朱清苗

(寧波市規(guī)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(wèi)星的成功發(fā)射，遙感技術(shù)與遙感數(shù)據(jù)在過去的一百多年間不斷發(fā)展完善。在此期間，遙感技術(shù)作為采集和獲取地表數(shù)據(jù)的重要技術(shù)手段，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，遙感數(shù)據(jù)憑其信息豐富、準(zhǔn)確、現(xiàn)勢性強等突出特點，也成為城市規(guī)劃中一種重要的潛在的數(shù)據(jù)源。遙感技術(shù)也正在擴大應(yīng)用到城市規(guī)劃的城鄉(xiāng)規(guī)劃編制技術(shù)審核方面、城鄉(xiāng)規(guī)劃監(jiān)督管理方面、城鄉(xiāng)規(guī)劃實施評估方面等，積極推進了“數(shù)字城市”“智慧城市”的建設(shè)，同時也拓展了城市規(guī)劃學(xué)科的研究范圍，賦予了城市規(guī)劃新的生命力。

1 遙感關(guān)鍵技術(shù)

遙感是指運用現(xiàn)代光學(xué)、電子學(xué)探測儀器，不與目標(biāo)物相接觸，從遠距離把目標(biāo)物的電磁波特性記錄下來，通過分析、解釋揭示出目標(biāo)物本身的特性、性質(zhì)及其變化規(guī)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(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力，具有宏觀、準(zhǔn)確、綜合的進行動態(tài)觀測與監(jiān)測的能力。遙感技術(shù)在圖像的校正與恢復(fù)、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(shù)學(xué)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(biāo)，非對象指對象以外的背景，從而突出人或其他接收系統(tǒng)所感興趣的部分，而遙感圖像增強則指用各種數(shù)學(xué)方法和變換算法提高某灰度區(qū)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(huán)，根據(jù)事先是否選取有代表性的訓(xùn)練場，可分為監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類。

監(jiān)督分類(Supervised Classification)又稱訓(xùn)練場地法，是以建立統(tǒng)計識別函數(shù)為理論基礎(chǔ)，依據(jù)典型樣本訓(xùn)練方法進行分類的技術(shù)，根據(jù)已知訓(xùn)練區(qū)提供的樣本，通過選擇特征參數(shù)，求出特征參數(shù)作為決策規(guī)則，建立判別函數(shù)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(jīng)元網(wǎng)絡(luò)分類、最大似然法等方法。

非監(jiān)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(jù)的一種無先驗(已知)類別標(biāo)準(zhǔn)的圖像分類，是以集群為理論基礎(chǔ)，通過計算機對圖像進行集聚統(tǒng)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(shù)據(jù)

利用遙感技術(shù)采集的地理數(shù)據(jù)不僅能反映位置、屬性和時間三個基本要素，與傳統(tǒng)技術(shù)手段獲取的數(shù)據(jù)相比較，遙感數(shù)據(jù)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(yōu)勢。

1)大面積同步觀測。遙感探測能在較短的時間內(nèi)，從空中乃至宇宙空間對大范圍地區(qū)進行對地觀測，并從中獲取有價值的遙感數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)拓展了人們的視覺空間，為宏觀地掌握地面事物的現(xiàn)狀情況創(chuàng)造了極為有利的條件，同時也為宏觀地研究自然現(xiàn)象和規(guī)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(wèi)星的衛(wèi)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(wèi)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(wèi)星圍繞地球運轉(zhuǎn)，從而能及時獲取所經(jīng)地區(qū)的各種自然現(xiàn)象的最新資料，以便更新原有資料，或根據(jù)新舊資料變化進行動態(tài)監(jiān)測。例如，SPOT-5衛(wèi)星的重訪周期為26 d，IKONOS衛(wèi)星每3 d重訪一次，NOAA氣象衛(wèi)星可以每天至少兩次對地面同一地區(qū)進行觀測，Meteosat每30 min獲得同一地區(qū)的圖像。

3)數(shù)據(jù)的綜合性與可比性。遙感探測能周期性、重復(fù)地對同一地區(qū)進行對地觀測，動態(tài)反映地面事物的變化，這有助于人們通過所獲取的遙感數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)并動態(tài)地跟蹤地球上許多事物的變化。同時，研究自然界的變化規(guī)律。獲取的數(shù)據(jù)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(qū)的遙感數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)綜合地展現(xiàn)了地球上許多自然與人文現(xiàn)象，宏觀地反映了地球上各種事物的形態(tài)與分布，真實地體現(xiàn)了地質(zhì)、地貌、土壤、植被、水文、人工構(gòu)筑物等地物的特征，全面地揭示了地理事物之間的關(guān)聯(lián)性。

4)信息量豐富。通過遙感技術(shù)獲取信息的手段多，信息量大，根據(jù)不同的任務(wù)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(nèi)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(jīng)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(shù)可方便及時地獲取各種寶貴資料，節(jié)約了成本。

3 遙感技術(shù)在寧波規(guī)劃監(jiān)察中的應(yīng)用實踐

近年來，寧波市城市建設(shè)蓬勃發(fā)展，城鄉(xiāng)面貌日新月異，早在2005年伴隨著現(xiàn)代遙感技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，遙感數(shù)據(jù)具有的信息豐富、準(zhǔn)確、實效性強等突出特點，使之成為城市規(guī)劃中一種重要的潛在的數(shù)據(jù)源。早在2003年，住建部就著手開始了利用衛(wèi)星遙感技術(shù)輔助規(guī)劃行政主管部門完成督察工作，監(jiān)測的主要內(nèi)容為城市發(fā)展方向及用地規(guī)模，城市綠線、藍線、紫線、黃線的保護情況，城市各類建設(shè)用地變化情況等。寧波市作為單列城市同時是國務(wù)院審批總體規(guī)劃的城市之一，于2008年正式加入到規(guī)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(xiāng)規(guī)劃監(jiān)測的技術(shù)流程。生產(chǎn)技術(shù)流程主要包括四個環(huán)節(jié):影像預(yù)處理、影像配準(zhǔn)、信息提取和專業(yè)分析。影像預(yù)處理主要是對輸入的二級產(chǎn)品進行處理，生產(chǎn)出三、四級產(chǎn)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(zhǔn)工作是建立圖像之間的對應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)生多時相遙感影像數(shù)據(jù)和城鄉(xiāng)規(guī)劃專題數(shù)據(jù)。信息提取主要包含兩個方面:a.探索城鄉(xiāng)建設(shè)目標(biāo)計算機識別方法，對城鄉(xiāng)建設(shè)目標(biāo)進行信息提取，構(gòu)建城鄉(xiāng)建設(shè)專題信息庫;b.探索城鄉(xiāng)目標(biāo)變化檢測方法，提取城鄉(xiāng)建設(shè)目標(biāo)變化信息，構(gòu)建城鄉(xiāng)建設(shè)變化專題信息庫。專業(yè)分析是對城鄉(xiāng)建設(shè)現(xiàn)狀和城鄉(xiāng)建設(shè)目標(biāo)變化信息進行綜合分析，對城鄉(xiāng)規(guī)劃的審批，監(jiān)督管理以及實施評估管理提供技術(shù)支撐，具體業(yè)務(wù)流程圖見圖1。

圖1 城鄉(xiāng)規(guī)劃遙感輔助監(jiān)測業(yè)務(wù)流程

2)規(guī)劃動態(tài)監(jiān)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(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)互相疊加，從而形成兩期影像數(shù)據(jù)對比，以及現(xiàn)狀用地與規(guī)劃用地的對比。以2010年第3期規(guī)劃督察為例，經(jīng)兩期衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)比對，提取變化圖斑共344個，圖斑面積共955 ha。

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

針對不同監(jiān)測對象，依據(jù)項目監(jiān)測的重點內(nèi)容，對監(jiān)測對象進行分類，制定有效的篩選原則，并根據(jù)這些原則，再確定一些重點圖斑用以實地核查。經(jīng)過實地核查的動態(tài)監(jiān)測信息作為動態(tài)監(jiān)測成果數(shù)據(jù)并提交相應(yīng)的分析報告，上報規(guī)劃行政主管部門，由規(guī)劃行政主管部門進行核查結(jié)果復(fù)審，并依法進行處理。

4 結(jié)語

實踐證明，在監(jiān)測中所采用的遙感數(shù)據(jù)分辨率越高，對地物識別分析的準(zhǔn)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(shù)據(jù)基本都是國外的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，商業(yè)經(jīng)營基本處于壟斷經(jīng)營，價格高昂，數(shù)據(jù)采集任務(wù)常常得不到保證，希望今后加大國內(nèi)的自主衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源的研發(fā)水平。

經(jīng)過近幾年規(guī)劃督察工作的有力開展，城鄉(xiāng)規(guī)劃制定實施的監(jiān)督工作取得了較大程度的提高和加強，總結(jié)經(jīng)驗，完善監(jiān)測結(jié)果的處理方法，逐步實現(xiàn)違章問題快速發(fā)現(xiàn)和及時處理的監(jiān)督機制，有效遏制違法建設(shè)苗頭，進一步促進了陽光規(guī)劃審批，維護了城市總體規(guī)劃的嚴(yán)肅性和權(quán)威性。

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