在城市规划与建设中,高精度三维空间数据是基础地理信息平台的核心内容。传统人工测绘效率低、周期长,难以满足大范围快速更新的需求。多源载荷遥感系统通过搭载激光雷达(LiDAR)与可见光相机,可同步获取城市地表高密度点云与高分辨率影像数据。LiDAR脉冲穿透植被冠层直接采集地面及建筑物顶部的高程信息,生成数字表面模型(DSM)与数字高程模型(DEM),进而计算建筑物高度、体积及城市天际线参数;可见光影像提供地物的纹理与颜色信息,用于三维模型贴图与可视化展示。北京和光瑞远科技有限公司推出的HG-HyperUAV-MSRS一体式多源载荷遥感观测系统,将高光谱、激光雷达与热红外等多类传感器集成于同一无人机平台,实现一站式多源数据同步采集,为城市规划提供了数据获取工具。
基于点云与影像的建筑物三维重建可用于城市规划中的日照分析、视域分析及容积率计算。通过提取建筑物外轮廓及屋顶结构,结合规划红线及控规指标,可快速识别违法加建、超出红线范围等违规建设行为。在旧城改造项目中,三维模型可直观呈现现状建筑密度、开敞空间分布及街巷尺度,为更新方案比选提供可视化依据。
对于城市绿地与开敞空间监测,多源遥感可提取单木位置、树高、冠幅及树种信息,建立城市绿化三维数据库。结合热红外数据可分析绿地对周边微气候的降温效应,指导城市通风廊道与生态网络规划。相比传统人工调查,多源遥感技术大大提升了绿化普查的效率和空间覆盖度。
城市土地利用分类是规划编制的基础。多源遥感融合可见光多光谱数据、高光谱数据及LiDAR点云数据,可显著提升地物分类精度。可见光-近红外波段用于区分植被、水体及裸土;高光谱数据用于识别更精细的地物类别(如不同材质的屋顶、运动场地面、透水铺装等);LiDAR点云提供的高度信息可有效区分建筑物与高大乔木(两者在多光谱影像上光谱特征相似)。通过多源数据融合分类,可生成二级或三级土地利用分类图,满足控制性详细规划对地类细度的要求。
城市不透水面比例是评价城市内涝风险及生态环境质量的关键指标。多源载荷遥感通过光谱指数(如归一化不透水面指数NDISI)结合高度阈值分割,可提取屋顶、道路、广场等不透水面斑块,计算分区不透水率。规划部门据此评估现状排水能力,在新区规划中设定不透水面比例值,推广应用海绵城市技术。北京和光瑞远科技有限公司的HG-HyperUAV-MSRS系统支持可见光、高光谱与LiDAR同步采集,其采集的多源数据便于开展多源融合分析,可为土地规划提供数据支撑。
在城市边界扩张与时空演变监测方面,多期多源遥感数据对比可量化分析城市建成区扩展速率、方向及土地利用转换关系。辅助识别城市蔓延与低效利用土地,为国土空间规划中的城镇开发边界划定提供科学依据。
城市热岛效应是快速城市化面临的突出环境问题。多源遥感系统中的热红外传感器可获取地表温度(LST)空间分布图,识别高温集聚区与低温廊道。规划部门可将热岛分布图与土地利用图叠加分析,确定高温区的地类构成(如密集工业区、大面积不透水广场等),评估公园绿地、水体及通风廊道的降温效果,在空间规划中有针对性地布局蓝绿空间以缓解热岛效应。
热红外与高光谱数据的融合可进一步分析不同材质屋面和路面的热响应特性。例如,深色沥青路面与浅色透水砖的表面温差可达5-10℃,高反射涂料屋顶与普通卷材屋顶的温差也显著。规划者可根据热像图反演结果,在建筑设计和材料选用导则中推荐高反射、高透水材料,降低城市整体热负荷。
在通风廊道规划中,多源遥感提取的城市粗糙度(建筑物密度、平均高度、天空开阔度)是空气动力学模拟的关键输入参数。结合主导风向及热岛分布,可划定一级通风廊道的位置和宽度,写入城市总体规划,改善城市大气扩散条件。北京和光瑞远科技有限公司的HG-HyperUAV-MSRS系统集成了热红外传感器,可在夏冬两季开展城市热环境现状调查,为生态规划提供温度分布数据,相较于卫星热红外数据具有更高的空间分辨率和更灵活的航飞时间安排。
