遥感技术在智慧城市建设中的应用

黄慧

（山东省国土测绘院地理信息中心，山东 济南 250000）

智慧城市是现代科学技术发展背景下城市建设的必然趋势，智慧城市建设以大数据、智能化、云计算等先进技术为依托，旨在将生活、工作、交通、社交、文化与城市的发展融为一体，通过智能化操作，让居民生活更为便利、城市规划更加科学。遥感技术为智慧城市建设提供必要的技术支撑和核心数据参考，成为支撑和推动智慧城市建设的关键技术，在此背景下，深入挖掘遥感技术在智慧城市建设中的潜力是当前城市发展和技术优化的主要方向之一。

1 遥感技术简述

遥感技术是当前在地理信息系统和城市管理中广泛应用的技术。遥感技术以电磁波理论为基础，是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术[1]。遥感技术的应用由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等共同完成。遥感可对远距离目标进行信息收集并成像，实现对目标的探测和监测。遥感技术主要包括地面遥感技术、航空遥感技术、航天遥感技术和宇航遥感技术。

遥感技术最早出现于20 世纪中叶，1958 年系留气球对巴黎全景图片的拍摄，是遥感技术最早的应用。此后，随着科学的进步，遥感技术逐步发展，在各领域的应用也日渐广泛。近年来，遥感技术在城市管理与规划中的应用越来越重要，不少国家利用遥感技术来获取城市资源环境变化、人口流动、用地规划、气象等方面的精确数据，通过对这些数据进行动态监测和智能分析，为城市建设和发展提供参考。

2 智慧城市的内涵

智慧城市是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对包括生活、环保、公共安全、城市服务、经济等在内的各种需求做出智能响应[2]。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中生活的居民创造更美好的生活，提供更优质的生活服务，促进城市的和谐、可持续发展。当前，智慧城市建设已初步开启，其成效也日渐显露，在2020 年抗击新冠肺炎疫情工作中，智慧城市的优势凸显。在疫情防控中，利用大数据技术和数据碰撞对相关人员的活动轨迹进行动态监测（如图1 所示），准确甄别新冠肺炎病毒接触人群，及时找出潜在感染群体，并第一时间进行隔离治疗。

图1 疫情监测卫星测绘图

此外，通过智能管理系统对城市的医疗资源和生活资源进行科学管理和调配，保证了疫情期间各项物资的正常供应。这只是智慧城市建设应用的一部分。最终，智慧城市管理网络旨在将居民的生活、工作、出行、社交、文化等层面全部纳入智能管理，全方位服务居民生活，为城市管理和决策提供全面、科学、精准的数据支撑。

3 遥感技术在智慧城市建设中的应用

3.1 获取科学数据，搭建时空信息框架

城市的建设和发展分为时间和空间两部分。首先，必须记录城市发展和变迁的时间轨迹，为未来城市规划和发展提供必要依据。其次，城市建设是在一定空间内进行的，无法脱离现实空间而存在。因此，为了获取城市发展所需要的数据，对城市进行地理测绘是不可缺少的步骤。使用遥感技术获取信息是地理测绘的核心环节，通过对城市的远距离探测，获取大量城市数据，并通过对数据的智能分析，实现对城市发展的现状、定位和目标的评估，给出发展建议。遥感技术获得的数据是时间和空间的结合，通过遥感技术可构建出城市的时空信息框架，实现对城市信息的集成和智能分析，为智慧城市建设提供数据基础。

3.2 遥感智能成像，促进城市交通一体化

智慧交通是智慧城市建设的重要方面，利用遥感技术可快速获取城市交通图像，准确得知城市交通状态，实现实时监测。基于准确的数据，对城市道路实施管理措施，完善城市交通线路系统。智慧交通主要包括五个方面：一是交通信息的提取。利用高分卫星遥感技术，获取交通路网信息，辅以影像处理相关算法，实现对公路属性信息的提取，并可与电子地图比对，为摸清交通建设情况、科学规划交通建设提供重要依据。二是利用遥感技术监测道路施工进度。通过多期遥感影像监测道路建筑施工进度，找出施工中的不足，及时调整施工措施，实现科学的进度管理[3]。三是交通路面状况监测。利用高分辨率的遥感影像，对路面状态进行监测，如若出现道路积水、毁损、裂缝等现象，及时发出预警和反馈，保证交通路面的完整性。四是交通附属设施监测。交通附属设施是交通系统的重要组成部分，主要包括交通信号系统、排水设施、护栏和指示牌等设施，遥感技术能够对这些附属设施进行影像监测，保证受到毁坏的设施能够得到及时维修。五是对交通地形进行管理和监测。有些地区交通路面易受山体滑坡、泥石流等灾害的侵扰，对道路安全造成极大威胁，而遥感影像可在较广范围内对交通地形进行监测，一旦发现危险要素，则立即预警，防止危险发生，最大限度地维护交通道路安全。遥感卫星拍摄的公路地形图如图2 所示。

3.3 智能动态监测，促进城市生态环境改善

随着城市人口的增长和城市职能的不断完善，城市环境治理逐渐成为城市建设重点关注的问题。城市环境是自然环境和社会人工环境的结合体，构成体系复杂，污染原因多样，治理难度大，周期长。当前普通环境监测站难以实现对城市环境的全方位、精准监测，而遥感技术的应用可对城市环境污染状况进行科学监测。

图2 遥感卫星拍摄的公路地形图

遥感技术在城市环境中的应用可归纳为三个方面 ：一是大气污染监测。主要通过高分辨率的遥感卫星影像测量光谱特征和大气气体分子密度，来辨别大气污染情况（如图3 所示）。如当植被受到有害气体侵袭后，对红外线的反射能力会降低，在卫星影像中的颜色和外形会发生变化，因此通过观测城市植被图像可测量大气污染状况[4]。

图3 大气污染遥感影像图

二是城市水污染监测。遥感技术主要利用反射光谱来判断水污染状况，获取水面光谱资料，通过智能处理和分析，判断水污染情况。

三是固体废弃物污染监测。通过卫星遥感图像（航空热红外图像）的特征来判断固体废弃物的堆放情况。

通过遥感技术对城市主要污染物进行监测，并将监测数据存档保留，可以实现对城市环境的综合监测。在监测数据的基础上，出台环境保护措施，切实保护城市环境[5]。

3.4 大数据集成，为城市建设决策提供依据

智慧城市的主要特点之一是数据的集成和智能化分析。遥感技术正是以大数据集成和可视化为主要优势，为智慧城市建设和发展提供技术支撑和数据支持，从而为城市决策提供科学依据。以城市人口迁移为例，随着我国户籍制度的逐渐放开，城乡之间的人口流动更为频繁，流动人口成为城市管理的重点对象。通过卫星遥感影像，可基本掌握城市人口流入流出情况，对城市各个行政区划的人口进行动态管理，为城市人口管理提供科学依据。

4 结语

综上所述，智慧城市是科学技术发展和城市管理需求发展的产物，是未来城市管理的必然趋势。而遥感技术则是智慧城市建设和发展的核心技术之一。通过遥感技术，可构建城市智能时空信息化的基本框架，并对城市交通、环境、人口等进行科学监测，提供基础数据和智能分析，为智慧城市建设提供强有力的技术和数据保障。