北京城市规划研究院  张其锟

张其锟，男，1928年生于重庆市，1950年毕业于清华大学土木工程系。任北京市规划委副主任、市规划院常务副院长、市计算机中心主任等职，教授级高工。曾任中国遥感应用协会四届理亊会副理亊长及名誉理亊长。80年代中，主持负责北京首次航空遥感综合调查“8301工程”总体设计、实施工作。1987年，项目先后获北京市科技进步特等奖和国家科技进步一等奖，以及“城市建设和管理数据库”国家科技进步三等奖等。授予享受国务院政府特殊津贴专家。曾任中国城市规划学会新技术应用专业委员会主任，获得中国城市规划新技术应用特别贡献奖，1991年获国家级突出贡献专家称号等奖励。在国内外杂志发表了数十篇论著。是我国城市遥感应用的开拓者之一。

城市规划的研究涉及到城市的经济、社会、环境的诸多方面；不仅要了解过去、分析现在，还要预测未来，故此不断发展成为跨学科的综合科学。面对浩瀚的数据，始终是城市规划工作者苦苦探索的难题。近20年来，在党和政府领导关心与支持下，城市规划工作者积极地探索，我国城市规划领域在采用遥感新技术方面，已取得了长足进展。

一、遥感技术的兴起与城市应用

“遥感”这个术语是60年代初期，由美国海军研究部门的地理学家提出的。美国摄影测量协会出版的《遥感手册》（第二版）对遥感作了通俗而简练的概括：“遥感就是不直接接触某个物体，而能获得该物体的有关信息。”“最简单的例子，人类的眼睛就可以看作是一个遥感的传感器，因为它可以通过视觉感知周围世界的信息。可是一般用遥感这个名词，是指通过飞机或卫星获得的照片或其他的数据，来收集和处理有关地球环境的信息，特别是它的自然和文化信息。”

遥感技术可以追溯到18世纪中叶，和摄影有密切的关系。据报道：1859年，达格雷（Gaspard F. Tournachon，以后又称“Nadar”）用气球拍摄了第一张著名的气球像片，所拍摄的地区是靠近巴黎附近的村庄，叫Petit Becetre。此后，1860年金（Samuel A. King）和布莱克（James W. Black）利用离地1200英尺高的系留气球，拍摄下了马萨诸塞州波士顿的像片。随着飞机、卫星等运载工具和遥感仪器的迅速发展，遥感技术也日益完善。1959年8月美国探索者-6（Explorer-6）传回来第一张地球的卫星数据的卫星，称为地球资源技术卫星-1（Earth Resource Technology Satellite,简称ERTS-1）。所以，从20世纪60年代开始，遥感技术已不仅限于航空遥感技术，还产生了卫星遥感技术。遥感仪器也不限于航空相机，还出现了可见光、非可见光的多波段扫描仪、侧视雷达（全天候工作仪器）等多种设备。

卫星遥感有获取信息快、费用较低等优点。但对于城市来说，长期以来，卫星图像的分辨率（注：指一个像元的大小）较低，美国地球资源卫星的分辨率为20m（全色）,法国斯波特（SPOT）为10m（全色），印度卫星为5.8m（全色），可以编制1/100000、1/50000、1/25000各种比例尺的影像图。因此，作为城市的背景分析或宏观的区域调查分析，比较实用。而作为城市内部的微观或工程性的调查研究，如编制1/500至1/10000的影像图，还是以航空遥感影像为多。所以，长期以来，城市规划主要依靠航空遥感技术。直到1999年9月，美国1米分辨率的IKONOS卫星发射成功，形势才发生了变化，利用它可以编制1/10000的影像图（黑白）。总体规划的编制，就以卫星遥感技术来获取信息；也还可以用于分区规划的宏观调查。目前，它的费用还较高，但随着多家公司要发射1米分辨率卫星计划的实现，价格势必会降低。因此，卫星遥感和航空遥感在城市规划领域中广泛应用的局面，是雨后春笋的前景！

二、我国遥感城市规划应用的发展趋势和特点

改革开放后，我国城市建设的规模和速度不断加快，城市面临的问题和矛盾也日益增多，原有的规划已不能适应新的经济社会发展的要求，需要修改和编制新的规划，已成为紧迫的任务。而原有的地图、资料也已陈旧，无法满足规划需求。城市迫切需要新的技术和方法，来改变我国城市规划界感到最棘手的难题——现状调查和地图更新之类新问题。

1978年，在中国科学院主持下，与云南省、国家有关部门（地质矿产部、国家测绘局、林业部等），联合开展了云南腾冲航空遥感试验，作了大量的区域遥感基础试验和应用的研究工作，遥感技术的威力开始引起广泛的关注。1980年，中国科学院和天津市又选择天津-渤海湾作环境遥感试验，遥感技术开始以城市和周围环境作为对象开展规模化的研究。其旨是“探索在大范围内进行环境监测、环境质量评价和城市规划的新技术和新方法。并为防止污染、保护生态环境、城市建设提供重要的科学依据。”为城市遥感指明了发展方向，他们成功的探索和研究，引起了更多的国家主管部门和地方政府的高度重视。

1983年，地质矿产部、城乡建设环境保护部、北京市人民政府共同签订了“北京航空遥感综合调查协议书”，协议书规定：北京航空遥感综合调查（代号：八三〇一工程）为三方联合进行的多学科综合调查重点项目，性质为工程性兼科研性。调查的宗旨是利用航空遥感技术、辅以航天遥感资料、广泛深入地为首都城乡建设及城市科学搜集基础资料；解决一些城乡建设中急需而又可能解决的实际问题，同时探索城市现状实时综合调查的最经济合理的现代化方法技术。

北京航空遥感综合调查工作历时4年，33个中央和北京市的单位联合攻关，240余名科研人员刻苦钻研、奋力拚搏、完成了41个课题，涉及14个部门的业务（注：23项填补了北京资料的空白）。成果在政府决策、管理方面发挥了十分突出的作用，大多数的成果也在城乡规划、建设、管理中得到广泛地应用，取得显著效益。终于圆满地完成了规定的任务，并于1987年先后获得了北京市科技进步特等奖和国家科技进步一等奖。天津、北京的成果，都生动、深刻地显示了遥感技术是城乡规划、建设、管理的强有力的现代化调查、分析工具。与此同时，广州（1984.6-1987），太原（1987-1989）、呼和浩特（1987-1991）、上海（1988-1991）等城市都先后开展了航空遥感综合调查。

1987年7月，城乡建设环境保护部城市规划局、科技局，中国建筑学会城市规划学术委员会在昆明联合主持召开“遥感、计算机技术在城市规划中应用交流会”（简称：昆明会议），国家科委新技术局也派员出席指导。在会议上广泛的交流了应用新技术的经验。周干峙同志给予充分肯定，明确指出：“这两项技术（注：指遥感、计算机技术）不是一般的技术问题，是关系到城市规划、城市建设发展的带有革命性的技术问题，对城市规划具有重大的战略意义。”昆明会议在中国城市规划领域是具有历史意义的重要会议，把新技术推向了应用的新阶段。会议肯定了北京的经验，并要求“凡已有航片的城市，要努力开发，积极应用这些资料，为城市规划设计和管理提供科学的依据。”随后，一些中等城市也利用已有的航片，开展了规模不等的航空遥感调查，遥感技术就逐渐地推广开来。

80年代初，我国遥感技术尚处于起步阶段，由于国家科委、中央有关部门的倡导与支持，同时遥感又是可以广泛应用于各个行业的现代化调查工具，因此，大家热心学习与探索。当时，遥感综合调查多采取统一领导、跨部门、多学科的方式进行组织和工作。建设和城市规划部门往往又是最积极的组织者，如北京、广州、上海等。国土资源，在地方一般是由计划部门主管，有些地区是由计划部门出面组织，城市规划部门同样也是热心的参与者。通过遥感调查，城市规划部门成为最大的受益者，无论从宏观或微观上，都加深了对本地区的综合认识和了解，有的甚至从根本上改变对原有一些问题的看法。同时也使城市规划工作者熟悉了新的、现代化的调查手段，提高了规划的效率和质量。随着遥感技术的推广和普及，有些中小城市也根据自己的需要、财力和条件，因地制宜，开展了一些专项的遥感调查，也收到明显的效果。

从《城市规划》、《城市规划汇刊》、《遥感信息》、《国土资源遥感》4个刊物发表的城市遥感文章来看，截止到1999年，已达67篇（1982-1985年，仅2篇；1986-1990年，增至24篇；1991-1995年，24篇；1996-1999年，17篇）。从总的发展进程看，中国的城市遥感由20世纪80年代的后期，从试验探索阶段，已转向广泛实用、深化的阶段。

对此，据公开报道、不完全的统计，先后进行过遥感调查（包括单项调查）的城市已达30余个。诸如：4个直辖市；9个省会城市：长春、广州、南京、武汉、杭州、沈阳、呼和浩特、合肥、南宁；以及其他一些城市如：襄樊市、宜昌市、沙市(湖北)，青岛市、威海市、青州市（山东），延吉市、佳木斯市、公主岭市（吉林），绍兴市、宁波市（浙江），无锡市、盐城市（江苏），唐山市、秦皇岛市（河北），佛山市（广东），白银市（甘肃），晋城市（山西），岳阳市（湖南）、铜川市（陕西）等城市。实际上还不只是上述数字，因为不少单位都默默无闻地作了大量工作，而自己很少宣传报道。还有一些城市仅利用航空像片制作地图，未提取其他信息的，也未统计在内（见表1）。

表1 6个大城市的遥感综合调查应用领域分析表

注1：应用领域所涉及研究的内容（见表5.2-1序号）。其中，5包括水资源污染、给排水、水工调查；6包括污染源调查；7包括垃圾填埋场等；10包括估产、保护地、农业区划、农业地质；11包括多时相城市用地的扩展、体育设施等其他专项调查；12包括多时相文物变化等；13包括建筑密度、高度、危旧程度、工地等；14包括陆上、水上交通；15包括城市地物光谱特征研究、测图精度研究等。

注2：表5.2-1分析栏数字以课题项目个数计，比重为各项占总项目数之比。

注3：资料来源于各城市的综合调查报告。

从上表6个大城市的综合调查应用领域的分析，可以清楚了解到我国城市遥感应用的广度与深度。各城市的热点首先集中在影像图，比重达到16%，因为这是遥感调查的基础，也是城市规划工作者最希望解决的问题——即地图现势性。其次是地质环境、灾害；再次是土地问题，水资源与水环境，绿化与林业，建筑等。有些项目虽然所占比重不大，但是几乎每个城市都作了调查，如对固体垃圾。有的领域研究课题比重很低，只有北京关注到了，那就是文物保护。但其意义很大，也有所突破。在国内也是首次利用遥感技术，把一个省市范围内长城现存状况（完好或破损），科学地调查清楚。北京市市内长城沿地形的实际长度为629公里。

三、遥感在我国城市规划的早期创新应用与认识

长期以来，大家对物质规划都比较熟悉，关心的数据主要是人口、土地、房屋等。面对社会经济的发展提出来的如：环境，生态，可持续发展等新课题，就不是很熟悉，搜集这方面的数据也遇到众多困难。

（一）拓宽了城市规划研究的内涵开阔了规划师的视野。

从上述分析表中，可以清楚地看到，很多领域的数据都可以利用遥感技术获得。从某种意义上讲，这为我国城市规划的改革，拓宽规划研究的内涵，创造了十分有利的条件，在城市调查中具有重要的科学和现实意义。

（二）引入了最经济合理的综合调查先进手段。

一次遥感图像的获取，多领域、行业受益，所以是最经济的。遥感图像记录的信息是地物的光谱特性，又是综合性的，也可以说是包罗万象。从6个城市调查的结果看，是如此丰富，也充分说明了这一点。不同专业的遥感专家之所以能够提取他们需要的信息，关键是他们把自己的业务知识和遥感影像特征相结合。目前我们规划师能够自己提取的信息，还有限，潜力尚未充分发挥。虽然规划领域也培养出一些既懂规划又懂遥感的人才，但人数还太少。只有大力培养规划师，使之掌握遥感技术，城市规划界才能充分掌握这门最经济的、合理的综合调查手段。

（三）拓展了编制新型影像地图的经济实用方法。

地形图是城市规划最基础的资料，但普通地形图（也称线划图），一般生产周期都很长，为了解决这个难点，发达国家都采取既生产普通地形图，又编制影像图，互为补充。众所周知，影像图生产周期短、费用低，是利用航空摄影的照片（包括卫星照片），经过测绘仪器，改正了飞机姿态和像机带来的误差，编制而成。目前已经利用计算机和数字摄影测量技术来纠正编制生产。

而我国早在70年代末，沈阳市城市规划设计院就曾试验生产过1/1000的影像图，并受到好评。但这项成果未得到推广应用，原因是多方面的，如技术设备当时多是依靠进口，难于推广；再者，当时城市规划师还未习惯使用影像图。

到80年代中，城乡建设的规模空前高涨。如北京1984年竣工建筑面积就达818万平方米，相当于解放时北京旧城总建筑面积的46%。地物变化如此巨大，不研究制作影像图，是完全没有出路的。所以北京航空遥感调查时，就编制了系列影像图，1/100000的市域卫星影像图，1/25000规划市区航空彩红外影像图，1/5000规划市区黑白影像图和与之相配合的土地利用详查影像图（上述图均经过纠正，符合定位精度要求）。从此开始在规划师中推广影像图，在编制分区规划时，取得了很好的效果，使规划的基础数据扎实，分析问题的深度加深，得到广泛的赞许。

一般的影像图是中心投影，不适用于对丘陵和山区，而北京三分之二面积是山区。因此北京市第二次航空遥感调查，在1989-1992年又研制了系列的正射影像图（1/25000，1/10000，1/5000，1/2000），分别覆盖市域和规划市区，总图幅数达到2075幅。这就为普及正射影像图的应用打下了更好的基础。北京市城市规划院于90年代开始，从总体规划到详细规划，以及工程项目，都普遍利用了影像图，并把影像图和线划图结合起来应用，影像图终于普及开来了，探索出一套经济实用制作影像图的方法。

1995年广州市进行航空摄影，制作了1/2000数字正射影象图和1/5000为彩色数字正射影像图，覆盖市区范围1440平方公里。到1999年又进行航摄航空摄影，覆盖区域扩大到2200平方公里。随即建立多时相（1995年、1999年）的影像图数据库，比例尺为1/5000，1/2000，影像有彩色和全色两种。数据量达到几十个GB（千兆字节），技术上也有所创新。虽然投入的人力、物力不少，但效果突出，不仅使规划部门和城市规划师能及时获得直观、丰富的信息，提高了工作效率，也使各级领导更容易了解城市规划、指导规划，反映极好。

我国几个大城市上海、北京、天津等都制定和拟订了定期利用遥感技术，及时更新基础数据的计划。随着我国测绘科学家的努力，在全数字摄影测量技术方面，也获得了新的成功。目前，已经有我国自主版权的商品化软件销售，并进入了国际市场，获得好评。我们完全可以应用这类国产软件，来制作影像地图，加快推广的进程，提高制作效率和质量。

国外高分辨率卫星数据的出现，如美国IKONOS卫星影像，使及时更新影像图也变成了现实。为长期困扰城市规划师，地图不能及时更新的问题，得以解决。

（四）开创了城市规划研究和制定的先进技术并提升到科学层面。

遥感图像除了具有信息的综合性以外，还有几个非常切合城市规划的要求特性：

1.具有可动态监测分析城市演化的特性

国际上已经有学者主张作动态的城市规划。实际上事物的发展就是动态的。所以，城市规划经常需要从历史的发展，展望长远，以掌握事物发展的规律。一旦有了不同时期的遥感资料，规划师就可以动态地研究城市。6个城市在航空遥感调查中，做了很多动态研究项目。北京利用4个时期（1875、1951、1959、1983年）的历史资料和多时相航空照片，对古建筑的分布状况作了系统分析，结论是在十年动乱中损失最为严重，同时还发现一些值得保护的古建筑。上海在80年代的遥感图像中为了浦东的开发，就利用3个时相的航空照片（1981、1984、1987年）作了土地利用综合调查及用地结构的变迁，并编制了专题系列图，为浦东新区的总体规划构思及重点开发区的确定做出了重要贡献。他们认为“多时相的动态分析与研究，揭示了城市在发展过程中的一些规律性的问题，提高了应用研究水平。几乎6个城市，都对建成区和土地利用发展变化作了研究。

2.具有可多层次分析的特性

遥感资料由于有不同的分辨率和比例尺，可以既作宏观的、战略分析，又可以作微观的、战术的分析。只有在科学的宏观分析指导下，才能做出微观的正确决定。在一般情况下，很容易只见树木，不见森林。1983年，北京人都感到全市到处都是工地，但无法做出定量分析，当时利用遥感资料，编制了北京市建筑工地分布图，使领导一目了然：工地如此分散，犹如“天女散花”。这就促使领导下决心治理，提出了“治乱、治散、治软”的方针。这充分说明遥感在辅助战略决策上的重要作用。

3.具有可重复处理的特性

在科学研究中，可重复性是一个重要的衡量标准。一般社会调查要重复进行调查，是十分困难的，有时几乎是不可能。但是，对遥感资料，完全是可以做到，只要妥善保存遥感资料，可要求不同的人员，对资料进行多次解译、分析，检查其分析结果的正确性。特别是目前我国解译分类标准尚不够完善，一旦有了新的要求，就可以结合新标准或新要求，重新解译分析，这就便于进行历史的对比分析。

从上述的特点，可以明显地看出，遥感在城市规划理论与方法研究中的重要支撑技术，极大地提高了城市规划的先进性、科学性。诚然，应用计算机信息系统，比如“城市信息系统”（Urban Information System）开展城市规划工作，也是城市发展应用最为迅速的技术之一。

面向21世纪是一个信息化、数字化的时代，城市数字化也是必然趋势。信息产业的飞速发展，新技术也会层出不穷，它将为城市规划提供越来越多的新手段、新思路：比如，遥感新技术、城市地理信息系统（GIS），以提高城市规划工作的先进性、科学性，在城市规划领域开创了一个新局面。但城市规划所面临的生态、环境、社会等问题，也将更复杂，机遇与挑战并存，城市规划工作者只有奋起迎战，不断扩大视野、努力吸取相关学科的营养，才能胜任历史赋予我们的神圣的职责。