城市總體規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測研究

張聰

沈陽市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司 遼寧沈陽 110004

從城市的可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，采用遙感和計算機技術(shù)等先進的技術(shù)手段快速監(jiān)測和掌控城市建設(shè)情況，保證城市的可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)前我國城市規(guī)劃、建設(shè)、管理領(lǐng)域的一件迫在眉睫的大事，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 遙感影像的預(yù)處理

一般來說，對一個城市采用兩個不同時期的遙感影像進行動態(tài)監(jiān)測，其數(shù)據(jù)預(yù)處理的工作大致分兩步走：

（1）原始影像的配準、校正、融合、鑲嵌、色彩處理；

（2）城市規(guī)劃資料及相關(guān)分析資料與正射航片的配準疊合。

1.1 原始數(shù)據(jù)的配準

影像配準是影像融合的前提和基礎(chǔ)，配準的精度直接影響最終正射遙感航片制作的質(zhì)量，配準是指原始遙感影像的多光譜波段和全色波段的配準，現(xiàn)在高分辨率遙感衛(wèi)星影像比較昂貴，對于連續(xù)監(jiān)測城市來說費用也是個問題，為經(jīng)濟考慮，我們這里采用建議監(jiān)測數(shù)據(jù)的后一期數(shù)據(jù)只賣全色波段，而多光譜數(shù)據(jù)采用上一期存檔數(shù)據(jù)。

1.2 數(shù)據(jù)的融合

影像融合（Merge）就是將同一范圍不同分辨率、不同光譜波段或不同時相的多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理坐標系下，采用融合算法生成一組新的信息的過程。影像融合可分為幾個步驟：融合前處理，融合算法的選取、實現(xiàn)，融合后影像處理和結(jié)果檢查[1-2]。

（1）融合前處理。對糾正、配準后滿足精度要求的全色與多光譜數(shù)據(jù)，融合前還需要對其進行預(yù)處理。一方面，提高全色數(shù)據(jù)的亮度，增強局部反差突出紋理細節(jié)，盡可能降低噪聲；另一方面，對多光譜數(shù)據(jù)進行色彩增強，拉大不同地類之間的色彩反差，突出其多光譜彩色信息。

（2）影像融合。融合影像主要用于信息的提取，要求原始數(shù)據(jù)的處理不得產(chǎn)生光譜扭曲，以利于建立解譯標志，減少判讀的不確定因素；也可用于背景圖制作，要求圖像清晰、色彩鮮艷。

（3）融合后影像處理。融合后影像亮度偏低、灰階較窄，可采用線性拉伸、亮度對比度、色彩平衡、色度、飽和度和明暗度調(diào)整等方法進行色調(diào)調(diào)整。色調(diào)調(diào)整時應(yīng)保留多光譜影像的光譜信息和全色影像的紋理細節(jié)，以便進行變化信息分析。對整個工作區(qū)內(nèi)各景融合影像需進行色調(diào)歸一調(diào)整，以保證整個工作區(qū)的影像數(shù)據(jù)色調(diào)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

（4）融合結(jié)果檢查。檢查融合影像整體亮度、色彩反差是否適度、是否有蒙霧；檢查融合影像紋理及色彩信息是否豐富，有無細節(jié)損失，層次深度是否足夠。

2 城市遙感動態(tài)監(jiān)測的一般步驟

我國大規(guī)模城市規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測工作自2003年啟動開始。目前，己在五年的時間內(nèi)共針對9個城市進行了兩個年度的監(jiān)測，對12個城市進行了一個年度的監(jiān)測，在這五年里，通過借鑒土地資源利用動態(tài)監(jiān)測，以及經(jīng)過不斷的摸索，其工作路線己經(jīng)成形，但是在個別工作步驟上，由于受到技術(shù)條件的限制，還需要不斷的去研究提高，目前正在進行逐步的嘗試和探索。

2.1 方法

城市規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測工作一般的技術(shù)路線是：

（1）數(shù)據(jù)源的準備：包括城市規(guī)劃文本資料、城市總體規(guī)劃圖件資料、DEM或地形圖數(shù)據(jù)、兩期遙感影像數(shù)據(jù)等等。

（2）數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)字正攝遙感影像配準、其他城市規(guī)劃資料圖件的制作等。

（3）分類專題圖的制作：以規(guī)劃資料及其他相關(guān)城市數(shù)據(jù)資料為依據(jù)，以近期DOM影像為參照，制作分類專題圖。

（4）變換信息提?。翰煌瑫r間分辨率的多期數(shù)字正攝影像對比分析，提取變化圖斑。

（5）變化信息屬性獲?。阂罁?jù)圖斑對應(yīng)DOM紋理、規(guī)劃資料對圖斑賦值，圖斑和分類專題圖的疊加。

（6）實地核查：對模糊難辨、違規(guī)違章以及胡建亂建濫用耕地等建筑實地核查。

（7）后期結(jié)果：城市動態(tài)監(jiān)測報告制作和后期事務(wù)的處理。

（8）數(shù)據(jù)庫存儲歸檔。

2.2 建筑物的提取

這里我們采用城區(qū)IKONOS制作的數(shù)字正攝影像來做試驗，通過Canny邊緣檢測算子提取建筑物輪廓邊緣，通過輪廓跟蹤并使用Splitting方法提取直線得到相應(yīng)的直線幾何圖形[3]。采用幾何結(jié)構(gòu)元分析方法，提取圖形中構(gòu)成矩形的基本結(jié)構(gòu)元，根據(jù)結(jié)構(gòu)元合并的準則，通過相應(yīng)算法將各種基本結(jié)構(gòu)元合并成矩形結(jié)構(gòu)。

該方法魯棒性好，運算速度快，提取矩形房屋具有較高的準確率，并且邊界定位精度良好，基本能完成矩形房屋目標的自動檢測，誤檢和漏檢的情況較少。

圖1 建筑物輪廓提取過程圖

3 結(jié)論與討論

本研究通過大量的實驗進行驗證，為了達到城市規(guī)劃動態(tài)監(jiān)測變化信息提取的自動化、快速化，摒棄了常用的面向像素的分類方法，采用了全新的面向?qū)ο蟮姆诸惙椒▽b感影像進行分類分析，并結(jié)合面向?qū)ο蟮姆诸愜浖﨓RDAS、PCI、ENVI針對不同的高分辨遙感影像進行了大量試驗，并形成以下結(jié)論：在監(jiān)測變化圖斑的提取上，目前國內(nèi)外提出過多種算法，而目前各個算法對于現(xiàn)在的高分辨率遙感影像來說，還不能達到完全計算機監(jiān)測變化信息的程度，而采用計算機自動提取加人工判讀，不僅能提高工作效率，而且能夠達到監(jiān)測精度和監(jiān)測目的，對于日后大批的城市監(jiān)測無疑是最有的辦法。