遥感课程论文

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课程论文

题目: 遥感技术在城市规划中的应用与展望

课程: 遥感基础与应用

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2011 年12 月9 日

[摘要]城市遥感信息是城市的资源之一，本文介绍遥感信息在城市规划与管理中已经获得实际成果的应用途径和现状，分析了应用实践中的一些问题，展望了遥感信息在城市规划建设领域的应用前景，遥感信息的获取与处理技术随着信息时代的到来正在高速发展，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，对于提高城市建设的决策、规划和管理水平，提高城市建设的环境、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。

[关键词] 遥感；城市规划；应用

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目标可以归纳为：快速实现城市范围国土资源与生态环境的多层次、全方位综合调查，系统地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、遥感技术在城市规划和环保方面的应用

城市气候恶化的重要原因，可以用地表温度的作用来说明，但是大城市的地表结构极为复杂，只是依靠增加绿地面积来促使平均温度下降的办法还是不够全面的。而且城市地表面的建筑物的热特性比起水体要复杂得多。

即使把每一个都弄清楚了，要汇总整个城市的情况在目前是根本不可能

的。现在，为了要阻止城市气候恶化，对问题较多的地表温度要进行遥感。

因为这种方法能提供相当多的信息，可以为我们带来更多的决策依据。二、卫星遥感包括气象卫星、资源卫星、海洋卫星和雷达卫星等对地观测系

统，具有宏观、快速、动态、综合的优势，遥感还可以为编制国土规划和地区经济规划提供国土资源、环境和自然灾害调查与分析评价资料。所以遥感是制定国民经济计划和社会发展计划、国土规划和地区经济规划的一种手段。

城市环境质量与污染的遥感调查是城市遥感应用的主要方面之一。以遥感手段监测城市环境与常规人工监测相比具有覆盖范围广、信息量大、数据的分布密度高、同步性好、区域间可比性强及省时省力、快速、有效

等多种优势，所以，遥感技术在城市环境监测中的作用已经得到普遍的承认和重视。

电磁破理论是遥感技术的物理基础。污染源的波普特征、环境污染引起的被污染地物与其洁净背景发射或反射电磁波的特征差异等是环境污

染遥感调查的物理基础。城市环境污染的遥感调查就是通过适当的遥感技术手段，直接获得被污染的水气、土壤与其背景间的差异信息，或通过污染源的分步信息结合少量地面采取数据来研究污染物的浓度分布与影响

范围等。摄影和扫描是环境遥感调查常用的技术手段。遥感摄影图像，特别是大比例尺的摄影图像具有很高的空间分辨率。特别适合与调查污染源的分布位置、规模及分析污染源周围的扩散条件。摄影图像种类很多，常用的有黑白全色摄影、黑白红外摄影、天然彩色摄影和彩色红外摄影等。遥感扫描图像通常其几何分辨率不计摄影图像，但具有较高的物理分辨率，如地物间或污染物与背景间细微的波普差异、温度差异等能在相应的扫描图像上得到较好的显示。常用的扫描的手段有多光谱扫描和热红外扫描等，他们特别适合监测湖泊、海洋等各大水体的有机、无机污染及热污染等。

1、大气环境

城市大气环境遥感与通常所说的大气遥感在研究目的与调查内容等方面都有所不同。大气遥感的主要目的在于研究和消除大气衰退的影响。因为当从空中平台上接收地面物体的辐射波普信息时，由地物反射或发射的电磁波在穿过大气层时，其中一部分将被大气散射或吸收掉。为了对接收到的遥感信息进行大气校正，消除这种衰减的影响，必须在获取遥感信息的同时探测有关的大气数据，这就是常说的大气遥感城市大气遥感调查指通过遥感手段调查对产生大气污染发展源的分布、污染源周围扩散条件、污染物的扩散影响范围等。如辅以少量地面同步监测数据，可以定量分析污染物浓度的梯度变化值。

2、水环境

随着城市的发展，越来越多的工业及生活污水排入城市周围的水体之中，使这些水体的水质逐年恶化。由于水质的变化往往引起水的温度、密度、色度、透明度等物理性质变化，进而导致水体反射波能量的变化。这种变化有些可以通过遥感手段监测到，这就是水环境污染遥感监测基础的物理基础。如富氧化水体大量藻类植物繁殖引起的近红外反射波普异常等，可以在近红外图像上得到较好的显示：又如被油污染的水面往往具有冷异常特征，电厂排放的冷却水，水温往往较高，而合流排放的高浓度工业与生活废水往往不同于背景水温，这种污染水与背景水之间的温度差可以通过热红外扫描手段监测到。如《上海市黄埔江、苏州河水质航空遥感调查》课题采用彩红外航空摄影与热红外扫描等方法对黄浦江中下游约8.5公里的河段、苏州河段中下游35公里的河段五个航次的遥感飞行，取得了大量图像资料，并据此对不同类型污染水中的光谱特征、温度特征和水体污染程度的地空变化

特征进行了重点研究，总结出了一套水环境污染的遥感解译工作流程。通过回归分析法建立遥感图像上污水反射密度和辐射温度与实测污染物浓度间的相关关系，该关系有助于分析污水排放口的稀释能力。3、固体废弃物

随着城市化程度的提高，城市的固体废弃物，特别是工业垃圾与生活垃圾逐年增加。在许多城市中，大量来不及处理的固体废弃物大量露天堆放，致使其有毒有害成分对大气、土壤、水体等产生严重污染。不仅破坏城市的环境，而且危害人们的身心健康，这已经成为社会一大公害，成为制约这些城市经济发展的重要因素之一。为了加强对城市固体废弃物的管理及研究对其的处理对策等，必须经常对城市固体废弃物的堆放现状进行调查，对其环境影响进行监测和分析，采用遥感技术可以快速、准确地查清固体废弃物堆的分布情况及占地面积：通过航天像片立体测量方法甚至可以估算固体废弃物的堆放量等。此外城市各类固体废弃物堆表面的反射和发射电磁波特性不同，而在遥感图像上显示出不同的色调、纹理、形状等影像特征，他们是进行固体废弃物遥感调查的物理基础。因为这种影像征差异不仅使固体废弃物堆有别与其他的堆垛（如建材堆、原料堆、麦垛、草垛等），而且可以对固体废弃物堆本身依据废弃物的性质不同进行分类（如工业垃圾、建筑垃圾、生活垃圾）他充分证明了遥感方法在进行这方调查的有效性和优越性。

三：航天遥感图在城市规划的应用

航天遥感技术在城市规划实践过程中，主要针对具体应用需求，通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新的城市卫星地图影像数

据，利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理。同时，借助城市应用区域现有的较大比例尺的地形数据，对影像数据进行投影变换和几何校正，并从地形图上获得境界、城市、居民点、山脉、河流、湖泊以及铁路、公路等典型的地貌地物信息和相应的地名信息，进行相应的标注和整饰，制作城市数字正射影像图。为决策部门提供现实有效的支持材料。航天遥感所获取的影像在城市规划中的主要应用如下：

1）摄影测量制图

在测绘领域中，摄影测量学已经是一门从理论到实践都非常成熟的学科。按照陈述彭院士主编的《遥感大辞典》给出的定义，摄影测量完全符合遥感的广义定义，与狭义定义虽不够贴切，但从总体上讲，它具有遥感的诸多特征。在我国应用摄影测量的原理和方法测绘地形图有相当长的历史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形图的测绘，基本上都采用摄影测量方法施测。在城市测量方面，由于要求成图比例尺较大，过去由于航测仪器及作业水平的局限一直徘徊于有关实验，主要原因是，对于平面精度，只要工序控制完善尚能满足要求，但高