2.遥感信息与城市用地分析
遥感技术的应用发端于城市遥感研究。早在1858年法国人G.F.TOURNACHOR用装在气球上的相机拍摄了巴黎市的相片，这是城市遥感的开端，也是遥感技术应用的开端。
（1）城乡居民地的遥感分析
按居民地大小规模和社会职能的差异，一般分为农村居民地、城镇居民地和城市。前者以从事农业为主，它的经济活动与其周围土地的自然属性发生直接的联系，但也有小型的工厂及副业生产。后者（指城市）与前者相反，它的人口高度集中，且主要在建筑物内从事工商业等经济活动以及社会文化活动，与其周围土地的自然属性不发生直接联系。城镇或集镇是介于前述两者之间的过渡型居民地。我国建制镇居民地大多有3000人以上聚居，其中非农业人口占70％以上。它通常位于与城市有一定距离的乡村地区内，但其居民地的性质都是非农村的。在遥感图像上可以具体分析一个区域内上述三类居民地的特征与城镇体系空间结构的特点。
在大于1∶10000比例尺的航片上，农村居民地的轮廓和内部结构都很清晰，其四周有农田，房舍低矮，排列不甚规则。房屋、道路和打谷场呈白色或浅灰色，其间有黑色或灰黑色的树木。在中、小比例尺的航片上，村庄的内部结构不易分辨，细小的道路网间一小片黑白错杂的影像即为村庄所在。
在中、小比例尺航片上能看出城镇居民地的轮廓和基本结构。集镇一般分布在公路和铁路沿线，大多濒临河流、湖泊和海洋。它初具城市的影像特征，有主街道和次街道，商业区、居住区、工厂和学校等功能区建筑及设施，在较大比例尺的相片上都可加以识别。
城市的主要影像特征是有较大面积密集的房屋建筑，其间纵横贯穿着较整齐的街道网，向四周辐射出数条对外交通的公路，大多还有铁路、航运相通。根据建筑物以及相关设施的布局特征，可再分出城市的居住区、商业区、工业区、游憩区及文化区。
（2）遥感与城市用地分类
为了统一全国城市用地分类系统，自1991年3月起我国统一按国家标准《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ137－90）实施。我国的城市用地分类采用大类、中类和小类三个层次的分类体系，共分10大类，46中类，73小类，并采用字母数字混合型代号，大类采用英文字母表示，中类和小类各采用一位和二位阿拉伯数字表示。
利用航空相片进行城市用地分类，不仅可以区分出10个大类和46个中类的用地类型，而且也可以细分出各小类的主要用地类型。而使用卫星图像分析城市用地，其效果虽然要差一些，但可以识别其中的居住用地、工业用地、交通用地、绿地、水域和其他用地等主要类别。即使是使用最新、最佳的航空相片，也要进行必要的地面调查，并借助有关图件资料，才能使判读成果真正达到常规调查和制图的精度要求。上述天津市和唐山市的遥感应用成果，可从一个侧面反映出遥感信息在城市用地分类方面应用研究的情况。20世纪80年代后期以来，我国许多大、中城市和特大城市大多已运用航空和航天遥感信息开展城市用地调查、监测和规划编制工作，取得了丰硕成果。
（3）城市用地结构变化的遥感监测研究
城市用地结构演变就是在一定时期内城市用地空间结构所发生的变化。应用遥感技术监测城市用地结构的动态变化，是城市遥感研究的重要内容。
利用航天遥感图像研究住宅建筑区的动态变化是一个非常重要的发展方向。根据相片编绘的不同时期的城市土地利用图或影像地图进行比较，有助于解决城市规划问题，并可以将城市实际的增长结果与规划进行对比。美国R.K.HOLZ和R.E.BOYER利用“阿波罗”6号宇宙飞船的相片研究了达拉斯和费拉达维尔市，证明可以将这种相片用于研究城市发展的各个方面，将放大到1∶250000比例尺的相片（1968年拍摄）与1954年编绘的地图进行比较，发现几乎所有居民地都有了很大的发展，可以根据相片将郊区新出现的村镇、城市中的新的居住区和工业区转绘到地图上，确定各功能区乃至整个城市的发展规模、形状和方向，特别有意义的是提出城市增长模型。
利用陆地卫星MSS资料可以对城市用地变化进行研究，1977年在美国亚特兰大地区得出的结论是利用卫星影像镶嵌图可以发现建筑、商业区的发展，工业企业的扩大，郊区造林空间的缩小等变化。TODD（1977）对陆地卫星MSS5数据进行处理，用1972年的MSS5相除，比值低的即表示土地利用发生变化的区域。
陆地卫星TM数据由于其改善了光谱、空间及辐射分辨力而为城市环境研究提供r较好的应用条件。有人对TM数据和MSS数据在城市用地的应用潜力作了比较研究，认为TM数据具有较高的应用价值，TM4、TM5、TM7这3个波段在人文景观中的研究起着重要作用。尽管TM数据在描述城市环境、土地利用类型的空间分布方面有了极大的改进，在大范围的区域规划方面，TM数据有可能是非常有用的，但在城区土地利用类型参差不齐的情况下，其效果还较差。
对航空红外彩色相片、陆地卫星数据（MSS和TM）以及SPOT模拟数据在城市用地中的应用潜力有人做了比较研究，但侧重点不同。有的认为，陆地卫星TM和SPOT数据在城市用地研究中的应用潜力并不很明确，研究成果表明，比例尺为1∶58000的航空红外彩色相片对于地方政府所需的城市土地利用详细分类要优于SPOT和TM数据。大多数人认为SPOT模拟影像比陆地卫星MSS和TM数据的判读能力要高得多，在很多情况下可与航空红外彩色相片相媲美。
20世纪80年代初我国开展城市土地利用遥感研究，1980年的天津—渤海湾环境遥感试验，应用航空红外彩色相片对天津市河北区土地利用现状调查作了尝试。1983年在北京市进行的较大规模航空遥感综合调查，使我国城市遥感由试验阶段向生产实用阶段迈进了一步。这次试验中利用了多时相航空相片对北京市城市用地的扩展状况作了研究。分析了1951年11月、1959年12月和1983年5月3个时相的航空相片，对北京自新中国成立以来不同历史时期的用地状况作了比较分析。用这3个时期的航空相片对城市用地进行面积增长统计。杨凯等人（1986）利用多时相航空遥感影像对湖北省随州市、武汉市汉阳区和关山区的城市演变进行测定与分析，编制城市变迁系列图，结合有关辅助数据资料，以图件和统计数据的形式表达城市的发展特点和规律。
1985年3月开始了广州市的城市遥感研究，其中不同时期城市建设发展对比研究是其主要内容之一。利用航空遥感资料研究不同历史时期城市建设用地发展变化过程，从中探讨城市发展方向和用地结构的合理性。这次调查利用1954年、1976年和1984年3年的航空相片进行判读，辅以实测基本地形图和用地资料进行用地分类调查统计，按4个方位区作综合分析。
宫鹏（1986）探讨了遥感技术在城市用地方面的应用方法，利用南京市的航空黑白相片、航空红外彩色相片和陆地卫星TM影像，提出了城市用地遥感分类的方法以及动态研究的方法。胡珏（1990）运用相片判读与机助制图相结合的方法，利用南京市4个时期的航空黑白相片和航空红外彩色相片对该市北郊用地结构变化作了综合分析，提出用地结构变化的统计分析与空间分析方法。赵锐（1986）利用1977年4月和1981年7月两个时期的陆地卫星MSSCCT（computer compatiple Tape）数据对南京地区这一时期内的用地变化作了分析。他采用HSL（HUE是色别，SATURA‐TION是饱和度，LUMINANCE是亮度）合成方案对MSS6波段和生物量、亮度指数新通道进行新的彩色合成，由此得出的图像能清晰地区分出城市街区、植被和水面，取得初步分类效果，然后用主成分分析的方法建立了更加综合的新通道，用逐步判别分析程序，对17种土地覆盖类型做出精确判别。
综上所述，航空遥感技术在城市用地动态监测中的应用已有比较深入的研究，而且作为一种有效的动态监测手段，已经在实践中发挥重要的作用，对于卫星资料的研究还处于实验发展阶段。城市遥感研究今后的发展方向是与城市信息系统（URBAN INFORMATION SYSTEM，UIS）相结合，从而把由遥感方法得到的大量数据有机地组织起来，直接为城市规划、管理服务。
4.5.2遥感信息在城市规划管理中的应用
城市是人类改造自然最强烈，社会经济和文化科技功能最集中的地域。它是一定范围地区的政治、经济、文化中心。不同性质和等级的城市具有不同的结构特征和建筑规模，表现出不同的影像特征。在城市规划管理以及发展决策方面，遥感信息能为城市建设发挥重要的作用，就城市总体规划而言，从修编基础底图到编制城市用地现状图，如能运用遥感资料，可以大大提高工作效率和成果质量。城市规划工作中的许多重要项目，诸如城市交通布局、工业类型和分布、居住用地分类和住房质量分析、城市绿化规划和环境规划等方面，都可从遥感资料中获得有效的成果和有益的启示，往往可以取得用常规手段难以得到的功效。
1.工业区工业类型的识别
如果说城市居住区和商业区反映了某一城市的社会生活风貌，那么其工业区图像则直接反映了城市社会生产的结构特征和规模。识别城市工业区的分布及其工业类型，特别是识别某些重要的、特殊的工业企业，对城市规划工作人员和军事判读人员有很重要的意义。对工业图像进行正确的分类，需要具备有关工业要素的专业知识，人们对各种工业的生产特点和生产流程了解越多，其判读的效果就越好。每一种工业企业都有其一系列特征性的标志，这包括所用的原料、厂房等建筑物及生产设施、生产的产品和废物等特征标志。在这些生产要素中有不少是可以直接在航空相片上判读出来的，而另一些与室内生产过程有关的要素，则可以从中加以推测。识别工业类型一般需要1∶20000或更大比例尺的航空相片。
首先要区分加工工业、装配工业和采矿工业等大类，然后进一步确定它是哪一门类的工业。
2.加工工业的判读标志
（1）大型厂房及结构复杂的建筑物，且有公路（或有铁路、水运）与之相连。
（2）厂房周围有贮放原材料的堆栈、大坑、地窖、燃料仓库、储气柜、储水槽等设施。
（3）室外运输装卸设备，如输油管、运输车、起重机、推土机、电铲等。
（4）大型室外加工设备，如高炉、冷却塔、冷却窑、化学反应塔、预热设备等。
（5）其他特征，如大烟囱、排气管、煤堆、贮油罐、废料堆、废料坑等。
加工工业中主要有机械制造工业、冶炼加工工业和化学加工工业等。机械制造工业的共同特点：巨大的车间厂房、原料物资和产品堆场、仓库等。室外管线少，密封罐也少，排气管不多，燃料堆也较小。例如，汽车制造厂有巨大的汽车装配车间和露天车库，其车身影像如“蚂蚁”。
冶炼工业中以钢铁厂最具代表性，它包括焦化厂、炼铁厂、炼钢厂和轧钢厂。其基本特征是：有大烟囱和许多排气管，有大体积的燃料堆和窑，而室外管线和高柜少。例如，炼铁厂的主体设备有高炉和并立圆筒形热风炉，高大的烟囱，高炉的一侧出铁水（有火红影像），另一侧出炉渣。平炉炼钢厂的主厂房高大，烟囱在主厂房顶部；而电炉炼钢没有烟囱，附近有变电所。化学工业的共同特征是：多管线、多密封罐、高柜和大型反应塔等，其露天加工设备很突出、很复杂。例如，炼油厂的催化裂化装置等为露天设施，由不同类型塔架组成，纵横交错的管线担负着连接各塔架、码头及车站的管运任务，备有专用的铁路站线、码头等附属设施。
3.装配工业的判读标志
装配工业分为重型和轻型两类。前者有重型钢结构单层建筑物，厂房外往往有重型超重设备和储料场，有进入建筑物的铁路专用线。铁路车辆装配厂、汽车装配厂等属于大型装配厂。后者以轻型钢结构或木结构的厂房以及多层建筑物为特征，没有大型超重设备，原料露天堆放场很小。小型机器装配厂、塑料厂等属之，它们往往兼具机械工业和化工工业的空间结构特征。
4.采矿工业的判读标志
采矿工业包括开采各种金属和非金属矿石以及石油、天然气等工业企业。采矿工业的主要判读标志有：坑道、矿井、井架、钻塔、矿坑和废石堆等地表及地下设施；有起重机、推土机、电铲和矿用汽车等装卸设备；有铁路、公路或输油管运输网。矿区的地面建筑物一般不太多，且规模也不大。露天煤矿可见到许多大的废石堆放体。铁矿为井下开采，地面图像仅有井楼连接选矿场的矿石堆场，通过皮带连接破碎车间，还有跨越铁路站线的精矿仓（峒室）。矸石堆场呈蓝灰色尖丘。砂金等砂矿开采区要开挖和剥离大量土砾，形成明显的人为地面起伏。遥感图像可以监测因开矿而造成的植被破坏、耕地被毁等损害环境的状况以及复原、重建的效果。
