【摘要】城市粗放型管理難以滿足現(xiàn)代人們的實(shí)際需求，在數(shù)字化背景下，急需加快城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的速度，構(gòu)建數(shù)字化城市，以此推動(dòng)我國(guó)城市的進(jìn)步與發(fā)展。高分遙感技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括數(shù)據(jù)時(shí)效性、信息量豐富、高空間分辨率、高清晰度等，通過高分遙感技術(shù)的使用，能夠確保地物光譜信息搜集的全面性和精準(zhǔn)性。同時(shí)，還可以獲取到更多的細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，包括地物紋理、形狀、結(jié)構(gòu)等，使相關(guān)技術(shù)人員能夠掌握和觀察狹小空間尺度中的細(xì)節(jié)問題，以及地表變化情況。針對(duì)此內(nèi)容，文中深入分析高分遙感技術(shù)在城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】高分遙感技術(shù)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；空間分辨率；數(shù)據(jù)模型；遙感制圖

【中圖分類號(hào)】TU198 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0064-03

0 引言

城市是一個(gè)龐大的時(shí)空協(xié)同系統(tǒng)，由諸多復(fù)雜的要素組合而成。在城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型應(yīng)用與建設(shè)的過程中，空間信息是最為關(guān)鍵的一項(xiàng)基礎(chǔ)信息，伴隨著快速發(fā)展的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)，在推動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型城市公共信息服務(wù)、保護(hù)環(huán)境、城市建設(shè)、有效使用資源等方面，面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)，不僅需要在空間尺度中全方位整理和收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，還需要在特定的場(chǎng)景或者是地點(diǎn)，對(duì)城市要素的變動(dòng)、趨勢(shì)、分布態(tài)勢(shì)、空間位置進(jìn)行實(shí)時(shí)掌握和監(jiān)測(cè)。

1 城市遙感應(yīng)用現(xiàn)狀

近二十年來，我國(guó)在城市遙感領(lǐng)域取得顯著成就。如今，我國(guó)已經(jīng)建立起更加靈活的機(jī)載遙感應(yīng)用體系，同時(shí)衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)體系也實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行[1]。例如，某省借助衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對(duì)城鎮(zhèn)發(fā)展的生態(tài)格局進(jìn)行了精確判斷；某市在制定2030年未來城市空間組織結(jié)構(gòu)的規(guī)劃時(shí)，也利用到衛(wèi)星遙感信息和數(shù)據(jù)[2]。這些實(shí)踐案例，充分展示出我國(guó)在城市遙感領(lǐng)域的不斷進(jìn)步與成就。

2 城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型高分遙感應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 高空間遙感特性數(shù)據(jù)獲取范圍廣泛

起初，高空間分辨率主要的使用價(jià)值是收集地理空間信息、經(jīng)濟(jì)信息[3]。現(xiàn)階段，印度的IRS衛(wèi)星、美國(guó)的IKONOS等衛(wèi)星、法國(guó)的SPOT衛(wèi)星、日本的ALOS衛(wèi)星等，都是常用的高空間分辨率衛(wèi)星，0.5 m是空間分辨率能夠達(dá)到的最高值[4]。

城市高度集中了諸多要素，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、資源以及人口等，在開展城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的過程中，需要高度重視城市內(nèi)部的各種細(xì)節(jié)。在有限分辨能力的影像下，傳統(tǒng)的遙感影像難以對(duì)各種較小尺寸的地物進(jìn)行準(zhǔn)確分辨，例如，小溪、草地、住宅區(qū)、道路、橋梁和一般建筑物等。而高分辨率遙感影像技術(shù)能夠獲取到高清晰度的地表景觀細(xì)節(jié)、紋理、結(jié)構(gòu)信息等，遠(yuǎn)高于相同面積中低分辨率數(shù)據(jù)。即便在空間尺度較小的條件下，高空分辨率遙感影像也能夠清楚地監(jiān)測(cè)人為活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響、大比例尺遙感制圖和地表細(xì)節(jié)變化等，市場(chǎng)前景較為樂觀。在城市諸多方面中，如更新地形圖、城市規(guī)劃、城市生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和數(shù)字化管理等方面，已經(jīng)證實(shí)了高分辨率遙感影像的使用價(jià)值[5]。

2.2 高光譜遙感特性信息提取精度高

城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，高分遙感的應(yīng)用展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。其中，高光譜遙感特性尤為突出，能夠更精細(xì)地調(diào)查城市資源環(huán)境要素。具體來說，高光譜遙感在城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中的應(yīng)用特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1） 高光譜遙感以其高光譜分辨率特性，能夠獲取地物連續(xù)且精細(xì)的光譜曲線。使城市中的各類資源環(huán)境要素，如水體、植被、土壤等，都能夠被精確識(shí)別和分類。通過對(duì)這些光譜信息的分析，可以更加準(zhǔn)確地了解城市資源環(huán)境的分布、狀態(tài)和變化。

（2） 高光譜遙感能夠基于地物在特定波長(zhǎng)處的發(fā)射和反射強(qiáng)度，對(duì)同一種地物的不同種類進(jìn)行區(qū)分。這一特性在城市資源環(huán)境要素的調(diào)查中尤為重要。例如，在城市綠化建設(shè)中，高光譜遙感可以區(qū)分不同種類的植被，為城市綠化規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

（3） 高光譜遙感還能對(duì)城市的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行定量評(píng)估。通過對(duì)城市植被的光合有效輻射、地表溫度等參數(shù)的估算，評(píng)估出城市的生態(tài)健康狀況，為城市環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展提供決策支持[6]。

2.3 高時(shí)間遙感特性信息獲取速度快

在多時(shí)相分析應(yīng)用能力和遙感系統(tǒng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)能力評(píng)價(jià)中，時(shí)間分辨率是最為關(guān)鍵的指標(biāo)，其主要是指展開鄰近兩次遙感于同一個(gè)區(qū)域之中，而后對(duì)時(shí)間最小間隔進(jìn)行觀測(cè)。隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程和數(shù)字化轉(zhuǎn)型速度的加快，城市開始朝著周邊地區(qū)拓展空間范圍，隨之改變了城市內(nèi)部結(jié)構(gòu)，通過高時(shí)間分辨率遙感的使用，能夠獲取動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)科學(xué)規(guī)劃城市發(fā)展信息和數(shù)據(jù)，便于更好地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型情況。在高分遙感方面，可以創(chuàng)建具有時(shí)序性的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，多模態(tài)時(shí)空數(shù)據(jù)模型如圖1所示，便于更好地對(duì)城市發(fā)展演變和數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持[7]。

3 城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型高分遙感應(yīng)用模式分析

3.1 城市高分遙感信息提取和預(yù)處理

高分遙感信息提取主要是從高分辨率遙感影像中識(shí)別并分離出感興趣的目標(biāo)或信息。這通常涉及一系列復(fù)雜的技術(shù)和方法，包括圖像分割、特征提取、分類等。在城市環(huán)境中，高分遙感信息提取的目標(biāo)可能包括建筑物、道路、植被、水體等不同類型的地物。通過提取這些信息，可以深入了解城市的空間結(jié)構(gòu)、功能布局以及環(huán)境狀況。為實(shí)現(xiàn)高效準(zhǔn)確的信息提取，通常會(huì)結(jié)合使用多種遙感技術(shù)，如光譜分析、紋理分析、形狀分析等。

預(yù)處理高分遙感數(shù)據(jù)中預(yù)處理是遙感信息提取之前的重要步驟，旨在消除或減弱遙感影像中的噪聲、畸變等不利因素，提高影像的質(zhì)量和可用性。預(yù)處理高分遙感數(shù)據(jù)涵蓋多個(gè)步驟如圖2所示，在實(shí)際工作中，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇流程。

3.2 城市高分遙感信息提取和業(yè)務(wù)承載

城市高分遙感業(yè)務(wù)承載是指將高分遙感信息應(yīng)用于實(shí)際業(yè)務(wù)中，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)價(jià)值的過程。通常涉及諸多方面，包括數(shù)據(jù)處理、信息服務(wù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用等。在數(shù)據(jù)處理方面，需要對(duì)獲取的高分遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、解譯和分析，提取出有用的信息，這需要專業(yè)的技術(shù)和設(shè)備支持，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在信息服務(wù)方面，可以通過建立遙感信息服務(wù)平臺(tái)，將處理好的遙感信息以可視化的方式展示給用戶，并提供查詢、分析等功能。在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，高分遙感信息可以廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源管理、災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域。例如，在城市規(guī)劃中，可以利用遙感信息提取出的城市建筑和道路信息，進(jìn)行城市空間布局的優(yōu)化。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，可以利用遙感信息監(jiān)測(cè)城市空氣質(zhì)量、水體污染等情況。在災(zāi)害預(yù)警中，可以利用遙感信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)并預(yù)警自然災(zāi)害等[8]。

3.3 城市高分遙感數(shù)字化業(yè)務(wù)應(yīng)用模型構(gòu)建和服務(wù)

在模型構(gòu)建方面，城市高分遙感數(shù)字化業(yè)務(wù)應(yīng)用模型主要基于遙感數(shù)據(jù)的獲取、處理和應(yīng)用。首先，通過衛(wèi)星、無人機(jī)等遙感平臺(tái)獲取城市區(qū)域的高分辨率遙感數(shù)據(jù)。然后，利用專業(yè)的遙感圖像處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、特征提取和信息分類，生成各類專題數(shù)據(jù)和產(chǎn)品。最后，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，構(gòu)建相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用模型，如城市規(guī)劃模型、環(huán)境監(jiān)測(cè)模型、災(zāi)害預(yù)警模型等。這些模型能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市資源的精細(xì)化管理和監(jiān)測(cè)，為城市規(guī)劃和決策提供科學(xué)依據(jù)。

在服務(wù)方面，城市高分遙感數(shù)字化業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)主要面向政府部門、企事業(yè)單位和公眾用戶。相關(guān)部門可以利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行城市規(guī)劃、國(guó)土資源管理、環(huán)境保護(hù)等工作。企事業(yè)單位可以利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作。公眾用戶則可以通過遙感信息服務(wù)平臺(tái)獲取城市環(huán)境、交通狀況等實(shí)時(shí)信息，提高生活品質(zhì)。

城市基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃是城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要工作之一，如今環(huán)境治理工作得到國(guó)家的高度重視，構(gòu)建城市高分遙感數(shù)字化業(yè)務(wù)應(yīng)用模型能夠更好地對(duì)城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善，強(qiáng)化排放各類污染物質(zhì)的管理和控制力度，還能夠科學(xué)規(guī)劃各類綠色植物以及運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、城市綠地等設(shè)施。

4 城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型高分遙感應(yīng)用前景分析

高分遙感為城市規(guī)劃提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。通過獲取高分辨率的遙感影像，可以準(zhǔn)確提取城市地表的各類信息，包括建筑物、道路、綠地等。這些信息可以用于城市空間布局的優(yōu)化、交通網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)以及城市功能的劃分等方面，為城市規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。其次，高分遙感將在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。利用遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城市的環(huán)境質(zhì)量，包括空氣質(zhì)量、水體污染、植被覆蓋等。這有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境問題，采取有效的措施進(jìn)行治理，保障城市的可持續(xù)發(fā)展。此外，高分遙感還可以應(yīng)用于城市災(zāi)害預(yù)警和應(yīng)急管理方面。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城市的地表變化，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，如地震、滑坡等。同時(shí)，在災(zāi)害發(fā)生后，高分遙感可以快速獲取災(zāi)區(qū)的影像數(shù)據(jù)，為救援和重建工作提供決策支持。最后，隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的不斷發(fā)展，高分遙感將與這些技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和互通。這將進(jìn)一步提高遙感數(shù)據(jù)的處理效率和應(yīng)用水平，推動(dòng)城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展[9]。

5 結(jié)語

高分遙感技術(shù)在城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。該技術(shù)通過提供高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，為城市規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)和災(zāi)害預(yù)警等提供有力支持。然而，高分遙感的應(yīng)用仍面臨數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性和數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)化等挑戰(zhàn)。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，期待高分遙感在城市數(shù)字化轉(zhuǎn)型中扮演更加重要的角色，推動(dòng)城市可持續(xù)發(fā)展。通過加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、數(shù)據(jù)共享和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，高分遙感將為城市的繁榮與進(jìn)步注入新的動(dòng)力。

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[作者簡(jiǎn)介]蘭丹丹（1985—），女，廣西都安人，大學(xué)本科，研究方向：測(cè)繪工程。