遥感技术在生态园林城市评估中的应用——以某市建成区为例

（合肥市测绘设计研究院，安徽 合肥 230001）

传统的城市绿地植被分布信息的获取采用人工实地调查法。人工实地调查法存在主观性强、效率低、更新频率低等问题，不便于综合分析和评价。

随着城市建设的快速发展，受制于传统绿地调查和以此为基础的城市规划建设，我国城市在实际绿地规划建设中暴露出越来越多的问题，如城市热岛效应、空气污染、居住条件不合理等，这破坏了城市规划建设的初衷，影响了整个城市的景观形象。笔者依托可靠的技术手段提取准确的城市绿地数据，进而分析得到城市建成区内的绿地面积等指标数据，为生态园林城市的规划建设提供重要数据参考和评估建议[1−3]。

遥感技术的快速发展，使得快速、准确获取城市绿地信息成为可能。结合高分辨率的遥感影像，通过影像解译和实地验证，可对影像进行准确分类，获取矢量化的结果数据，实现城市绿地信息的快速提取[4]。该方法具有快捷、准确、实时等优点。

笔者采用高分辨率遥感技术，通过对获取的遥感影像进行预处理、解析、分类及数据自动化统计，解决了传统调查方法的效率低、误差大等问题，实现了城市园林绿地指标的快速、准确获取，为生态园林城市的评估提供了重要的参考，也为园林城市的规划建设提供了必要的数据支撑。

1 生态园林城市评估数据源

按照国家生态园林城市申报的要求，此次遥感测试的范围为某地区的建成区。应用遥感信息提取技术分析统计园林绿化相关指标，依据的基础资料主要有该地区2017 年8 月成像空间分辨率为0.5 m 的WorldView真彩色卫星遥感影像、建成区1∶1 万地形图数据、城市规划专题图件等。

2 遥感影像处理关键步骤

2.1 影像正射校正

在获取遥感影像的过程中，因透视投影、摄影轴倾斜、大气折光、地球曲率及地形起伏等因素影响，导致原始影像中部分像素存在不同程度的几何变形和失真，因此需要对影像进行校正。目前可采用共线方程模型、基于仿射变换的严格几何模型或改进型多项式模型进行校正。无论采用哪种模型，都需一定量的地面控制点，要求采集的地面控制点应为卫星影像中相应位置处明显的地物特征点，总体上分布均匀，影像的边缘和角点不丢漏。

2.2 多光谱影像融合

遥感影像的获取受制于大气窗口等诸多因素，一般获取的遥感影像都是特定波段范围内的灰度影像，而非直观看到的彩色影像。但多光谱的影像融合可以获取与现实接近的假彩色或真彩色影像。在处理实际影像融合的过程中，只需将经过正射校正的多光谱数据中红、绿、蓝3 个波段按照一定的排列顺序叠加融合即可获取假彩色的影像。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，得到高分辨率真彩色遥感影像，为影像解译提供基础数据。

2.3 影像镶嵌及裁剪

影像的镶嵌过程是将多于两景的影像进行无缝拼接，形成一幅完整的目标区域的过程。在镶嵌过程中，任意两景影像间有一定的重叠区域，以解决两景影像间的镶嵌线问题，得到视觉上完整的影像。

影像镶嵌拼接获得的结果比实际需要目标区域大，为了与实际应用相匹配，一般需要对镶嵌后的影像进行裁切，如依据图幅裁剪等。

3 园林城市评估中的遥感影像处理及方法

3.1 专题信息解译

对处理后的遥感影像，通过ArcGIS 进行矢量化，结合实际要求将不同功能类别的绿化（公共绿地、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。矢量化的结果数据是园林绿化各项指标统计的基础。

3.2 外业校核

遥感技术改变了传统绿地数据采集的繁琐流程，极大地减少了野外工作量，提高了调查效率，但这并不意味着脱离了实地调查，内业矢量化的结果仍依赖于实地外业校核和补充。

3.3 专题信息属性录入

依据外业现场踏勘复核及补充的结果，对矢量化结果中的各类绿地进行数据分类处理，同时输入绿地的属性。

3.4 专题信息统计

依据遥感影像解译和实地踏勘的结果，对内业数据进行纠正和补充后，加上专题信息的有效分类和确认，城市绿地信息的各项基本要素已基本明确，需要对照园林城市的各项绿地指标进行计算，以评估该地区的实际绿化水平。

4 园林绿化遥感测试技术与方法

参照建设部城建司《国家园林城市遥感调查与测试要求》，利用遥感技术，对原始卫星影像，通过影像正射校正、融合、匀光、镶嵌、裁剪等预处理工作后，将其作为信息提取影像底图，综合参考地形图、城市规划专题图件等，提取建成区内园林绿化图斑，再按照《城市绿地分类标准》（CJJ/T 85−2002），对图斑进行分类统计并入库，依据《国家园林城市系列标准》（建城〔2016〕235 号）进行相关指标测试和计算。其中，影像正射校正时控制点需均匀分布，结合1∶1 000 DEM 数据，校正后影像精度满足如表1 所示。

表1 影像正射校正精度表

影像融合处理使用分辨率高的全色波段影像与低分辨率的多波段影像（含红、绿、蓝和近红外波段）进行，采用Pansharp 方法，突出植被信息。

5 生态园林城市评估中的关键指标及测算

5.1 各类绿地指标计算

根据住房和城乡建设部2016 年10 月最新发布的《国家园林城市系列标准》（建城〔2016〕235 号）的评价标准和相关绿地指标测试计算方法，该市建成区范围内国家生态园林城市新10 项绿地建设指标计算具体如下：

（1）建成区绿化覆盖率。根据遥感调查测试，该市建成区范围内的绿化覆盖面积为A km2，建成区面积为B km2，建成区内的绿化覆盖率具体计算如下：

（2）建成区绿地率。该市建成区范围内的绿地面积为A km2，建成区面积为B km2，建成区内的绿地率为：

（3）人均公园绿地面积。该市建成区范围内的公园绿地面积为C hm2，建成区内城区常住人口为D 万人，建成区范围内的人均公园绿地面积为：

（4）公园绿地服务半径覆盖率。公园绿地服务半径覆盖率为公园绿地服务半径覆盖的居住用地面积与居住用地面积的比值。根据评价标准要求，面积在5 000 m2以上的公园绿地，按照500 m 的服务半径计算覆盖居住用地的百分比（%）；2 000（含）～5 000 m2的公园绿地按照300 m 的服务半径计算覆盖居住用地的百分比（%）；对面积在1 000 m2以上的历史文化街区按照300 m 的服务半径计算。该地区建成区公园绿地服务半径覆盖的居住用地面积为C hm2，居住用地总面积为D hm2，建成区公园绿地服务半径覆盖率为：

（5）建成区绿化覆盖面积中乔、灌木所占比率。经遥感测试并结合实地调查，测算得出该地区建成区范围内的乔、灌木垂直投影面积为S1 hm2，建成区内所有植被的垂直投影面积为S2 hm2，建成区绿化覆盖面积乔、灌木所占比率为：

（6）城市各城区绿地率最低值。该地区建成区已为行政区划最小单元，因此各城区绿地率最低。

（7）城市道路绿地达标率。根据遥感测试与实地调查，通过计算统计，该地区建成区城市道路总长度为T1 km，绿地达标的道路总长度为T2 km，因此建成区内的道路绿化达标率为：

（8）城市防护绿地实施率。该市建成区范围内规划防护绿地中已建成防护绿地面积为M1 hm2，而绿地系统规划中防护绿地规划总面积为M2 hm2，因此城市防护绿地的实施率为：

（9）城市各城区人均公园绿地面积最低值。该市建成区已为行政区划最小单元，城区公园绿地面积为N1 hm2，建成区范围内常住人口为N2 万人，因此城市各城区人均公园绿地面积最低值为：

5.2 建成区绿地指标统计汇总

根据高分辨率遥感影像，结合已收集的资料，已测试的指标统计如表2 所示。

从表2 可知，达标项为建成区绿化覆盖面积中乔、灌木所占比率、城市各城区绿地率最低值、城市道路绿地达标率；未达标项为建成区绿化覆盖率、建成区绿地率、人均公园绿地面积、公园绿地服务半径覆盖率、城市防护绿地实施率、城市各城区人均公园绿地面积最低值，其中建成区绿地率、公园绿地服务半径覆盖率、城市各城区人均公园绿地面积最低值这3 项指标是生态园林城市申报的否决项。

表2 该市建成区绿地指标汇总表

6 结语

通过分析得知，该地区现状绿地指标与生态园林城市申报的标准仍存在一定的差距，其中建成区绿化覆盖面积中乔、灌木所占比率、城市各地区绿地率最低值、城市道路绿地达标率已超标或接近达标，后期建设时较容易满足相关要求，但是绿地率、公园绿地服务半径覆盖率、城市各城区人均公园绿地面积3 个否决项的指标差距值相对较大，亟需在全区内增加绿地面积总量以及扩大公园绿地面积。

结合该市建成区绿地现状的分析，笔者提出以下2 点建议：

（1）增加绿地总量。合理规划，调整完善城区西北和东北区域绿地缺少的现状，提高城区的整体绿地覆盖率。

（2）增加公园绿地总量。城市西北老城区范围缺少必要的公园设施，直接影响着整个城市的人均绿地面积和绿地服务半径覆盖率。建议重点规划，在实现园林城市建设目标的同时，切实实现整个城市公园服务的均衡发展。