城市遥感原理与应用-城市遥感:原理、方法和应用

针对城市特定场景和观测对象，需要研究面向城市需求的观测模型和信息表达模型，这是城市遥感需要研究的理论模型。同时，还需要开展针对城市独特要素的遥感机理研究。本教材第一篇为城市遥感观测模型:包含天-空-地高分辨率对地观测模型。

遥感影像包含了大量的空间、时间和光谱特征，鉴于城市遥感观测的复杂性，通常需要综合考虑遥感影像的时间、空间、光谱特征以满足城市遥感观测的需求。理论上，城市遥感观测需要具有高时间分辨率、高空间分辨率和高光谱分辨率的数据。城市遥感时空光谱观测模型通过综合考虑空间、光谱、时间三个维度的特征，获取有效的城市区域遥感数据。模型的输入，即为时间特征、空间特征和光谱特征。模型的输出，是指融合不同分辨率、不同平台、不同类型的多源数据，获得具有更高空间、时间和光谱分辨率的高质量图像，将在第5章详细介绍。

与此同时，在城市遥感要素机理也需要继续开展研究，如城市热岛的和冷岛的形成机理等。遥感影像是地面物体反射或发射电磁波特征的记录，是地面景物真实、瞬间的写照(Hord，1986；李德仁等，2008；梅安新等，2001；Bachofer et al.，2019)。由于成像时采用的传感器不同、工作的电磁波波段不同、遥感平台不同、应用目的不同，形成了多种遥感影像，它们在城市遥感中的应用范围也各不相同(图1-13)。

图1-13　面向城市复杂场景遥感需求的天空地时空谱协同观测(www.xing528.com)

城市中的地物大多属于人工目标，如建筑物、道路、水体和绿地等，研究这些地物特有的波谱特征和影像特征是城市遥感技术的基础工作之一。通常情况下，由于卫星过境时间和天气情况都会影响成像质量，如图1-14所示，卫星过境时在城市区域形成大面积的阴影区域，严重影响其应用。

图1-14　在城市影像上高层建筑物阴影严重

为应对这一局限性，航空多角度遥感技术从多个角度同时获得同一场景的纹理和几何信息，如图1-15为SWDC-5倾斜摄影相机获取的4个角度同一场景的影像数据。