遥感技术在城市规划中的应用.docx
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遥感技术在城市规划中的应用
目录
中文摘要I
ABSTRACTII
1绪论1
2遥感技术与遥感数据1
2.1遥感技术的发展历史与特点1
2.1.1遥感技术的发展历史1
2.1.2遥感技术的特点2
2.2遥感图像及其处理方法3
2.2.1遥感图像的分类及特点3
2.2.2遥感图像的处理方法4
2.3遥感图像的判读7
2.4遥感技术是建立和更新城市地理信息系统数据库的主要手段9
3遥感技术在城市规划中的技术优势10
3.1常规技术存在的问题10
3.2遥感技术的技术优势11
4遥感技术在城市规划中的应用12
4.1遥感技术在城市用地调查中的应用12
4.2遥感技术在城市水域调查方面的应用15
4.3遥感技术在城市交通道路及状况的调查应用17
5遥感技术在城市规划中的应用过程18
6遥感技术的应用现状以及存在的限制性因素20
6.1遥感技术的应用现状20
6.2遥感技术存在的限制性因素21
7遥感技术在城市规划中的应用前景21
致谢23
参考文献24
遥感技术在城市规划中的应用
摘要
遥感技术是在不直接接触的情况下，对目标物或自然现象进行远距离感知的一门探测技术。
随着遥感技术的发展，快速、准确、实时地获取地理环境状况及其变化的周期性数据已经实现，同时计算机数据处理系统的完善和地理信息系统的综合，使海量卫星图像数据的处理、检索和存储变得快速而有效，在图像的压缩变换和信息提取方面更具有优越性。
利用遥感技术进行城市的动态监测，可以利用获得的遥感影像数据与城市原有数据进行对比，分析比较城市规划建设中存在的情况和问题，以便能够在规划城市时获得足够的资料。
遥感技术具有的宏观性，实时性等特点，使得获取的数据更可靠，城市的规划与发展也愈加依赖于遥感技术。
遥感技术在未来与城市规划中的结合应用将有重大的发展前景。
关键词遥感城市规划动态监测
APPLICATIONOFREMOTESENSINGTECHNOLOGYINCITYPLANNING
ABSTRACT
Remotesensingtechnologyisadetectiontechnologythatinnotdirectlycontactwiththecase,distantperceptiontheobjectornaturalphenomenon.Withthedevelopmentofremotesensingtechnology,rapidlyandaccurate,real-timeaccesstothestateofthegeographicalenvironmentanditschangesinthecyclicaldatahasbeenachieved,atthesametime,thecomputerdataprocessingsystemimprovementandcomprehensivewithgeographicinformationsystem,themassofsatelliteimagedataprocessing,retrievalandstoragebecomequicklyandefficiently,moreadvantagesinimagecompressiontransformationandinformationextraction.Theuseofremotesensingtechnologyforthedynamicmonitoringofthecity,youcanusetheremotesensingimagedataobtainedwiththecity'soriginaldatawerecompared,thesituationandproblemsthatexistintheanalysisandcomparisonofurbanplanningandconstruction,inordertobeabletogetenoughinformationintheplanningcity.Macro,real-timecharacteristicsofremotesensingtechnology,makingthedataobtainedismorereliable,thecity'splanninganddevelopmenthasbecomeevenmoredependentonremotesensingtechnology.Thecombinedapplicationofremotesensingtechnologyinthefutureofurbanplanningwillhavesignificantprospectsfordevelopment.
KEYWORDSremotesensing,cityplanning,dynamicmonitoring
1绪论
土地资源是一种不可再生资源，随着近几年的社会快速发展，国民经济得到持续快速发展，城市的发展也发生翻天覆地的变化，城市土地成为一种紧缺的资源，城市向外扩张速度较快，导致许多规划建设不合理的存在。
城市的规划建设是一项系统性工程，涉及面较宽，必须考虑到城市的经济、人口、环境等诸多方面，因此在规划的前阶段就要综合考虑各个方面可能导致的结果，从而建立一项合理的规划方案。
在过去的规划中，往往对缺乏实际情况的了解，依赖历史的规划模型和决策方法，这就导致规划不切合实际。
遥感技术与城市规划的合理结合与应用，使得在规划前可以准确获得规划区的遥感数据，能够根据获取的资料从实际情况出发，规划设计出符合城市迫切需要的一套规划方案，既能城市的发展又不会导致后续问题的产生。
遥感技术所具有的宏观性、实时性、动态性等特点能够很好地帮助规划设计的进行。
2遥感技术与遥感数据
2.1遥感技术的发展历史与特点
2.1.1遥感技术的发展历史
遥感技术是在不直接接触物体的情况下，对目标物或者自然现象进行远距离探测感知的一门科学技术。
遥感技术是在1858年世界上出现第一张航空相片后，随之而出现的航片判读技术即是其最初模型。
在当时的社会缓慢发展历程中，遥感技术基本上处于原地踏步，在将近一个世纪的发展中，人类在遥感技术上的进步也仅限于航片的处理技术上，航空摄影测量的理论和光学机械模拟测图仪器也随之慢慢地发展起来，并逐渐呈现完善的状态。
在1956年世界上第一颗人造地球卫星发射成功之后，遥感技术就呈现出了蓬勃发展的姿态，人造卫星的成功发射为遥感技术的发展奠定了基础，使得远距离获取目标物的信息成为可能。
同时人们了解到利用卫星摄影探测范围广，采集数据速度快，能够在短时期内进行重复观测，能够实时动态的反应地面事物的变化，进而有利于对地面进行地表的动态变化监测。
航片的处理技术和计算机的应用技术在现在得到快速发展的，传感器技术也随之快速的发展，这样几种技术就会促进遥感技术的迅速发展，多光谱扫描仪、成像光谱仪、多频段频谱仪、TM专题制图仪、ETM+增强型专题制图仪、热红外传感器和雷达成像仪的出现，这些传感器的出现使获取信息利用的电磁波谱的波长范围就扩大了很多，以至于使得显示物体波谱信息的能力更强，现在出现的有些传感器所拥有的能力已经达到了全日时、全天候作业的模式，使用这些传感器得到的图像拥有的信息更加丰富，而且得到的图像信息能够被很好的传输到地面，从而能够得到很好地处理，因此这就更适应了现代社会发展的需求，遥感技术的发展就更加显得为社会需要。
遥感技术作为一门对地面进行观测的信息采集技术，在当代获得高速发展，它的出现和发展并非偶然，它是人们对自然认知的需求和渴望，人们利用它的技术优点进行对未知世界的探索，从而获得人们所想认知的世界的各种信息，为进一步对未知世界的探索提供了最基础的信息。
遥感技术利用机载和星载的各种传感器设备来获取所要了解的地球上各个区域的图像信息，利用信息分析技术和航片处理技术对得到的图像进行全方位处理和分析，通过对目标对象的空间位置、几何形状、自然属性等信息的分析和处理，得到的这些信息就构成了所谓的空间数据来源。
遥感技术的实时性、动态性、多源性以及宏观性使得获取的数据同样具有可靠的分析作用。
因为遥感数据的获取是通过传感器获得，传感器的搭载平台是遥感平台，根据遥感平台的不同我们所获得信息的用途就有很大的区别，根据我们所需要的信息选择适合的平台，这些都是其他技术手段所不可比拟的。
我们可以利用遥感技术获取各种不同的地理信息，为以后的规划和建设提供了最原始最基础的数据。
2.1.2遥感技术的特点
遥感技术的高速发展使得人们对遥感数据的依赖性增强，在城市规划建设、环境和灾害检测、地质调查等多方面与遥感的结合应用更加紧密。
遥感技术能够这样迅猛的发展也是其特点所决定的，遥感技术的主要特点有：
（1）由于所探测的范围较广，所得到的数据资料也是大范围的。
遥感技术利用的传感器是通过搭载平台搭载的，其具有很高的高度，一般在240KM以上，因为具有的很高的高度，这样就可以在空中对地面很大范围的面积进行观测，卫星的运行速度较快使得采集数据的速度也是很快，并且能够在很短时间内进行对地观测，从而能够及时有效的得到所需要的地理信息数据。
通过遥感所获得这些数据既拓宽了人们的视觉空间，也为人们对地面事物的宏观情况有了一定情况的了解，为以后进行的自然研究和规划建设奠定了良好的条件。
（2）通过遥感获得的数据具有实时性、动态性的特点。
由于遥感卫星运动速度快，运行周期短，所以能够周期性的对同一地区地面事物进行观测，通过比较同一地区各个不同时期获得的遥感图像，就可以动态反应出地面事物的变化，进而可以对必要的地方进行动态监测。
这在城市规划建设、自然灾害监测、环境污染监测等方面具有很重要的意义[1]。
（3）通过卫星图像获得数据具有综合性、多源性等特点。
遥感卫星不比人工的智能，它不能够按照人们的思想及需求去获取信息，通过遥感卫星进行对地观测，它所获取的是观测范围内同一时期的各种地理信息，这些地理信息数据综合反应了各种事物的形态与分布，真实具体的体现了地质、地貌、土壤、植被、水文人工构筑物等地物的特征，全面的揭示了地理事物之间的关联性。
人们再根据所获得的信息进行处理和分析，把需要的信息提取出来，作为最基础的数据资料为以后做准备。
（4）通过遥感获取数据的方法多，获取信息所受限制少。
遥感通过收集电磁波谱来判断地物目标和自然现象，由于物体种类、特征和环境条件的不同，不同的物体具有完全不同的电磁波反射或发射辐射特征。
在获取遥感数据的时候可以根据物体的不同选择不同波段的电磁波谱和不同类型的传感器。
例如，用红外波段的远红外波可以探测波长在6～15μm的物体，使用TM专题制图仪可以探测7个波段的物体。
同时，由于遥感可以在各中地理环境下进行探测，受到的限制小，所以在一些不适宜人类到达的地方遥感成为获取信息的首要选择，也为以后继续进行的探测提供了重要资料。
2.2遥感图像及其处理方法
2.2.1遥感图像的分类及其特点
地物的光谱特性一般是以图像的形式记录下来的，地面地物发射或者反射的电磁波信息经过地球大气到达遥感传感器，传感器根据地物对电磁波的反射强度不同而已不同的亮度显示在遥感图像上。
遥感传感器记录地物电磁波的形式有两种，一种以胶片或者其他的光学成像载体的形式，另一种是以数字形式记录下来的，也就是所谓的光学图像和数字图像的方式记录地物的遥感信息[2]。
遥感图像可以通过对地表地物的摄影或扫描获得，获得的遥感图像信息量大，通过对遥感图像进行处理和分析就可以得到所需要的地物信息。
遥感图像的表现形式主要有光学图像和数字图像两种形式。
遥感图像的光学图像可以看成是一个二维的连续的光学密度函数，而数字图像则看成是一个二维的离散的光学密度函数。
光学图像和数字图像又可以进行相互转换，使得图像的信息就能够更好的为人们所得到。
光学图像又有多波段影像和彩色合成影像。
多波段影像是利用具有多个不同波段的传感器对同一地区的地物进行一次同步观测，从而得到多个波段不同的遥感影像。
多波段影像获得的数据信息量大，波谱分辨率高，并且通过图像增强技术获得合成图像，大大提高了对地物的识别能力。
彩色合成影像技术是利用彩色合成技术将利用多波段获得的黑白遥感影像合成为彩色遥感图像的一种处理技术，其合成的方法主要有两种，直接使用光学转换方法和使用计算机数字处理技术。
根据利用合成技术得到的影像的色彩与实际景物的自然彩色的关系，可以分为真彩色影像和假彩色合成影像，真彩色影像是能够真实具体的反映出原来地物具有的色彩的影像，它的获得是通过利用彩色感光胶片进行拍摄，但是也可以使用色彩合成技术进行合成；假彩色合成影像是利用彩色合成技术获得的非真彩色影像。
目前，假彩色合成影像被广泛应用到地质调查、制作专题图、地学研究和环境监测等方面。
2.2.2遥感图像的处理方法
通过对遥感图像的分析和处理就可以得到遥感信息，遥感图像的处理方法有很多，包括图像的镶嵌、纠正、融合、信息增强、波段比值、监督与菲监督分类、主成分分析、小波分析、人工神经网络等方法，总的目的是有效地突出图像的光谱信息及空间处理信息[3]。
遥感图像的镶嵌就是在我们需要将不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含所有信息的遥感图像时，将我们所需要的不在同一图像文件上的遥感图像信息区域合并在一起在的技术。
利用镶嵌的方法我们可以获得更大范围的地物图像，因为参与镶嵌的图像可以是在不同时间的使用同一传感器获得的，也可以是在不同时间使用不同传感器获得的图像，但是最重要的一点就是将要进行的镶嵌的图像之间必须要有一定的重叠度。
进行数字图像镶嵌的关键技术就是将多幅不同的图像在几何上连接在一起在，并且要保证拼接后的图像具有相同的反差，没有明显的接缝。
遥感图像的融合技术是指在规定的地理坐标系中，利用多源遥感图像按照一定的数学算法，生成新的遥感图像的过程。
遥感图像的融合具有提高空间分辨率、改善配准精度、增强影像特征、改善图像分类等重要作用，并且能够弥补多时相图像的诸多缺陷。
遥感图像的融合可以分为若干层次，一般可以分为像素级、特征级和决策级。
图像融合技术首先要求的就是多源图像具有精确的配准，当两幅图像的分辨率不一致时，可以要求利用重采样以保持一致；然后就是将图像按照某种可逆的变换方式分解成不同级的子图像。
遥感图像的融合算法有很多，有加权融合、基于IHS变换的图像融合、基于主分量变换的图像融合、乘积变换融合、比值变换融合、基于小波变换的图像融合等融合方法。
遥感图像的增强是数字图像处理的最基本内容，增强的目的就是为了特定的目的，强调突出遥感影像中的某些重要信息，同时也消除或者消弱了不需要的信息，通过这种方法对图像的处理，使得遥感图像更是容易判读。
遥感图像增强的实质就是增强了需要信息与不需要信息之间的反差，用这种方法是不会增强原图像的图像信息，反而有时会削弱有用的信息。
目前常用的遥感图像的增强处理技术有空间域和频率域的处理。
空间域的处理主要是指通过直接的数学运算对图像进行分析以得到需要增强的有用信息的效果。
频率域主要是指将空间域图像首先变换成频率域图像，然后再对频率域图像的频谱进行分析处理，从而达到增强图像中有用信息的效果。
遥感图像增强的主要方法有对比度变换扩展、空间滤波、图像运算和多光谱变换等，通过增加色彩提高图像目视效果也同样是图像增强的方法之一。
对比度变换扩展是指根据图像的亮度值变化范围不同而得出对比度的大小的不同，对比度大的可以反映出图像的亮度值变化范围大，因此目标地物就可以被很容易的识别，而亮度值变化范围小的目标因为对比度较小所有就与分析背景难以区别出来，所以被识别的可能性就会很小。
对比度扩展的主要方法有线性变换、非线性变换和直方图调整等不同方法。
空间滤波技术的基本思路有三条：
（1）提取原始遥感图像的边缘信息，进行加权处理，然后与原始遥感图像进行叠加；
（2）把原始遥感图像中的模糊成分信息提取出来然后进行加权处理，然后与原始遥感图像进行叠加计算；（3）根据对原始遥感图像的分析，选定出某一特定函数进行加权处理，使得到的新图像具有平滑的效果。
在进行加权运算时，往往采用的是空间卷积技术，也就是在原始图像上移动“活动窗口"，逐块地进行局部加权运算。
遥感图像的几何纠正处理是遥感图像信息处理过程中的一个非常重要的环节，在对来自不同的空间分辨率、不同的光谱分辨率和不同时相的多源遥感数据图像进行分析处理时，必须保证不同数据源之间具有一定的几何一致性，从而进行图像间的几何配准。
遥感图像的几何处理包括两个层次，遥感图像的粗加工处理和遥感图像的精加工处理。
遥感图像的粗加工处理也称为粗纠正，它所做的就是系统的误差改正。
当已知图像的构像方式时，就可以把与传感器有关的测定的校正数据带入构像公式对原图像进行几何校正，传感器测定的数据包括外方位元素等数据。
例如，利用多光谱扫描仪MSS得到的遥感图像，经过系统噪声、几何纠正和分幅标记，MSS成像公式为：
对图像进行纠正就需要得到成像时投影中心的大地坐标
扫描仪姿态角以确定旋转矩阵A，扫描角θ以及焦距f。
（1）投影中心坐标的测定和解算；
（2）传感器姿态角的测定；（3）扫描角θ的测定。
通过粗加工处理对传感器内部畸变的改正很有效果，但是也有不好的地方就是，处理后的图像仍然具有很大的残差，因此必须对遥感图像做进一步处理。
遥感图像的精纠正是指为消除图像中的几何变形而产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像而进行的纠正。
同样的，精纠正包括两个环节，像素坐标的变换和对坐标变换后的像素亮度值进行的重采样。
遥感图像的精纠正过程包括：
（1）根据图像的成像方式确定图像坐标和地面坐标之间的数学模型；
（2）根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变换参数，进行精度评定。
（3）对原始图像进行几何变换计算，像素亮度值重采样。
目前所用的遥感图像的精纠正方法有多项式法、共线方程法和有理函数模型法等。
2.3遥感图像的判读
遥感图像成图时，由于受到各种因素的影响，图像本身的几何形状与其对应的地物形状往往具有一定的差别，在实际分析中为了准备分析地物特性，就要对这些变形进行处理，对遥感图像进行校正。
遥感图像的几何变形是指得到的图像与原始图像的各种地物的几何位置、几何形状、尺寸、方位等几何特征与在规定的参考系统中表达要求不一致时所产生的变形。
在研究遥感图像的几何变形前首先要确定一个规定的图像投影的参照系统。
遥感图像的判读是指对遥感图像上的各种地物特征进行的综合分析、比较、推理和判断，最后提取出我们所需要的遥感图像信息。
传统的判读方式采用的是目视判读，这是一种人工提取信息的方法，凭借着丰富的经验、扎实的专业基础和有关的一切资料，通过判读者的分析推断，提取出对我们有用的信息。
而现在利用的是利用计算机通过一定的数学方法来进行提取信息，但是必须首先在计算机中建立知识库，将遥感数据和其他资料建立数据库，计算机运用正向或者反向推理等方式进行解译并作出决策[4]。
但是由于目视判别的准确性以及方便性，目视判读仍在大量使用，并在将来还可能继续使用。
目视判读的方法主要是根据景物特征和地物的判读标志进行判读，景物特征包括光谱特征、空间特征和时间特征。
各种不同的地物具有各自不同的波谱特性，因此其显示出来的光谱特征也就不尽相同，因此这就可以作为判读标志之一。
遥感图像上的景物的时间特征是以光谱特征和空间特征的变化而表现出来的。
传统的目视判读由于其具有的诸多优点仍在被大量使用。
航空像片目视判读的方法是凭借人眼的观察或利用简单的光学仪器（立体镜、放大镜等）对遥感像片进行处理和分析，从而获取人们所需要的各种地面地物信息的过程。
航空像片的质量和判读人员的专业水平与判读经验在很大程度上能够决定航空像片的目视判读效果。
因此，专业知识越丰富，判读经验越多，其遥感影像的判读效果就越好。
目视判读的过程一般包括判读前的准备工作、室内判读、野外校核和成图总结等四个阶段。
（1）判读前准备工作包括资料的收集、工具材料的准备、熟悉判读地区的地理概况、像片图的制作等。
遥感图像航空相片是最重要的资料，根据任务的需要，应该进行收集不同波段、不同比例尺和不同拍摄时间的各种航空像片，同时保证各个像片的说明资料的完整性，还应收集所判读地区的一些地形图，以及相关的专题图和地理文献等，作为判读的依据。
进行像片判读所利用的工具主要有立体镜、放大镜、直尺、比例规、透明聚酯薄膜（或透明纸）等。
在室内判读最好用反光立体镜，野外判读以桥式立体镜为宜。
在进行像片判读前，应阅读熟悉判读地区的地理文献和地图资料，掌握该判读地区的基本地理概况，这会为以后判读工作的进行会带来很大的便利。
由于每张航空像片所包括的地面面积是有限的，为了能够纵观判读地区全部的地物地貌，判读者经常会把所用的单张航空像片进行拼接形成综合的航空像片图。
（2）室内判读是在了解和掌握判读地区的基本地理概况的基础上，根据判读的任务需要和相关学科的特点，制订出统一的分类系统（土地、植被、地貌等分类系统），并选择已知或典型地区进行总结和建立其判读标志，然后进行逐张像片的判读。
在进行单张像片的判读时，一定要根据判读的原则，首先进行宏观的观察，以掌握判读区整体的地物特征，根据先易后难，从浅入深的分析程序，分别辨别出地物的属性，勾画出判读区的范围和边界线，从而绘制出判读的草图。
判读过程中，要注意利用已知资料和基本的辅助工具，对重要的地物和有疑问的地方进行特别的标记，以便在野外校核时进行重点检查。
（3）野外校核同样是遥感像片判读的一个非常重要环节。
在野外校核工作之前，首先要掌握在室内判读得到的拟定路线，在校核过程中把在室内判读得到的结果与实地地物进行实地对照，尤其要对一些有重要特征和持有怀疑的地方，应该详细地进行观察和验证，从而进行修改和弥补在室内判读的不足之处。
野外校核除携带单张像片外，还要带像片略图。
因为像片略图包括的范围大，能在相当大的范围内进行对比判读，同时还能把当地的判读结果与相邻地区的资料进行对比。
（4）在得到判读结果后，还要经过野外的校核，校核合格后就可以将判读结果转绘到准备好的底图上，从而制成专题图件，然后根据任务的要求，编写总结报告。
在进行遥感图像的判读时，要遵循先图外后图内、先整体后局部的原则，在进行判读时不仅要进行多对比对分析的过程，还要认真去判读每一个地物影象。
先图外后图内是指在进行遥感图像判读时不能一味的把注意力放在遥感图上，在仔细分析图上内容的同时，图外信息同样很重要，会对判读产生很大的帮助。
先整体后局部是指在判读前首先整体观察遥感图像的特征，不能在判读时以偏概全导致地理环境要素在空间上的联系被断开，因此要综合分析目标地区与周围环境的关系，减少出现盲目性错误的机率。
进行判读过程中，同样会遇到很多困难，有许多影响景物特征和判读的因素，主要包括地物本身的复杂性、传感器特性的影响以及目视能力的影响。
判读的一般过程大致可分为几个步骤：
（1）发现目标
（2）描述目标（3）识别和鉴定目标（4）清绘和评价目标。
2.4遥感技术是建立和更新城市地理信息系统数据库的主要手段
遥感技术具有实时、动态、经济、信息更新速度快的特点，遥感信息的获取可以为城市科学管理和规划建设提供大量的基础资料，而且这些信息具有极好的同一性，是建立城市地理信息系统的基础数据。
利用遥感技术能够获取城市各种数据，能够对城市现状有整体的了解，为进一步进行城市规划奠定基础。
通过遥感技术获取数据的方法很多，获取的数据类型也很多，在获取过程中可
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