支撐。

3 遙感技術在智慧城市建設中的應用

3.1 獲取科學數據，搭建時空信息框架

城市的建設和發展分為時間和空間兩部分。首先，必須記錄城市發展和變遷的時間軌跡，為未來城市規劃和發展提供必要依據。其次，城市建設是在一定空間內進行的，無法脫離現實空間而存在。因此，為了獲取城市發展所需要的數據，對城市進行地理測繪是不可缺少的步驟。使用遙感技術獲取信息是地理測繪的核心環節，通過對城市的遠距離探測，獲取大量城市數據，并通過對數據的智能分析，實現對城市發展的現狀、定位和目標的評估，給出發展建議。遙感技術獲得的數據是時間和空間的結合，通過遙感技術可構建出城市的時空信息框架，實現對城市信息的集成和智能分析，為智慧城市建設提供數據基礎。

3.2 遙感智能成像，促進城市交通一體化

智慧交通是智慧城市建設的重要方面，利用遙感技術可快速獲取城市交通圖像，準確得知城市交通狀態，實現實時監測。基于準確的數據，對城市道路實施管理措施，完善城市交通線路系統。智慧交通主要包括五個方面：一是交通信息的提取。利用高分衛星遙感技術，獲取交通路網信息，輔以影像處理相關算法，實現對公路屬性信息的提取，并可與電子地圖比對，為摸清交通建設情況、科學規劃交通建設提供重要依據。二是利用遙感技術監測道路施工進度。通過多期遙感影像監測道路建筑施工進度，找出施工中的不足，及時調整施工措施，實現科學的進度管理[3]。三是交通路面狀況監測。利用高分辨率的遙感影像，對路面狀態進行監測，如若出現道路積水、毀損、裂縫等現象，及時發出預警和反饋，保證交通路面的完整性。四是交通附屬設施監測。交通附屬設施是交通系統的重要組成部分，主要包括交通信號系統、排水設施、護欄和指示牌等設施，遙感技術能夠對這些附屬設施進行影像監測，保證受到毀壞的設施能夠得到及時維修。五是對交通地形進行管理和監測。有些地區交通路面易受山體滑坡、泥石流等災害的侵擾，對道路安全造成極大威脅，而遙感影像可在較廣范圍內對交通地形進行監測，一旦發現危險要素，則立即預警，防止危險發生，最大限度地維護交通道路安全。遙感衛星拍攝的公路地形圖如圖2 所示。

3.3 智能動態監測，促進城市生態環境改善

隨著城市人口的增長和城市職能的不斷完善，城市環境治理逐漸成為城市建設重點關注的問題。城市環境是自然環境和社會人工環境的結合體，構成體系復雜，污染原因多樣，治理難度大，周期長。當前普通環境監測站難以實現對城市環境的全方位、精準監測，而遙感技術的應用可對城市環境污染狀況進行科學監測。

圖2 遙感衛星拍攝的公路地形圖

遙感技術在城市環境中的應用可歸納為三個方面 ：一是大氣污染監測。主要通過高分辨率的遙感衛星影像測量光譜特征和大氣氣體分子密度，來辨別大氣污染情況（如圖3 所示）。如當植被受到有害氣體侵襲后，對紅外線的反射能力會降低，在衛星影像中的顏色和外形會發生變化，因此通過觀測城市植被圖像可測量大氣污染狀況[4]。

圖3 大氣污染遙感影像圖

二是城市水污染監測。遙感技術主要利用反射光譜來判斷水污染狀況，獲取水面光譜資料，通過智能處理和分析，判斷水污染情況。

三是固體廢棄物污染監測。通過衛星遙感圖像（航空熱紅外圖像）的特征來判斷固體廢棄物的堆放情況。

通過遙感技術對城市主要污染物進行監測，并將監測數據存檔保留，可以實現對城市環境的綜合監測。在監測數據的基礎上，出臺環境保護措施，切實保護城市環境[5]。

3.4 大數據集成，為城市建設決策提供依據

智慧城市的主要特點之一是數據的集成和智能化分析。遙感技術正是以大數據集成和可視化為主要優勢，為智慧城市建設和發展提供技術支撐和數據支持，從而為城市決策提供科學依據。以城市人口遷移為例，隨著我國戶籍制度的逐漸放開，城鄉之間的人口流動更為頻繁，流動人口成為城市管理的重點對象。通過衛星遙感影像，可基本掌握城市人口流入流出情況，對城市各個行政區劃的人口進行動態管理，為城市人口管理提供科學依據。

4 結語

綜上所述，智慧城市是科學技術發展和城市管理需求發展的產物，是未來城市管理的必然趨勢。而遙感技術則是智慧城市建設和發展的核心技術之一。通過遙感技術，可構建城市智能時空信息化的基本框架，并對城市交通、環境、人口等進行科學監測，提供基礎數據和智能分析，為智慧城市建設提供強有力的技術和數據保障。