1、研究背景

随着我国改革开放政策的实施，我国工业化水平迅速提高，城市化速度明显加快。而城市建设范围的扩展、城市土地利用的变化、城市人口的膨胀等必将对环境产生重大影响。加之我国城市历史悠久，空间结构复杂，现在又正以前所未有的速度进行新城区的建设和旧城区的改造。为了整治城市化带来的各种环境问题，需要开展城市航空遥感调查，利用遥感技术获取一系列具有现势性的遥感数据，进行城市变迁的监测与分析。

遥感技术在最近20年中取得了飞速的发展。遥感数据获取技术趋向三多（多传感器、多平台、多角度）和三高（高空间分辨率、高光谱分辨率、高时相分辨率），从而可以每天发回以TB为单位的影像数据，利用这些影像数据，我们有可能实时、自动地回答何时、何地、何目标、发生了什么样的变化的#8220;4W#8221;问题。遥感卫星的成功升空，出现了大量不同时相卫星影像，同时由于遥感图像获取技术的不断发展，遥感图像处理方法的不断改进、遥感图像的自动识别能力的不断提高以及其在地质、植被、土壤、海洋等研究中的广泛应用，使得利用遥感影像快速有效进行城市动态监测成为可能，并收到良好效果。

2、研究意义

城市变迁的遥感监测与分析对城市土地利用变化研究、城市未来发展规划和城市环境保护具有重大意义。随着社会经济的不断发展，特别是城市建设步伐的加速，城市所在区域的地物类型变化迅速，城市用地的扩展是城市化在空间上表现最为明显的特征之一，也是城市化的一个重要的衡量指标[1]。城市土地利用每年都在发生的明显的变化，需开展土地利用动态遥感监测。土地利用动态遥感监测即基于同一区域不同年份的同一时相遥感图像的光谱特征差异来识别土地利用状态或现象时间变化的一项工作[2]。因传统的土地利用调查是通过实地测绘的方法来进行的，需要花费大量的人力、时间和经费，难以适应城市土地利用的这种快速变化。遥感变化检测工作包括数据预处理、变化信息提取、精度评价、变化图斑输出等，具有快速、多波段、周期性的特点[3]，以其覆盖面大、信息更新快、人为干扰因素小等优点广泛应用于土地利用变化的研究中；其次，城市化过程中的经济、文化具有明显的过渡性和不稳定性，与之相对应的是社会变迁呈现出多样性和复杂性[4]。这些使得城市未来发展的定位会有所的改变，城市变迁的监测可以为城市将来的发展方向做参考，为旧城改造、新城建设提供科学依据；另外环境是人们越来越关注的热点，和人们的生活息息相关，环境保护是遥感技术的重要应用领域，近年来，遥感技术在环境保护领域中得到了广泛的应用，积累了丰富的经验，对其应用理论的研究也不断深化，其技术方法也日趋成熟[5]。通过对城市变迁的遥感监测与分析，在一定程度上了解城市环境状况，为评估环境质量提供新的依据。

3、国内外研究现状

随着时代的进步，科技的发展，各国家对城市遥感监测日益重视。发达国家开展城市遥感调查已有四五十年的历史，并且收到了良好的效果。城市遥感是以城市为对象、获取城市基础数据、开展城市研究与应用的先进手段之一[6]。李伟倩和李广文利用遥感图像光谱响应对住房密度、城市人口进行估算[7]；孙依斌应用遥感技术对不同监测年份的遥感获取图像资料进行判读，获取不同监测年份城市环境和土地利用类型的动态信息，通过地面监测网调查获取城市环境与土地利用动态信息，从而建立城市环境和土地利用动态预测数学模型[8]；邢诒、郑丙辉在城市景观生态遥感监测技术中提倡开展城市景观生态的监测，合理开发土地资源，保证生态系统完整性[9]；潘卫华利用2个时相的Landsat TM/ ETM 遥感影像，结合地理信息系统技术来监测城市扩展变化，研究城市扩展规律[10]；张春桂、彭云峰、林晶等对福建三大城市群气溶胶进行遥感监测并对其时空变化进行分析[11]；杨一鹏等运用遥感数据和常规气象站点监测资料研究了北京城市湿地气候调节能力[12]。遥感监测技术是获取城市生态环境、城市建设与管理所需信息的先进技术手段，可以为城市的环境保护、环境质量评价、城市规划、城市绿化、城市交通规划等提供科学依据，对于社会的发展具有重大意义。本文将从遥感数据的获取、遥感图像的处理、遥感影像变化检测、遥感图像分类、注意事项等方面进行遥感监测的综述。

我国相关遥感研究所开始对遥感监测有进一步的认识，并且随着遥感技术的不断发展，已经可以获取海量遥感数据，但戴昌达表明我国遥感应用的发展速度远远落后于遥感技术的发展速度，遥感数据爆炸的局面似有愈演愈烈的趋势[13]。他还指出遥感系统获得的原始图像数据实质上是地表特征电磁波谱的综合反映，经地面站系统处理得出的常规图像产品存在不少随机因素导致的几何畸变与辐射失真，而且多种信息混杂在一起，甚至相互迭掩，彼此抑制，所以从严格的意义上说，这些图像产品只是一种信息源或称信息载体，属#8220;数据（Data）#8221;范畴，必须经过系统处理与应用处理以真正实现遥感综合分析应用的新水平。其中应用处理更为重要，遥感图像应用处理技术体系的早日形成，可促使日益增长的海量遥感数据充分发挥作用并及时转化为先进生产力，为人类社会进步做出实际贡献。

现阶段，我国遥感图像应用处理技术还在不断的发展。诸云强、孙九林提出遥感图像处理即对遥感图像进行纠正、配准、增强处理、融合等[14]。遥感图像应用处理中必须面向对象，投入有关地学知识，有针对性地选择方法开展图像处理。图像应用处理要从图像数值分析入手，并与室内或野外测定研究地物波谱特性所掌握的知识相结合，分析不同地物目标类别间的波谱差异性与类内个体间可能存在的波谱离散性，需要考虑有效措施来抑制起干扰作用的类内个体间的波谱离散性。从具体的应用目的出发，综合而灵活地应用现有各种图像处理分析方法，取其精华，加以改造、集成或整合，形成新的适合某种应用需要的图像应用处理和分析的模型方法。目前，遥感广泛应用于现代社会持续发展、资源综合规划与利用、城乡规划与管理、自然灾害防治、环境动态监测等多个科学研究和应用领域中[15]。

进行遥感图像处理时还需使图像为人们更为直观的认识，需通过对遥感图像进行分类、图像增强、图像镶嵌等改善视觉效果。图像分类是将图像中每个像元根据其在不同波段的光谱亮度、空间结构特征或者其他信息，按照某种规则或算法划分为不同的类别[16]。我国的遥感技术仍有待提高，目前我国的遥感图像的分辨率远远不及发达国家，美国的Quick Bird卫星的分辨率可达0.61米，使图像分类具有更高的精度。因遥感图像具有单批数据量大，时间分辨率高的特点，对分类处理系统的计算速度和自动化程度提出了更高的要求。传统的单处理器串行算法很难满足计算速度的要求，采用并行处理是一种在不降低运算精度的情况下更为有效的手段，国内外在这一方面也进行了一定研究[17]。