城市遥感：观测对象与应用

城市遥感以城市为观测对象，存在固有的复杂性。这种复杂性不仅体现在城市的土地利用和土地覆盖类型复杂，我们需要针对城市复杂场景发展新的时空谱观测模型，还体现在城市的社会经济活动包含实时的人流、车流和信息流，城市遥感观测对象需要从对地观测发展到对人类活动的观测。与非城市的观测区域相比，对城市的观测有以下5项典型特点。

1.对城市土地覆盖和土地利用的观测

在水平空间上，城市地物类型丰富且要素紧凑，如图1-7所示，城市场景既包含植被和水域等天然的土地覆盖，也包含更多的建筑物和道路等土地利用信息。在水平空间上的地物信息通常通过垂直观测来获取。

2.在立体空间上多角度观测不同高度的城市信息

对城市的观测，在空间尺度上还需要考虑不同高度的建筑物和植被的遮挡，因此，在立体空间观测方面需要同时开展水平、垂直观测，如图1-8所示。

3.在时间尺度上需要监测城市土地利用和土地覆盖的变化信息

目前全球正处于城镇化快速发展阶段，且存在人地竞争矛盾。如图1-9所示，广州市石桥镇在1976年是以农业为主的城镇，到1995年经过20年的发展，已经变成现代化大都市的一部分，大量农田变成了建设用地。

4.城市时敏目标的遥感检测和跟踪观测

图1-7　在水平空间上城市复杂地物类型示例

图1-8　对有遮挡的植被信息的多角度观测(www.xing528.com)

从信息提取对象来看，城市存在大量的人流、车流等时敏目标，需要同时开展对地观测和对社会现象的监测(Zhu et al.，2018)。如图1-10所示，可基于吉林1号视频卫星对移动的船只进行监测。图1-11为基于无人机监测城市实时交通状况的场景，尤其是在交通堵塞或有交通事故发生的情况下，通过无人机快速获取现场真实场景，为交通疏散和应急救援提供技术支持。在2020年新冠肺炎疫情发生期间，通过无人机检测居民居家隔离效果，如果发现有人员未戴口罩和聚集的场景，就可广播提示信息，实现对城市居家隔离效果的监测。

图1-9　快速变化的城市示例

图1-10　吉林1号视频卫星影像上的移动目标

图1-11　无人机监测城市实时交通的场景

5.对社会经济活动的观测

城市是人类文明的结晶，也是主要社会经济活动发生的集聚地。通过夜光遥感等观测手段，也可观测夜间经济。珞珈一号01星是世界上第一颗兼具遥感和导航功能的“一星多用”低轨微纳科学实验卫星，于2018年6月2日发射成功。珞珈一号01星的夜光遥感分辨率为130m，可清晰识别道路和街区。夜光影像不只反映夜间城镇灯光等，可以广泛应用于城市社会经济参数估算、区域发展研究和重大事件评估等诸多研究领域。图1-12为珞珈一号01星的武汉市夜光遥感数据图，夜光遥感影像展示了城市社会经济活动。

图1-12　珞珈一号01星夜光遥感影像展示的武汉市城市社会活动