畢業(yè)論文--遙感技術在城市規(guī)劃中的應用

1、<p><b>　　主要內容：</b></p><p>　　遙感技術是一門建立在空間科學、電子技術、光學、計算機技術、信息論等新的技術科學以及地球科學理論基礎上的綜合性技術，在城市規(guī)劃方面應用廣泛。其大綱如下：</p><p>　　1、選題的意義和研究意義</p><p>　?。?）遙感技術的發(fā)展現狀；</p><

2、p>　　（2）遙感技術在城市規(guī)劃中的應用途徑及現狀；</p><p>　?。?）遙感技術在城市規(guī)劃中的應用前景。</p><p>　　2、遙感技術的基礎理論</p><p>　?。?）遙感的定義和特點；</p><p>　?。?）遙感資料源的分析及數據的處理。</p><p>　　3、城市規(guī)劃的思路以及具體實施步

3、驟</p><p>　?。?）城市空間布局信息分析；</p><p>　　（2）城市的變化監(jiān)測。</p><p>　　4、目前遙感資料應用于城市規(guī)劃仍然存在的一些限制因素</p><p>　　5、自己對遙感技術在城市規(guī)劃中的應用的一些建議</p><p><b>　　6、論文結束語</b><

4、/p><p><b>　　基本要求：</b></p><p>　　1.查閱文獻資料不少于15篇（列入參考文獻中），其中外文文獻不少于2篇。根據查閱的文獻資料情況，寫出文獻綜述，字數不少于3000字；翻譯外文文獻一篇，譯文字數不少于3000字，并分別單獨裝訂成冊。</p><p>　　2.第8學期第3周，完成“開題報告”。</p>&l

5、t;p>　　3.論文篇幅2萬字左右。</p><p><b>　　主要參考資料：</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 張占睦,芮杰.遙感技術基礎[M].北京：科技出版社，2007.</p><p>　　[2] 譚建軍，郭國章，喬玉樓等．遙感技術在城

6、市規(guī)劃中應用——以廣州市城市規(guī)劃應用實踐為例[J]．地球化學，1998，(04)，384-390．</p><p>　　[3] Harris R J, Longley P A. New Data and Approaches for Urban Analysis :Modelling</p><p>　　Residential Densities[J].Transactions in G

7、IS,2000,4(3):217-234.</p><p>　　[4] Wald L,Baleynaud J M.Observing Air Quality Over The City of Nantes by Means of Landsat Thermal Infrared Data[J].Int J Remote Sensing,1999,20(5):947-959. </p><p&

8、gt;　　[5] Bjorgo E.Using Very Hige Spatial Reselution Multispectral Satellite Sensor Imagery to monitor Refugee Camps[J].Int J Remote Sensing,2000,21(3):611-616.</p><p>　　[6] 江濤,張傳霞.城市擴展動態(tài)變化的遙感研究[J]遙感信息，1999,

9、（4）:50-53.</p><p>　　[7] 李志忠，楊清華，孫永軍，等. 利用動態(tài)遙感技術監(jiān)測太原市土地變更情況[J].國土資源遙感，1999，（3）:72-76.</p><p>　　[8] 沙晉明，甘淑，王人潮，等.紹興市城鎮(zhèn)用地擴展的遙感監(jiān)測[J].國土資源遙感，1998，（3）:51-55.</p><p>　　[9] 蔡雪雄．關于城市規(guī)劃的思考[J]

10、．經濟問題。2004(7)：20-22．</p><p>　　[10] 吳建平.衛(wèi)星遙感技術在城市規(guī)劃中的應用[J]．遙感技術與應用，2003(1)：52-56．</p><p>　　[11] 張榮華．遙感信息技術在城市規(guī)劃中的應用研究[J]．浙江測繪，2003(2)：40-43．</p><p>　　[12] 何光寶．遙感數字影像在城市規(guī)劃中應用及誤差分析[J].

11、地理空間信息，2003(4)：12-14．</p><p>　　[13] 朱霞．城市規(guī)劃遙感研究——以武漢、上海為例[J]．河南科學，1997(1)：117-119．</p><p>　　[14] 旭東．遙感技術與城市規(guī)劃[J]．城鄉(xiāng)規(guī)劃，2001(1)：45．</p><p>　　[15] 范海生．采用圖像差值法提取土地利用變化信息方法——以攀枝花仁和區(qū)為例[J]

12、．遙感學報．2001(1)：75-81．</p><p>　　[16] 陳晉．基于變化向量分析(CVA)的土地利用／覆蓋變化動態(tài)監(jiān)測(I)——變化閾值的確定方法[J]．遙感學報，2004(4)：259-266．</p><p>　　完 成 期 限： </p><p>　　指導教師簽名： <

13、;/p><p>　　專業(yè)負責人簽名： </p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII

14、</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 遙感1</b></p><p>　　1.2 城市規(guī)劃1</p><p>　　2 研究區(qū)概況1</p><p>　　3 遙感技術和遙感數據的整合分析2</p>

15、<p>　　3.1 遙感的定義2</p><p>　　3.2 遙感技術的主要特點2</p><p>　　3.2.1 獲取信息受限制條件少2</p><p>　　3.2.2 獲取資料范圍廣3</p><p>　　3.2.3 獲取信息的周期短，速度快3</p><p>　　3.2.4 發(fā)展

16、空間較大3</p><p>　　3.2.5 獲取信息的方法多3</p><p>　　3.3 遙感數據的主要特點3</p><p>　　3.3.1 精度高4</p><p>　　3.3.2 多光譜性4</p><p>　　3.3.3 多時相4</p><p>　　3.3.4

17、 數字化4</p><p>　　3.3.5 視野廣4</p><p>　　3.3.6 綜合性5</p><p>　　3.4 遙感的適用范圍5</p><p>　　3.5 遙感數據資料的選擇和研究方法5</p><p>　　4 遙感數據的處理6</p><p>　　4.1

18、數據預處理的一般流程6</p><p>　　4.1.1 幾何精校正6</p><p>　　4.1.2 圖像配準7</p><p>　　4.2 城市規(guī)劃信息提取7</p><p>　　4.2.1 遙感圖像的判讀7</p><p>　　4.2.2 城市規(guī)劃信息提取方法7</p><

19、p>　　4.3 遙感信息提取和結果分析8</p><p>　　5 城市建成區(qū)范圍及空間結構布局12</p><p>　　5.1 城市建成區(qū)范圍12</p><p>　　5.2城市空間布局結構分析13</p><p>　　6 遙感技術在城市規(guī)劃中的應用14</p><p>　　6.1 遙感在城

20、市規(guī)劃中的技術優(yōu)勢14</p><p>　　6.2 遙感技術在城市規(guī)劃中的應用前景15</p><p>　　6.3 遙感技術對規(guī)劃實施情況檢查16</p><p>　　7 遙感數據應用于城市規(guī)劃中存在的限制性因素16</p><p>　　7.1 缺乏專業(yè)人才和專業(yè)技術16</p><p>　　7.1.

21、1 缺乏高分辨率的遙感數據16</p><p>　　7.1.2 規(guī)劃人員缺乏對遙感技術的足夠認識17</p><p>　　7.2 傳統的體制和舊觀念17</p><p>　　7.3 成本相對太高18</p><p>　　7.4 遙感技術在城市規(guī)劃的應用中不成熟18</p><p><b>

22、　　8 建議19</b></p><p><b>　　9 結束語19</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p>　　遙感技術在城市規(guī)劃中的應用</p>&

23、lt;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　遙感技術是一門建立在信息論、電子技術、光學、計算機技術、空間科學等一些新的科學技術以及地球科學理論基礎上的綜合性技術，在城市規(guī)劃方面的應用十分廣泛。遙感技術的不斷發(fā)展和完善，遙感數據所具有的準確、現勢性強、信息豐富等突出特點，使之很快成為城市規(guī)劃中一種重要的潛在數據來源。本文簡要介紹了遙感技術的發(fā)展現狀，闡述了遙感技術在城

24、市規(guī)劃中的應用途徑與現狀，分析了應用實踐中存在的一些問題以及展望了遙感信息在城市規(guī)劃領域中的應用前景。并且利用專業(yè)遙感圖像Erdas處理軟件對鄭州市三個不同時期的遙感圖像進行了圖像增強、幾何校正和監(jiān)督分類等處理，獲取了城市的用地信息，通過對比分析不同時間段的遙感圖像，大致了解到鄭州市的規(guī)劃走向。</p><p>　　關鍵詞 遙感/城市規(guī)劃/應用</p><p>　　THE APPLI

25、CATION OF</p><p>　　REMOTE SENSING IN URBAN PLANNING</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The remote sensing technology is one based on the information theory, electronics,

26、optics, computer technology, space science and new science and technology and earth science theory on the basis of integrated technology, widely used in urban planning. The continuous development and improvement of remot

27、e sensing technology, remote sensing data with accurate, current and strong, information-rich and other prominent feature, so that soon became an important potential source of data in urban plannin</p><p>　　

28、Key words remote Sensing, urban planning,applicatio </p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 遙感</b></p><p>　　遙感就是遙遠感知，是在不接觸物體的情況下，對目標或者自然現象進行遠距離探測和感知的一種技術。

29、遙感技術就是從飛機、人造衛(wèi)星或者其他飛行器上收集地物目標的電磁輻射信息，判認地球環(huán)境和資源的一種技術。它是60年代在判讀和航空攝影的基礎上隨電子計算機技術和航天技術的發(fā)展而逐漸形成的一門綜合性的感測技術，具有綜合、快速、宏觀、動態(tài)、多層次、多時相的優(yōu)點。1972 年第一顆地球觀測衛(wèi)星Landsat 的成功發(fā)射使遙感技術迅速得到普及。而最近幾年來，隨著地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）技術的發(fā)展，遙感技術和它們緊密結合，也就發(fā)

30、展地更加迅猛。</p><p><b>　　1.2 城市規(guī)劃</b></p><p>　　城市規(guī)劃是指根據城市的人文條件，地理環(huán)境，經濟發(fā)展狀況等客觀條件制定適宜該城市整體發(fā)展的計劃，從而協調城市各方面的發(fā)展，并進一步對城市的土地利用、空間布局、基礎設施建設等各方面進行綜合部署和統籌安排的一項具有綜合性和戰(zhàn)略性的工作。并且城市規(guī)劃是建設城市和規(guī)劃管理城市的基本依據，

31、在確保土地合理利用和城市空間資源的有效配置的基礎上，是實現社會發(fā)展和城市經濟目標的重要手段之一，是一項科學性、政策性、系統性和區(qū)域性很強的工作?，F階段大量的農村人口遷移到城市，造成城市規(guī)模的日益擴大，城市問題的不斷突顯，因此催生了對城市規(guī)劃探索、研究和實踐的熱潮[1]。 </p><p><b>　　2 研究區(qū)概況</b></p><p>　　鄭州市位于東經1

32、12°42′～114°14′，北緯34°16′～34°58′，是河南省省會以及中部地區(qū)重要的中心城市，是重要的政治、文化、經濟、金融和交通、旅游中心。同時鄭州市也是國家級的歷史文化名城，是中原文化和華夏文明的重要發(fā)祥地之一。</p><p>　　鄭州北臨黃河，西傍嵩山，東面是七朝古都開封，西面是十三朝古都洛陽，南面是許昌市，北面為焦作市和新鄉(xiāng)市,東南是廣闊的黃淮平原，地處平

33、原向山地丘陵地區(qū)過渡的地帶,有著優(yōu)越的地理位置。鄭州素有中國鐵路心臟之稱，京廣鐵路、隴海鐵路兩大干線在此交匯，使得它成為全國重要交通運輸樞紐，并且是全國45個公路主樞紐城市之一。</p><p>　　鄭州市東西寬166公里，南北長75公里，現轄6區(qū)4縣級市1縣，總人口862.65萬人，總面積7446.2平方公里。其中市區(qū)面積約1010.3平方公里，山地面積約2377平方公里，水面面積約11.4平方公里，是河南省最

34、大的城市。鄭州市境內有大小河流124條，流域面積較大的河流有29條，分屬于黃河和淮河兩大水系。</p><p>　　鄭州市屬北溫帶大陸性季風氣候，冷暖適中、四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季晴朗日照長，冬季寒冷少雨。且鄭州冬季最長，夏季次之，春季較短，素有冬天一過就夏天之稱。</p><p>　　本文主要研究遙感技術在鄭州市城鎮(zhèn)規(guī)劃中的一些實際應用。</p><

35、p>　　3 遙感技術和遙感數據的整合分析</p><p>　　3.1 遙感的定義</p><p>　　許多對遙感技術有研究的學者都給遙感做了定義?？藏悹枺–ampbeII）將遙感定義為“利用地表的單波段或多光譜的電磁輻射，從高空傳感器掃描的影像中獲取地表地物波譜信息的實踐活動”[2]。</p><p>　　3.2 遙感技術的主要特點</p>

36、<p>　　3.2.1 獲取信息受限制條件少</p><p>　　對于高山冰雪、戈壁沙漠、沼澤海洋等這些自然條件十分惡劣且人類難以到達的地區(qū)，一般方法都不易獲得的資料，衛(wèi)星像片則可以大量獲得。同時，衛(wèi)星還可以覆蓋地球的任何一個角落，這使得我們能夠方便及時地獲取各種地表信息。</p><p>　　3.2.2 獲取資料范圍廣</p><p>　　遙感技術

37、使用的航攝飛機飛行高度大約在10km左右，而陸地衛(wèi)星的衛(wèi)星軌道高度在910km左右，這也就意味著可以及時地獲取大范圍的信息。舉個例子，一張陸地衛(wèi)星圖像，其覆蓋面積可達3萬多平方千米，這種可以直接展示宏觀景象的圖像，對于地球資源和環(huán)境分析是極為重要的。</p><p>　　3.2.3 獲取信息的周期短，速度快</p><p>　　因為衛(wèi)星是圍繞地球不停運轉的，從而能及時獲取所觀測地區(qū)的各種

38、自然現象的最新資料，以便更新原有的資料，并且還可以根據新舊資料的變化對比進行動態(tài)監(jiān)測，這是人工實地測量以及航空攝影測量所無法比擬的。</p><p>　　3.2.4 發(fā)展空間較大</p><p>　　目前，遙感與地理信息系統、全球定位系統的集成技術，豐富了環(huán)境信息的獲取、分析和表現手段，構成了對地觀察監(jiān)測的多時相、多波段、多層空間的綜合系統。這個系統從光譜空間、地理空間、時間空間這三個空

39、間里提供地物信息，使得我們能更全面深入地觀察和分析問題[3]。</p><p>　　3.2.5 獲取信息的方法多</p><p>　　根據任務的不同，遙感技術則可以選擇不同的遙感儀器和波段來獲取信息。舉個例子，可采用紅外線探測物體，也可采用可見光，微波，紫外線來探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可以獲取地物的內部信息。例如，海洋冰層下的水體、海水的下層、地表深層，沙漠下面的地物

40、特性等。</p><p>　　3.3 遙感數據的主要特點</p><p>　　與傳統技術手段獲取的數據相比較，利用遙感技術采集到的數據不但反映了屬性、時間和位置這三大基本要素，而且還具有許多突出的特點和優(yōu)勢，主要包括以下幾個：</p><p>　　3.3.1 精度高</p><p>　　遙感數據不斷提高的空間分辨率成就了他的高精度?？臻g分

41、辨率是指影像上所能看到的地面最小目標尺寸，是用像元在地面上的大小來表示的。目前遙感數據的精度已經從最初的80m提高到了30m、l0m、5.8m、lm 甚至更高。</p><p>　　3.3.2 多光譜性</p><p>　　遙感數據是通過傳感器光譜儀成像從而獲取到的信息。光譜成像的波段越多，范圍分得越細，光譜分辨率就越高。目前的遙感技術可以達到5 ~6nm 的光譜分辨率，并可以分為400

42、 多個波段。細分光譜可以提高自動區(qū)分和識別目標性質和組成成分的能力[4]。</p><p>　　3.3.3 多時相</p><p>　　隨著小衛(wèi)星群計劃的推行，對地觀測衛(wèi)星可以每3 ~ 5 天觀測地球1次，從而獲得高分辨率光譜儀成像數據。此外多波段雷達衛(wèi)星的應用可以解決陰雨霧霾天氣情況下的全天候對地觀測的正常進行。通過這兩者的有機結合可以實現多時相獲取遙感數據的目標。</p>

43、<p>　　3.3.4 數字化</p><p>　　由于衛(wèi)星遙感數據可以直接在計算機中進行數據的處理、分析和存儲，是一種數字化信息，這樣我們就可以方便快捷地進行面積的量算和統計。</p><p>　　3.3.5 視野廣</p><p>　　一幅衛(wèi)星影像圖涵蓋了廣闊的地表范圍，這樣對獲取大范圍的地表信息和數據極為有利。如一幅SPOT衛(wèi)星影像掃描地表的

44、范圍大約是3600平方千米。</p><p>　　3.3.6 綜合性</p><p>　　從不同光譜波段上獲取的光譜儀成像數據能夠全面、綜合地反映地表的地物特征。</p><p>　　3.4 遙感的適用范圍</p><p>　　當前許多人認為遙感數據的用途取決于它分辨率的大小，其實不然，事實上遙感數據用途的大小更大程度上取決于它的研究對象

45、[5]。像大陸漂移這些千米級的宏觀現象，屬于全球級巨型環(huán)境特征，采用氣象衛(wèi)星便可以解決問題。比如我們評價某些城市的空氣以及環(huán)境質量、調查土地資源是否合理利用、監(jiān)測城市近幾年的土地使用變化等這些環(huán)境特征大致在百米地區(qū)范圍內，所以陸地衛(wèi)星的空間分辨率就可以保證工作的順利完成。又比如森林火險的提前預警、水稻小麥這些農作物的產量估算、城市環(huán)境污染情況的程度監(jiān)測等這些環(huán)境特征一般都是在50m以下的區(qū)域范圍內，陸地衛(wèi)星遙感數據和SPOT衛(wèi)星圖像便可

46、以保證工作的順利進行。然而橋梁道路海洋油田港灣水庫等一些具體的工程建設項目亦或者城市的發(fā)展規(guī)劃建設項目等這些環(huán)境特征一般都是在5～10m的區(qū)域范圍內，所以當SPOT衛(wèi)星圖像無法完成任務時，主要還是得依靠航空影像和高空間分辨率的衛(wèi)星圖像來進行工作的。</p><p>　　3.5 遙感數據資料的選擇和研究方法</p><p>　　由于城市的規(guī)劃也是屬于用地變化方面的內容，分辨率大致屬于百米級

47、范疇，陸地衛(wèi)星空間分辨率就可以解決這個問題。所以本文在遙感的數據源選擇上主要利用的是Landsat的遙感影像。又因為在選擇數據時應考慮建成區(qū)的變化，所以筆者選取了三個年份相差較大的遙感影像圖，同時也要結合鄭州市的具體情況，因此選擇的是鄭州市1989年、2000年和2008年的Landsat衛(wèi)星TM/ETM+遙感影像數據。選取1989年遙感圖像的第一至第五波段進行合并，選取2000年的第一至第七波段（除第六波段）進行組合，選取2008年的

48、第一至第八波段（除第六波段）進行組合。又因為它們三個的空間分辨率不一樣，所以在組合時將空間分辨率改為30M，使組合后的三張遙感圖像擁有相同的分辨率，以便后來進行對比分析。因為組合后的三張Landsat遙感圖像的數據量還是挺大的，且每幅圖像覆蓋的面積比較廣，鄭州市建成區(qū)不好分辨，同時數據量太大會影響后面的數據處理，因此需要對其進行剪切。結合ARCGIS軟件和鄭州市行政區(qū)域圖對組合后的圖像進行剪切，這樣就能得到1989年、2000年和200

49、8年的鄭州市的遙感影像圖[6]。這樣得到的遙感圖像的數據量</p><p>　　本論文的研究方法是運用不同時期的Landsat遙感影像，結合遙感影像處理軟件Erdas對這些圖像進行剪切、分類、合并等一系列處理以獲取不同年份關于鄭州市建成區(qū)的變化圖，然后運用ARCGIS軟件計算其面積變化的準確信息[7]。利用這些信息對變化圖斑的用地面積、用地性質等變化是否符合鄭州市總體規(guī)劃進行判定。</p><

50、p>　　4 遙感數據的處理</p><p>　　4.1 數據預處理的一般流程 </p><p>　　遙感應用的第一步便是數據的預處理，這是非常關鍵的一步。預處理的大致流程因行業(yè)而異，而且注重點也各有不同。遙感數字圖像處理屬于內業(yè)處理部分，常見的數據預處理的過程主要包括遙感圖像的幾何校正、輻射校正、鑲嵌、接邊、地物分類，制作4D產品等。這里簡單介紹下幾何校正和圖像配準。</

51、p><p>　　4.1.1 幾何精校正</p><p>　　遙感圖像的精糾正是消除圖像中的幾何變形，產生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。它包括兩個環(huán)節(jié)：一是像素坐標的變換，二是對坐標變換后的像素亮度值進行重采樣。影像幾何精校正處理過程如下：根據圖像的成像方式確定圖像坐標和地面坐標之間的數學模型；根據地面控制點和對應像點坐標進行平差計算變換參數，評定精度；對原始圖像進行幾何變換計算

52、，像素亮度值重采樣。</p><p>　　4.1.2 圖像配準</p><p>　　圖像配準的實質就是遙感圖像的幾何糾正，根據圖像的幾何畸變特點，采用一種幾何變換將圖像歸化到統一的坐標系中。圖像之間的配準一般有兩種方式：圖像間的配準，即以多源圖像中的一幅為參考圖像，其他圖像與之配準，其坐標系是任意的；絕對配準，即選擇某個地圖坐標系，將多源圖像變換到這個地圖坐標系以后來實現坐標系的統一。圖

53、像配準通常采用多項式糾正法，直接用一個適當的多項式來模擬兩幅圖象間的相互變形。配準的過程分兩步：在多元圖像上確定分布均勻，足夠數量的圖像同名點;通過所選擇的圖像同名點解算幾何變換的多項式系數，通過糾正變幻完成一幅圖像對另一幅圖像的幾何配準[8]。</p><p>　　4.2 城市規(guī)劃信息提取</p><p>　　4.2.1 遙感圖像的判讀</p><p>　　判

54、讀是對遙感圖像上的各種特征進行綜合分析、比較、推理和判斷，最后提取出所感興趣的信息。首先我們要先了解遙感圖像所拍攝地區(qū)的情況，像片的比例尺、航攝的時間和季節(jié)甚至當時的氣候情況，然后依據地物成像規(guī)律和判讀特征，結合自己的工作經驗，對像片的影響進行仔細辨別。從遙感圖像的判讀中，我們可以根據經驗和邏輯推理，判斷出景物的各種空間特征[9]。因此可以從宏觀上幫助我們了解調查研究區(qū)域的城鎮(zhèn)分布狀況，界線和規(guī)模，及城市內部的結構，新城，舊城的分布，交

55、通狀況，及城市未來的發(fā)展趨勢等信息。</p><p>　　4.2.2 城市規(guī)劃信息提取方法</p><p>　　我們通常使用的的信息提取方法是遙感影像計算機自動分類法。在計算機自動分類前，往往要做些預處理，比如幾何校正、增強、濾波等，以突出景物的特征或者消除同一類型景物的不同部位因照射掃描觀測角、條件不同和地形變化的不同而造成的亮度差異等。計算機圖像自動分類法，常見的就屬監(jiān)督分類和非監(jiān)督

56、分類。監(jiān)督分類法又稱訓練場地法，它可以根據不同研究區(qū)域的特點和研究目的,有選擇地選擇訓練樣本和決定分類的類別。由于監(jiān)督分類能夠充分利用研究區(qū)域的已有資料和一些輔助數據，因此筆者選擇監(jiān)督分類的方法來提取遙感影像信息[10]。非監(jiān)督分類是一種已知類別標準的分類方法，由于對待研究的區(qū)域和對象沒有已知類別或訓練樣本作為參照對象，因此它所利用的是圖像數據本身能在特征測量空間中聚集成群的特點，先形成各個數據集合，再核對這些數據集合所代表的物體種類。

57、非監(jiān)督分類沒有監(jiān)督分類的精度高，所以監(jiān)督分類法在實際的信息提取過程中使用的更為廣泛。</p><p>　　4.3 遙感信息提取和結果分析</p><p>　　本文先利用遙感圖像處理軟件Erdas中的監(jiān)督分類功能對其進行分類，得到了三個不同時期的鄭州市遙感圖像分類圖，再運用ARCGIS軟件進行重分類，并將建筑物合并成一類地物，非建筑區(qū)合并成一類，于是就得到了建設用地和非建設用地兩類地物的遙

58、感圖像，即1989年、2000年和2008年三年來鄭州市的遙感影像圖（圖4-1至圖4-3）。</p><p>　　圖4-1 1989年鄭州市遙感影像圖</p><p>　　圖4-2 2000年鄭州市遙感影像圖</p><p>　　圖3-3 2008年鄭州市遙感影像圖</p><p>　　第二步再運用ARCGIS軟件對前面處理得到的這三張

59、遙感圖像的邊界進行提取，提取時需要我們刪去每個城鄉(xiāng)結合處的小面積城鎮(zhèn)用地以及其他的一些用地。邊界提取采用的是屏幕數字化技術也就是我們通常所說的人機交互技術。也就是利用ARCGIS軟件在先前得到的鄭州市柵格圖像上直接勾畫出建成區(qū)的大致邊界,提取出鄭州市1989 年、2000年和2008 年這3個年份的建成區(qū)的范圍圖(圖4-4至圖4-6)。然后再利用ARCGIS 軟件計算提取到的遙感圖像的圖斑面積，相對來說這樣我們就可以比較直觀的對這三個年

60、份的鄭州市建成區(qū)的面積來進行比較[11]。</p><p>　　圖4-4 1989年鄭州市建成區(qū)范圍圖</p><p>　　圖4-5 2000年鄭州市建成區(qū)范圍圖</p><p>　　圖4-6 2008年鄭州市建成區(qū)范圍圖</p><p>　　許多一城多鎮(zhèn)的城市它的建成區(qū)范圍就是由相應的閉合區(qū)域組成的。例如下圖所示鄭州市的建成區(qū)就是這樣

61、的閉合區(qū)域。</p><p>　　圖4-7 鄭州市建成區(qū)空間布局結構</p><p>　　由于三張分散的圖像比較起來還是略顯不明朗和麻煩，所以還可以將三張建成區(qū)的圖像進行疊加分析（如圖4-8），將這三個圖層分別加上不同的色調和明度，這樣通過亮度的反差對比，我們可以非常清楚的看出鄭州市建成區(qū)在這三個年份里面積的變化量大小和變化趨勢。</p><p>　　從遙感圖像數

62、據對比中可以看出，鄭州市建成區(qū)的擴張和大多數城市的城市化進程極其相似，都是以老城區(qū)為基礎沿著交通線和經濟產區(qū)向四周擴張，隨著經濟的發(fā)展以及城市化進程的加快，其擴張的速度也越來越快，鄭州市作為全國乃至整個亞洲最大的貿易集散地，以及全國的鐵路樞紐，其城市化的進程有著自己的特點。</p><p>　　總體來看，鄭州市前些年的發(fā)展是逐步向西北擴張，這主要是由于1988年建立的高新技術開發(fā)區(qū)的緣故，促使其建成區(qū)擴張向西北方

63、向快速發(fā)展，隨后由于在鄭州市東南方向建立了產業(yè)基地，其建成區(qū)又向著東南方向擴張。近幾年伴隨著鄭汴一體化的加快，鄭東新區(qū)的開發(fā)，鄭州市建成區(qū)的擴張的重心又向東發(fā)展。而隨著中原經濟區(qū)上升至國家戰(zhàn)略，其經濟的發(fā)展也將得到進一步的加快，城市化進程也會得到顯著提升，建成區(qū)的面積將會進一步擴大[12]。</p><p>　　圖4-8 1989年，2000年和2008年鄭州市建成區(qū)疊加圖</p><p&g

64、t;　　5 城市建成區(qū)范圍及空間結構布局</p><p>　　5.1 城市建成區(qū)范圍</p><p>　　根據市人民政府的研究同意，鄭州市的規(guī)劃分為市域和中心城區(qū)兩個層次來進行。建成區(qū)范圍為：三環(huán)路以內中心城區(qū)、鄭東新區(qū)、鄭州高新區(qū)、鄭州經濟開發(fā)區(qū)、北部組團（北三環(huán)路以北至連霍高速區(qū)域）、東南部組團（宇通工業(yè)園、金岱工業(yè)園等）、須水組團、惠濟新區(qū)。鄭州市的發(fā)展目標是到2020年，把鄭州

65、市建設成國際化、信息化和生態(tài)型、創(chuàng)新型的國家區(qū)域性中心城市。其整體規(guī)劃圖如下所示。</p><p>　　圖5-1 鄭州市總體規(guī)劃圖</p><p>　　由圖我們分析可知鄭州市近十幾年來的規(guī)劃會進一步促使建成區(qū)范圍的不斷擴張。由于近幾年鄭州市城市化進程比較快，城市規(guī)劃中存在的問題比較多，因此在以后的規(guī)劃和發(fā)展過程中要合理布局，結合自然、經濟、社會等一系列因素，合理利用土地，規(guī)劃好城區(qū)建設，

66、讓鄭州市建成區(qū)的范圍擴大在一個合理的規(guī)劃之中。</p><p>　　城市空間布局結構分析</p><p>　　城市空間結構是城市要素在空間范圍內的分布和組合狀態(tài)，是城市經濟結構、社會結構的空間投影，是城市社會經濟存在和發(fā)展的空間形式。城市空間結構一般表現在城市密度、城市布局和城市形態(tài)三種形式，因此，城市空間結構就有內部空間結構與外部空間結構之分。就城市功能對城市進行分區(qū)，可劃分為商業(yè)區(qū)、居

67、住區(qū)、市政區(qū)與公共服務區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通與倉儲區(qū)、風景瀏覽區(qū)與城市綠地、特殊功能區(qū)。影響城市功能分區(qū)的主要因素有自然地理條件、歷史文化因素、經濟發(fā)展水平、交通運輸狀況等。例如下圖就是鄭州市域空間布局規(guī)劃示意圖。</p><p>　　圖5-2 鄭州市中心城區(qū)空間布局結構規(guī)劃圖</p><p>　　6 遙感技術在城市規(guī)劃中的應用</p><p>　　6.1 遙感在城

68、市規(guī)劃中的技術優(yōu)勢</p><p>　　目前國內中小型城市正處在飛速發(fā)展的過程中，所以城市規(guī)劃的內容工作量比較大、工程周期性較強且涉及面較廣，這就使得前期規(guī)劃基礎資料的準備任務變得復雜和艱巨。這是因為前期需要準備的規(guī)劃基礎資料內容涉及到資源分布范圍、生態(tài)環(huán)境狀況、自然條件、城市建設需要和經濟發(fā)展狀況等各個方面，不僅要提供這些所需要素資料在建成區(qū)的分布狀況與數量構成，而且還要能反映出這些要素在各個時期的演進與微觀相

69、結合的動態(tài)研究[13]。</p><p>　　而衛(wèi)星遙感技術最近幾年在城市規(guī)劃的應用方面發(fā)展十分迅速。例如陸地衛(wèi)星的空間分辨率最高已經能夠達到0.5米，所利用的電磁波也從原先的可見光、近紅外波段擴展到熱紅外、微波波段；觀測方面也從原先的二維觀測擴展到了現在能夠進行的三維觀測;在應用方面，從原來宏觀的模擬區(qū)域研究開始轉向從事更加復雜的城市區(qū)域研究。目前國內外已經有很多規(guī)劃部門利用遙感技術來獲取城市規(guī)劃所需要的遙感數

70、據。</p><p>　　例如英國利用遙感技術與GIS技術相結合的方法來分析布里斯托爾城區(qū)人口的居住密度[14]；法國利用陸地衛(wèi)星TM數據來監(jiān)測南特市的大氣質量的各種數據改變[15]；泰國利用俄羅斯的衛(wèi)星數據調查曼谷的難民營的地理位置分布狀況[16]；我國的城市規(guī)劃部門也利用衛(wèi)星遙感技術在城市變化監(jiān)測、城市土地利用調查這些方面開展了一系列研究調查工作[17-19]。在城市規(guī)劃的過程中，需要收集到許多的基礎數據，從

71、前這些數據的獲取方式主要是靠實地調查來獲得，涉及到很多人力、物力、財力，并且調查的周期長、效率低且成果不太合格。因為遙感技術所具有的實時性、宏觀性及動態(tài)性等優(yōu)點，為我們所需要的基礎數據調查提供了一個新的方式，所以照這種情況來看遙感技術在城市規(guī)劃中還是具有廣闊的應用前景的。</p><p>　　6.2 遙感技術在城市規(guī)劃中的應用前景</p><p>　　我們知道城市的規(guī)劃、建設和管理是一個

72、持久而又漫長的過程．是一個包括城市人文歷史、生態(tài)地理環(huán)境、經濟建設、政治因素等一系列方面的系統工程。因此，通過高分辨率遙感技術手段，我們可以獲取一個城市由于規(guī)劃建設而產生的各種變化信息．然而城市規(guī)劃與建設的各種決策信息，不僅對城市本身有著巨大的經濟效益和社會效益，而且對城市的經濟、社會、環(huán)境等協調發(fā)展也具有十分深遠的意義。我們有理由相信伴隨著遙感技術的科學水平不斷地提高，衛(wèi)星影像的分辨率將不斷增大。</p><p&g

73、t;　　例如目前快島衛(wèi)星的分辨率己經能夠達到0 .4米左右，分辨率如此之高，并且衛(wèi)星遙感信息又擁有十分廣泛的覆蓋范圍，我們有理由相信許多目前只是處于宏觀定性分析的研究將會得到很大的改變。我相信在不久的將來，在應用遙感衛(wèi)星技術上將會有更多的專題等待著我們去調查和研究。</p><p>　　試想一下在不久的將來，在城市規(guī)劃領域，一些遙感圖像信息判讀經驗十分豐富的技術工作人員對各種數據影像資料進行人工判讀和識別，再結合

74、如今已經日漸成熟的計算機專門處理技術來提取相應的數據信息，得出城市環(huán)境與各種能源資源之間的相互依存的特殊性關系，從而可以對城市可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃做出突出的貢獻。所以說遙感技術在城市規(guī)劃中的應用前景是非常值得我們去期待的。</p><p>　　6.3 遙感技術對規(guī)劃實施情況檢查</p><p>　　城市規(guī)劃管理部門一項主要的日常工作便是對規(guī)劃實施情況進行監(jiān)督檢查，以便于他們能夠及時掌握規(guī)劃實施

75、的進程并預防隨時可能發(fā)生的突發(fā)情況，包括監(jiān)測未經批準的規(guī)劃建設工程項目和檢查規(guī)劃批準項目的落實情況。在城市建設過程中，不可避免的存在著一些越權批地、未批先用等一些違法的建設工程項目。作為城市規(guī)劃的管理部門來說，需要及時的發(fā)現這些違法亂紀行為，并進行立案查處。因為這項工作涉及到的是對具體項目的分析，因此，用于分析研究的遙感影像首先要能顯示出每一棟建筑物的形狀，即空間分辨率至少達到5m以上，但是就目前看來，只有IKONOS衛(wèi)星影像數據能達到

76、這個要求，而已發(fā)射的SPOT5其全色圖像的分辨率能夠達到2.5m，應該也能夠在這方面發(fā)揮作用。實際中的操作方法是首先把工程圖與遙感圖像迸行配準疊置，疊置以后就可以發(fā)現建設內容、位置以及范圍是否與規(guī)劃建設的相一致[20]。</p><p>　　7 遙感數據應用于城市規(guī)劃中存在的限制性因素</p><p>　　縱觀國內外，盡管目前的遙感技術本身發(fā)展的已經日漸成熟了，在軍事政治、資源開發(fā)利用、

77、環(huán)境污染監(jiān)測等各個領域也得到了廣泛的應用，并且在某些領域還取得了相當不錯的成績，但是我們必須承認遙感技術在城市規(guī)劃建設方面的應用仍然處于初級階段并不是太成熟。這是由于遙感技術在城市規(guī)劃中的應用現在仍然存在著一些限制性因素：</p><p>　　7.1 缺乏專業(yè)人才和專業(yè)技術</p><p>　　7.1.1 缺乏高分辨率的遙感數據</p><p>　　由于后來的人

78、為建設和搬遷，在城市中心的地面上自古以來長期形成的自然地理地貌是與后期人們?yōu)榱松疃ㄔ斓母鞣N建筑物混合疊加在一起的，這樣也就使得地物的類型變得越發(fā)豐富，地物特征也變得更加復雜，所以城市規(guī)劃需要有空間分辨率極高的遙感數據來作為基礎數據資料。研究發(fā)現城市規(guī)劃對遙感數據空間分辨率的要求還存在著地區(qū)性的差異。專家通過對不同地域研究調查和比較分析從而得出了一個結論。影響遙感影像數據資料在我國城市地區(qū)準確應用的主要因素包括：第一，由于缺乏嚴格而科

79、學的規(guī)劃，我國城鎮(zhèn)地區(qū)尤其是一些舊城區(qū)，建筑物極其密集且交叉分布的情況十分嚴重。例如許多工業(yè)用地和居民區(qū)交叉分布現象嚴重，有的則是商業(yè)用地與居民區(qū)用地混合布局，這樣就顯得極為混亂。其次，我國城市地區(qū)中不同用地類型之間的對比不太明顯。因為在城市的規(guī)劃建設中，許多的城市空間布局中仍然缺乏大面積的綠化植被和水域覆蓋。居民區(qū)建成后的密集程度及其在衛(wèi)星影像圖上顯示出的飽和度、灰度和色度等一系列方面缺乏明顯的對比。這種情況下不利于城市地物的空間定位

80、和判讀。研究人員經過對比研究后總結出一個結論：為了能夠準確地利用遙感數據來進行用地分類和地物判讀等一系列工作</p><p>　　7.1.2 規(guī)劃人員缺乏對遙感技術的足夠認識</p><p>　　總所周知的是，遙感技術和城市規(guī)劃是兩個相對獨立的學科，跨學科的綜合性利用對于目前的科學技術來說可能還不太成熟，有待于進一步的推廣和完善。事實上，許多的遙感專業(yè)技術人員仍然不具備城市規(guī)劃所必需的許

81、多專業(yè)知識，于是在遙感影像處理和分析的過程中對信息的提取缺乏重點，在遙感數據的充分利用上存在著許多不足之處。而城市規(guī)劃人員利用遙感數據來對城市進行規(guī)劃建設主要就是通過與遙感專業(yè)技術人員的合作交流來進行的。我們發(fā)現城市規(guī)劃人員普遍缺乏對遙感技術的了解和掌握，對遙感技術在城市規(guī)劃中應用的認識還不夠完善。</p><p>　　7.2 傳統的體制和舊觀念</p><p>　　和一些西方發(fā)達國家相

82、比，我國各個機構部門之間的數據共享性差、開放程度低、更有甚者還會實行數據封鎖這種極端做法。這種在信息開放性、數據共享性上的差距比開發(fā)和應用地理信息系統、遙感等新技術所需的硬、軟件設施上的差距還要大上許多。由于長期以來受到各部門間的舊體制的制約和傳統觀念的影響，各機構部門之間還沒有能夠建立起數據共享機制，信息共享意識仍然顯得很是薄弱，才造成了這種極端不利的局面。然而從科學技術的角度來分析，遙感數據如果想要得到廣泛而充分有效的利用的話，還是

83、得需要與地理信息系統基礎數據配合使用。</p><p>　　7.3 成本相對太高</p><p>　　對于國內一部分的中、小型城市而言，獲取衛(wèi)星遙感影像數據的費用還是比較貴的。并且城市規(guī)劃在一定程度上說，需要定期獲取遙感數據以積累歷史資料作為基礎數據，但是因為經濟原因，這些需要不斷更新的數據資料就無法獲取得到。換句話說，為了獲得數據資料所需的費用也就成為了阻礙遙感技術在全國各中小型城市普

84、及的原因之一。</p><p>　　7.4 遙感技術在城市規(guī)劃的應用中不成熟</p><p>　　目前，遙感技術的運用中存在著城市數據變化信息提取方法過于單一、人工目視解譯水平太低、自動化程度過低等問題。數據平臺和數據驗證結果的缺乏極大程度地影響了遙感技術在城市規(guī)劃方面的研究和應用水平。其次，在城市規(guī)劃方面沒有很好的國產遙感圖像處理與應用軟件對遙感影像數據進行處理，在網絡應用環(huán)境下，對各

85、種工具、軟件和數據庫的一體化研究仍然十分缺乏[22]。無論國內國外，就目前實際規(guī)劃應用來看，自主研發(fā)獲得的高精度遙感數據資源還是十分缺乏的，城市規(guī)劃應用技術仍然需要更高分辨率的遙感影像數據資料來支撐。在不同的機構部門和不同的應用領域中數據資源缺少連續(xù)性和一致性。新的技術和數據源難以走進城市規(guī)劃應用于原來的整個運行系統。當前存在人力物力財力的重復投入和各種建筑物重復建設問題，更是加重了投入成本的浪費，并且加劇了數據資料來源之間的不一致性[

86、23]。</p><p><b>　　8 建議 </b></p><p>　　在不久的將來，遙感技術和城市規(guī)劃的結合是必然趨勢。而遙感技術的飛速發(fā)展會很大程度上降低獲取遙感數據資源的成本，也就是意味著國內的許多中小型城市都有可能在未來使用上高分辨率的遙感影像數據資源。當然我們不能寄全部希望在對未來的憧憬上，我們也可以采取一些卓有成效的措施來推廣遙感技術在城市規(guī)劃中的

87、應用。</p><p>　　首先我們可以改變一些傳統的舊觀念和傳統體制，在國內某些機構部門中樹立起信息資源共享的新觀念，并通過政府部門干預，為專業(yè)數據庫和城市GIS系統的結合提供技術支持保證其能夠得到充分地利用。</p><p>　　其次我們可以加強城市規(guī)劃人員和遙感專業(yè)技術人員的交流和認識，讓他們更加清楚地認識到遙感技術在城市規(guī)劃中應用的前景之廣闊。</p><p&g

88、t;　　還可以大量培養(yǎng)遙感技術和城市規(guī)劃方面的專業(yè)人才，為未來的城市飛速發(fā)展打下堅實的基礎。</p><p><b>　　9 結束語 </b></p><p>　　近年來，由于我國城市化的快速發(fā)展，城市規(guī)劃進程步伐逐漸加快，而高分辨率的衛(wèi)星遙感圖像為城市規(guī)劃的建設提供了豐富的數據資源。由于遙感技術研究已經開展多年，遙感信息的獲取與處理技術隨著信息時代的到來正在高速發(fā)

89、展，人們對遙感技術的了解也愈加深入，因此，遙感技術在城市建設領域的應用將越來越廣泛，必將推動“數字城市”乃至“數字中國”和“數字地球”的建設。再者說，利用遙感數據對城市空間結構的多要素、全方位、多視角的觀察，有利于我們全面理解與把握城市空間結構演化的客觀規(guī)律，對于提高城市建設的決策、規(guī)劃和管理水平，提高城市建設的環(huán)境、經濟、社會等的綜合效益，以及城市的可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃將起到十分重要的作用。</p><p><

90、b>　　致 謝</b></p><p>　　時間飛逝，大學的學習生活很快就要過去，在這四年的學習生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關心幫助我的人分不開的。經過這次畢業(yè)論文的撰寫，我的各方面能力都有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴謹的工作作風等方方面面都有很大的進步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次論文的撰

91、寫。首先，我要特別感謝我的指導老師潘潔晨老師對我的悉心指導，在我的論文書寫中給了我大量的幫助和指導，為我理清了撰寫思路。從她身上，我學到了許多能受益終生的東西。再次對潘潔晨老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的學習生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學四年和我一起走過的同學朋友對我的關心與支持

92、，與他們一起學習、生活，讓我在大學期間過的很充實，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關心和理解，如果沒有他們在我的學習生涯中的無私奉獻和默默支持，我將無法順利完成今天的學業(yè)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 譚建軍，郭國章，喬玉樓等．遙感技術在城市規(guī)劃中應用——以廣州市城市規(guī)劃應用實踐為例[J]．地球化學，

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