卫星遥感:景区监管与城市规划的支撑技术
 

       据悉,建设部从2003年开始着手建设国家重点风景名胜区监督管理信息系统及全国城市规划监督管理信息系统。目前,这两个系统的建设情况如何?风景名胜区的监管以及城市规划对遥感数据的应用需求怎样?为此,本刊记者采访了北京建设数字科技有限责任公司副总经理梁松。

记者:目前,建设部正在着手做国家重点风景名胜区监督管理信息系统及建设部城市规划监督管理信息系统,请问这两个系统建设情况如何?

梁经理:建设部这两个监管系统当时是建设部六大监管系统中的两个,当时是由建设部统一招标,我们公司最终中标,并于2003开发完成。建设部遥感动态监测试点工作其实02年的时候就已经开始了,经过试点研究之后,于2003年在全行业正式推广。
        这两个监管系统目前的进展情况还不错,特别是风景名胜区监管系统的建设。作为建设部统一要求的一个监管系统,目前在全国187个国家重点风景名胜区中,已经应用实施该系统的有140个左右,完成了80%左右。今年争取覆盖全部国家重点风景名胜区。
        由于越来越多地国家级风景名胜区正在争取景区评级、数字景区建设、世界文化遗产申报等工作,国家重点风景名胜区监管系统能够帮助这些景区提高竞争力、提升管理水平。如果评选通过后除了能吸引更多的游客,带来经济上的收益外,对景区日常管理也非常有利。比如被评为世界文化遗产后,和入世一样,景区的日常管理使用的就是世界上通用的管理规则,从而解决乱搭乱建等破坏景区的问题。所以风景名胜区监管系统的推广情况还比较令人满意。
        与国家重点风景名胜区监管系统相比,城市规划监管系统的推广进度要滞后一些。因为城市建设远比景区保护复杂得多,一方面,各城市地方经济发展的程度参差不齐,最重要的还是城市发展思路与国务院要求的可持续发展要求相比有一定的差距。建设部城市规划监督管理信息系统主要目的是监督地方政府对城市总体规划的执行情况,同时了解地方的城市建设情况,进而有效地进行行业管理。地方政府往往因为地方利益的关系不愿意受监管。有些地方不按照总体规划进行发展,盲目扩大城市建设规模,违规占用耕地,而城市规划监管系统首先监管的就是城市建设是否按照规划去实施。因此地方政府对城市规划监管的态度还有些消极,甚至发生过试点城市退出的事件。再者,城市规划正从开发型规划转向控制型规划,想发展就有可能突破原来的城市总体规划,所以中国当前城市化进程的加快使得如何更好的让城市规划监管和城市建设相结合成为值得进一步研究的问题。
        2003年,建设部为全国城市规划监督管理信息系统所选的试点为历史文化名城和国务院批准的总体规划城市双交叉的城市。通过城市规划监管确实发现了很多问题。有些问题是历史遗留的问题,一是因为没有监管以前很多城市的总体规划不太科学,有些城市的总体规划还正在修编,经济发展的提速,使过去的城市总体规划不能满足现在的需要;二是因为城市的发展步伐加快,现在只能一边建设一边规划,所以监管起来有一定的难度,总体来说城市规划监管建设落后于景区监管建设。另外,因为城市的发展由地方财政来支撑的,建设部的监管实施起来也有一定的难度,通过监管了解到地方的违章、违法建设情况,但处罚也有一定难度。土地监管有《刑法》来约束,而《城市规划法》没有上升到《刑法》的层次,城市的快速发展也使得过去的城市规划法已经很难满足现在的要求,整个行业都盼望城市规划法的修订早日完成。

记者:建设这样的系统需要什么样的技术支撑?

梁经理:建设部这两个监管系统数据源采用的是国外高分辨率的商业卫星遥感数据,是以遥感技术(RS)、地理信息系统(GlS)、MIS和CAD为技术手段,以计算机网络为信息发布交换平台,将几种独立技术领域中的有关部分与其它高技术领域(如网络技术、通讯技术、数据库技术等)有机地构成一个整体而形成的一项新的综合技术。它集信息获取、信息处理、信息应用于一身,突出表现在信息获取与处理的高速、 实时与应用的高精度、可定量化方面。通过这些技术的综合集成应用,实现建设部对直辖市、省会城市等大城市、国家重点风景名胜区特别是其核心景区的各类开发活动和规划实施情况的动态监测,并为相关部门的决策提供强有力的基础信息资料和支持。
 
记者:这两个行业对应用的遥感数据有哪些具体要求(比如分辨率、图像类型、图像质量等)?

梁经理:这两个系统需要的数据以卫星遥感数据为主。尤其是风景名胜区,历史上的基础的空间数据很有限;通过大部分景区地形起伏比较大、气候不定,这样的地区也很难用航空遥感来获得数据。
         两个监管系统使用的影像多是国际上的商用卫星遥感影像,商业卫星是按照用户的订单要求来飞行,数据采集的成功率可以接受。如美国的伊克诺斯(IKONOS,可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光谱影像)、快鸟(Quickbird,可采集0.61 -0.72米分辨率全色和2.44 -2.88米分辨率多光谱影像)、法国Spot(分辨率相对低,为2.5米的分辨率全色影像)都可以提供这样的服务。
        实际使用中,一般采用一种卫星影像,很多时候用两种甚至以上的卫星影像。卫星影像的选取和实际的需要息息相关,根据具体情况选择要使用的卫星。比如有的景区的面积很大,然而实际受关注的中心区相对较小,那么中心区就用分辨率高,图像更清晰的影像(0.6米分辨率的),外围没有必要使用高分辨率的影像的时候,就用分辨率相对低的2.5米分辨率。城市规划监管一般以0、6和1米分辨率的卫星影像为主。

记者:国内遥感技术在这两个行业的发展现状如何?

梁经理:从20世纪70年代,遥感技术开始兴起,国际上发达国家,比如美国、英国、法国、日本和俄罗斯等的遥感技术发展的比较早。英国现在已经开始研究城市夜晚的灯光和城市发展的关系,即通过对夜晚灯光的遥感影像数据的光谱分析,判断当地的人口密度、经济购买力、能耗等,美国也在进行这方面的研究。说明发达国家的遥感应用已经进入更加广泛和实用的领域。
        和发达国家相比,我国遥感技术的研究起步较晚,目前还局限于比较基础的应用,在多光谱和高光谱影像应用、研究方面做得还不够,原因有如下几点:一是各行业对遥感影像能够起到作用的认识还不够;二是我国目前在对遥感数据需求上还没有那么细;另外也没有足够强大的资金做后盾,因为专业研究要涉及对多种不同专业遥感光谱的研究不单纯是简单的光谱反射;最后,原始遥感影像的数据量庞大,需要处理器硬件技术和计算机高速处理技术等基础的支撑技术,国内的遥感技术的落后和这些基础技术的落后是分不开的。比如国内近期要发射的测绘卫星的分辨率的是4米,和发达国家在传感器技术层面上就有一定的距离。总体来说,遥感技术在我国是一个逐步发展的现状。

记者:遥感数据包含许多涉密的信息,政府主管部门又针对遥感数据的应用有哪些相关文件、提出了怎样的要求?

梁经理:一般来说,我国对国外的商业遥感数据还不能进行传播限制。因为国外的这些遥感影像提供公司拥有所拍摄数据的知识产权,我们从他们手中购买的数据拥有的也只是使用权。为防止从国内泄密,我们所要做的就是对这些已经纠正或者处理好的影像数据作好涉密管理,保证其不外流。
         而且在国内来说,国家对测绘的管理有《测绘法》,在对其中的遥感数据的管理上也有专门的法律法规。国家测绘局对测绘成果和测绘产品都有相应的管理制度和保密制度,但是假如企业要使用的话,这些数据应去解密再用;不过从目前的情况看,有些地方上的领导对遥感数据的保密认识的还不够深刻。

记者:您认为遥感数据在哪个领域还有更广阔的发展空间?目前,遥感数据还在其他的哪些领域被应用?应用的情况如何?

梁经理:遥感的应用这几年在我国正是一个发展的高峰期。国家对遥感技术非常重视,在“十一五”科技发展计划中对地观测仍然是一个重点。遥感技术从70年代末开始在我国发展,最开始是一段平缓的阶段,因为当时应用范围很窄,而遥感影像、数据的应用是通过需求的刺激来发展的;另外传感器技术、计算机技术、信息技术,这些技术的发展也促进了遥感技术的快速发展。
         遥感的信息量很丰富,通过遥感数据可以提取很多有用的信息。最近几年遥感技术开始应用于越来越多的行业,在城市规划和风景名胜区监管中的应用还是起步比较晚的。国土资源系统在遥感应用上是比较成功的,尤其利用遥感动态监测土地利用情况,是国内用的最早也是技术最成熟的领域。土地资源是国家的命脉,国家反复强调要守住18亿亩耕地的底线,现在每年花很多的精力和资金来监测违规占用耕地情况。其他行业也有比较好的应用,比如遥感在农业中的应用,对农作物的种类预测,产量预测、病虫害预测都可以实现。应用于林业的防火和病虫害监测、河流的防汛、水系的污染的监测、环境变化的监测、矿产资源勘查以及测绘等,所以说遥感技术已经应用到各个行业。

记者:在遥感影像数据方面,各政府部门从空间分辨率和时间分辨率提出了怎样的要求?

梁经理:具体要求不好界定,主要是看应用的方向。比如在城市规划中分辨率越高、图像越清晰越好,0.6米和 1米的分辨率都比较常见,0.5米和0.1米的也可以见到;像林业防火、防虫就需要中高分辨率的;环境、气象的应用上,低分辨率就可以。所以还是根据监测对象的不同选择不同分辨率的遥感图像,而且行业不同对分辨率的要求也不同。并不是所有的行业分辨率越高越好,除了数据量太庞大以外,而且也没有必要。

记者:贵公司的数字航摄相机系统有什么特点?我了解到它已经在苏州市航摄项目及常熟市航摄项目中被应用,请问这两个项目建设情况如何?

梁经理:我们公司于2006年投资引进了世界先进的DMC数字航摄仪(Digital Mapping Camera简称DMC),用于“数字城市”的数据采集、航空摄影测量以及其他对地摄影。数字航摄仪是一种专门用于航空摄影测量的高分辨率、高精度的数字摄影系统。它能直接获取数字影像,在影像精度上比Quickbird等卫星影像高,因为直接数字成像,故比传统的航摄精度也高;数字图像可以直接用计算机处理,故成本也低;时间上比传统行摄缩短一半的作业周期,是目前世界上最先进的航空摄影设备,代表着航摄仪的发展方向。
        航空摄影,首先是用飞机作为传感器的载体。航摄影像的效果比卫星的要好。卫星离地面的距离远、且高度和轨道相对固定;而航拍高度可调,高的时候可以到15000米,低的时候可以进行300米的近地高空飞行,而且可以选择天气允许的情况来飞,多用于测绘,比如地形图的更新。航拍的相机为全色多光谱的,既可以是彩色也可以是镜红外,精度比卫星(光谱的波段相对较窄)拍摄的要高的多,多用于测绘、城市的景观、农业监测等。拍摄的精度要满足1:500、1:2000等测地形图的要求。
目前苏州市及常熟市航摄这两个项目已经完成,对苏州8847平方公里和常熟1142平方公里的面积进行了航空遥感摄影,制作了 1:2000的正摄影像图。