遥感技术在城市现状绿地调查中的应用

摘要：当前我国城市的发展越来越注重生态效应，城市的绿化状况倍受关注。城市现状绿地调查则是进一步提高绿化建设和管理水平的重要基础。本文以调查东莞市城市现状绿地为例，通过遥感技术进行绿地调查，具有高精确性、高可靠性和高效率等突出优点。

关键词：遥感技术 卫星影像图 城市现状绿地调查

随着城市化发展的深入，城市绿地的缺乏、景观多样性的丧失、城市生物的匮乏等问题日益成为城市经济发展和居民生活环境质量提高的障碍。为了改善城市的生态环境，确保城市的可持续发展，20世纪70年代以来，城市建设部门加强了对城市绿地的建设，国内外研究者从更多领域和更深的层次对城市绿地进行科学研究、规划。目前，在遥感（RS）技术的支持下，使城市绿化空间格局的研究有了新的突破，对城市绿化的分析与度量有了定量的认识，从原来的定性描述发展到定量分析的模型预测，借助景观生态学的理论与方法，通过运用各种定量指标，分析城市绿地景观的空间分布格局，并对景观单元做出生态学评价，使人们能够对城市景观空间结构进行综合的、多层次的分析，为全面进行城市绿地景观空间格局研究以及建立城市绿地空间数据库提供依据。

一、遥感技术在现状绿地调查中的优点

1、绿地调查具有高精确性和可信度

利用遥感技术进行绿地调查，主要是在计算机内对卫星影像图进行解译，高精确度和高可信度主要来自绿地解译时影像资料的高清晰度和解译后面积统计的精确性。

经过数字化的遥感照片可以获得大比例尺、高清晰度的影像图，且在计算机内可以迅速缩放成不同的比例尺效果，例如，一幅原始比例尺为1:10000的照片以600dpi扫描转换成数字化影像输入计算机，在图像处理软件PhotoShop的支持下，可以在1:10000~1:2000的比例尺效果之间迅速缩放（不出现马赛克效果），这种数码显示比原先仅采用光学相纸显示更为灵活方便。同时，利用数字化影像可对调查地点进行即时的放大察看，并可以对阴暗部分、模糊部分进行增强处理，以改善视觉效果，提高解译的精度，这是仅采用照片解译所无法做到的。由于有上述优点，在计算机内对绿地进行解译时，就能把绿地覆盖的边界准确地勾绘出来，为统计结果的准确性打下基础。另一方面，利用计算机对绿地面积进行统计，可以避免采用求积仪进行人工量算时的操作误差，从而获得精确的面积统计结果。

2、调查效率高

利用数字化遥感影像进行城市绿地调查，与人工实地量算相比，效率大为提高。由于使用数字化影像观察地物，具有空间快速转移的优点，即可以迅速地从不同的角度观测到建筑物的不同侧面，或迅速地从一个调查地点移动到另一个调查地点。这样，既可以节省实地空间转换所消耗的时间，又可以即时发现遗漏之处。根据以往在广州市、河源市与湛江市的实际操作经验，采用数字化影像进行绿地解译，单人单机即可独立负责一片区域，每天大约可完成2平方公里区域内的绿地解译和面积量算工作；而人工实地量算，一般需要3人为一个工作小组，要完成上述面积区域内的绿地量算工作，至少需要3~4个小组。也就是说，采用数字化影像进行城市绿地调查，相对于人工实地量算而言，效率可提高10倍以上。

3、易于更新

调查区域内的绿地遥感信息经矢量化成图后，各个绿地单元的边界就被确定下来。将来绿地如果有增加和改造，只要在矢量图上将相应的部分做修改，变化信息实时地在矢量图上反映出来，并能很快获得新的统计结果，从而实现绿地信息的快速更新。

二、采用资料

1、东莞市城区0.61米卫星影像资料，拍摄于2009年1月；

2、东莞市城区1:1000地形图数据，为独立坐标系。

三、技术流程

本次绿地现状调查，采用“先制作正射影像图，再进行绿地现状调查”的作业流程。

1、正射影像图制作

1.1、色彩调整

影像色彩调整，即影像调色，主要包括影像匀光处理和影像匀色处理两项内容。

1.2、控制点采集

在地图资料中找到对应的地物特征点，采集其坐标作为参考点坐标，对应地物特征点高程坐标值由软件在DEM数据中自动读取。采集的地面控制点应为在卫星影像中相应位置处明显地物特征点，应总体上分布均匀，影像的边缘和角点不应丢漏。对覆盖面积较大的单景影像数据，地面控制点应布设25个以上；因裁切而导致面积较小的数据，其控制点数量不应少于15个，面积过小的数据控制点数量不少于9个。

1.3、影像纠正

卫星数据处理时，必须采用针对卫星数据处理的正射纠正模块，选择该模块并引入卫星参数文件以正确建立纠正转换模型。地物控制点采集完成后，应选取5个左右的多余控制点作为检查点，通过平差计算，如果检查点的误差小于1个像元，才可以继续重采样。一般，影像数据的重采样选用双线性差值法。

纠正完成后，对结果进行检验，可以在两个视窗中打开两幅图像，分别是参考影像和刚纠正的卫星数据，视窗地理连接后进行目视定性检验，比较匹配程度，观测坐标数据的变化。

正射纠正过程中，同一景影像的全色数据和多光谱数据可以使用同一套控制点，有利于接下来的影像融合。

1.4、影像融合

经过正射纠正的多光谱数据中红、绿、蓝3波段按照一定的排列顺序，可以表现出常景般真实的色彩，如果利用影像融合功能将表现真彩色的多光谱数据与全色数据融合，就得到高分辨率真彩色遥感影像。

1.5、影像镶嵌

正射影像镶嵌的主要步骤如下：

（1）按图幅范围选取需要进行镶嵌的数字正射影像；

（2）在相邻正射影像之间，选绘、编辑镶嵌线；在选绘镶嵌线时需要保证所镶嵌的地图影像完整；

（3）按镶嵌线对所选的单片正射影像进行裁切，完成单片正射影像之间的镶嵌工作。

1.6、图幅裁切

按照内图廓线（或内图廓线的最小外接矩形）对镶嵌好的正射影像数据进行裁切，也可根据设计的具体要求外扩一排或多排栅格点影像进行裁切，裁切后生成正射影像数据。

2、现状绿地信息的获取

1.1、绿地专题信息解译

在Autocad map软件中利用自主开发的MES程序，打开卫星影像资料，以这些影像为背景将其中的每一块绿化沿着其边缘矢量化成相应的多边形。可根据要求将不同功能类别的绿化（公共绿地、居住区绿地、单位绿地、生产绿地、临时绿地、行道树等）的矢量多边形分别以不同颜色表示，或者放在不同的图层内。重点注意影像阴影内绿化的增强处理、绿地解译等工作。

1.2、外业校核

采用遥感技术进行绿地调查是为了最大限度地减少野外工作量，提高调查效率，但并不能完全脱离或丢弃实地调查工作。在绿地专题信息解译后，需到实地有针对性的对各类绿地进行校核，将部分遗漏的绿地进行补充。

1.3、绿地专题信息属性处理

在某一GIS软件环境中，依据调查图、表以及收集资料并进行现场踏勘调查，对各类绿地进行数据分类处理，同时输入绿地的属性。

1.4、绿地专题信息分类统计

待调查区域内所有的绿化都解译完后，利用GIS软件中的面积统计功能计算不同功能分类绿地、各公园、单位、道路等的绿化覆盖面积和总的绿化覆盖面积，再结合土地面积、人口数可计算出绿化覆盖率、绿地率以及人均绿地面积等绿化水平的评价指标。

1.5、绿地专题信息图、现状影像图制作

为了直观反映调查区域的绿化现状分布情况，便于绿化管理和规划，将解译后的各类绿地专题信息、卫星影像资料做无缝拼接，制作各类绿地专题图。

1.6、撰写绿化调查报告

绿化调查报告详细说明各类绿地的绿化覆盖面积、总体覆盖面积以及绿化覆盖率、绿地覆盖率，人均绿地面积等。此外，根据实际需要，还可统计各体系列指标，比如公园绿地指标、道路绿地指标、居住区绿地指标、单位附属绿地指标等等。

四、分析与结论

采用遥感技术对东莞市园林绿化现状进行普查，全面、精确地把握了东莞市园林绿化的实际面貌和建设水平，对促进东莞市绿化建设可持续发展具有积极的意义。从这次遥感普查成果表明，东莞市绿化覆盖率、人均公共绿地面积较高。附属绿地、居住绿地分布均匀。道路绿化水平较好，居住区庭院绿地较多，绿地养护质量普遍较好。莞深高速公路路侧、东江南支流、东莞运河、万江河等河两岸防护绿带较多。同沙水库、水濂山森林公园周边的大面积的风景林地，增加了城市生物多样性及改善了城市的小气候，更好地发挥了其生态功能。

五、结束语

遥感技术城市现状绿地调查方法，可以对城市各类绿地分布进行动态监测和综合分析，大大减少了野外量测与核对工作，不仅省时、省力、成本低，且客观和科学性强，具有常规调查方法不能比拟的优点。

但是，目前国内外遥感软件的自动分类功能尚不十分完善，尤其是对于阴影内的信息自动分类显得无能为力。因此，用遥感技术进行绿化调查，下一步应该朝着半自动提取的方向努力，即结合人工智能进行分类，对于阴影内的绿化必须进行人机交互解译，这也是实践得出的重要经验

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。