遥感信息技术与城市生态环境研究及可持续发展

方 辉
（桂林市测绘研究院）

【摘　要】　简述遥感技术与城市生态环境研究、可持续发展的关系，并指出“3S”集成技术必将在城市可持续发展中发挥重要作用。
【关键词】　遥感 城市 生态 可持续发展

　　生态环境保护与城市可持续发展的辨证关系越来越受到人们重视，其在人类社会生存发展过程中的重要性已有共识。保护生态环境资源，我们责无旁贷，这是造福子孙的大事，是社会经济可持续发展事业中的重中之重。桂林作为最适合人居的城市之一，生态环境保护与城市可持续发展问题尤为重要。
　　城市化是人类社会发展的必然趋势，也是一个国家走向现代化的必经阶段。中国是一个人口众多的发展中国家，目前正处于工业化和城市化快速发展的时期：随着全球人口、资源、环境问题的日益突出，人类的可持续发展已成为全世界共同关注的问题。城市作为一个人口高度密集地区，是人们从事经济、文化乃至政治活动最为频繁的重要场所，也是人类对自然生态环境干预较为强烈、破坏较为严重的区域。一般而言，城市通常具有低自然环境资源储备、高能耗、高物耗、高环境污染的特点，即相对自然生态系统而言，城市生态系统表现出一定的脆弱性和不稳定性。因此，加强城市生态环境研究，实现城市的可持续发展是一项非常重要的任务。
　　20世纪80年代以来，特别是90年代以来，遥感（RS）信息技术在城市生态环境保护领域的应用得到了长足发展。遥感信息技术导致城市生态环境保护领域的研究范围、内容和方法的重要变化，标志着环境信息获取和处理方法的一场革命。
　　城市生态环境学研究的对象，是在城市空间范围内，围绕着以人群为中心的人类住区各种物质实体和社会因素，研究城市居民与其生存环境之间的相互关系。目的在于探讨城市环境在人类社会经济活动的影响下结构、功能的变化，污染物的环境作用与效应，城市环境质量的评价与其发展预测与调控，环境质量变化的规律及其对人类产生的后果，从而为建设一个规划布局合理，配套设施齐全，有利工作，方便生活，居住条件舒适的人类住区环境提供科学依据，实现城市可持续发展。
　　遥感信息提供了全球或大区域精确定位的高频度宏观环境影像。它扩大了人们的视野，从可见光发展到红外、微波等波谱范围，加深了人们对城市生态环境的了解。在遥感与地理信息系统基础上建立的数学模型，实现了空间和时间转移，在空间上由野外传入室内，在时间上从过去、现在的研究发展到三维空间上定量地预测未来。
　　遥感信息技术对城市生态环境科学的发展起了重要推动作用。遥感信息科学从理论、技术和方法上进一步将大气圈、水圈、生物圈作为一个完整的、开放的、非线性的系统，以现代高新技术为手段，全面地、综合地、系统地研究城市生态环境系统的各个要素及其相互关系，建立大范围尺度上的关系和变化规律。
　　利用遥感信息对城市生态环境进行监测，获取城市生态环境变化的基本数据的图面影像资料，提供了大气污染、土地盐渍化和水土流失、生态环境恶化（如酸雨对植被的污染）、工业废水和生活污水对水体的污染等基本状况和发展程度的数据和资料，为生态环境的管理与治理等科学决策提供了依据。
　　遥感信息技术为城市生态环境科学提供了全新的研究手段。它标志着信息获取和分析处理方法等前沿、交叉学科的兴起，具有重要的意义。遥感信息技术的理论和方法在城市生态环境监测、评估和环境灾害的调查以及在地理信息系统支持下的分析预测等方面有着广泛的应用前景。
　　城市生态环境学是生态科学、环境科学、地理科学等多学科交叉的边缘学科。其研究任务从生态科学的角度说，它是研究城市居民与其生存环境的相互关系，它遵循平衡、竞争、优势、演替等自然生态规律；从环境科学的角度说，它又是研究城市的空气、土地、水体、生物等自然环境的污染和控制，资源配置及开发利用；从地理科学的角度说，它是以城市居民与其生存的城市环境的关系为主线，研究特定城市区域的地理环境系统与社会经济系统的相互关系，即从地理空间角度研究城市环境污染与生态破坏问题，并从整体上来协调人类的社会经济活动与自然环境之间的关系，以达到城市社会经济的持续高效发展和人类生存环境始终保持着协调、稳定的良好状态。城市生态环境学与一般的地理学不同，它更加强调在人类活动影响下城市环境的变化，更突出人地关系在城市空间的作用。它与环境学不同，它更注重于污染物在城市环境中的作用与效应，城市环境质量的综合评价与宏观的调控对策，而较少涉及环境污染工程控制问题。
　　城市生态环境不是一成不变的、静止的，而是发展变化的、动态的。所以研究城市生态环境的动态，不但要对城市生态环境的发展历史作研究，以找出其已有的动态变化规律和特征，还要对城市生态环境的现状作评价，以及对其未来作预测，以便看出它的发展变化趋势，从而有针对性地对其进行调节和控制，以期达到城市生态环境的最佳功能。如城市化带来的环境变化对生物和人的影响及其对城市环境变化的反应，环境污染的氛围和程度变化，人口的分布与动态变化，生物区系和群落的分布与动态变化，城市环境的特点和动态变化等。
　　遥感信息技术可以对生态环境的变化进行动态监测，并可以给出定性分析和定量数据。遥感信息技术具有快速、准确、周期性、宏观性和实时获取环境资源状况及其变化数据的优势，同时数据分析系统和地理信息系统集成又具有多种数据的综合处理能力，因此遥感在调查和监测城市生态环境变化方面就可以大显身手了。
　　如今，全世界面临生态环境危机的严重挑战，城市化进程已引起一系列的生态环境问题，正在威胁着人类的生存和可持续发展。解决城市生态环境问题，制止生态环境恶化，实现可持续发展，已成为世界各国极其关注的重大问题，各有关学科正在协同努力，开展多途径研究，提出城市生态环境建设的新构想，在这种情况下，“3S”（RS、GIS、GPS）集成研究应运而生。
　　“3S”技术集成中，RS用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与物理信息及各种变化；GIS则对多种来源时空数据进行综合处理分析和应用；GPS主要用于实时、快速地提供目标的空间位置。
　　城市可持续发展研究是一个巨大的系统工程。它涉及的信息具有类型繁多、数据量大等特点。GIS具有输入、存贮、查询、检索、处理、分析、更新、输出各种空间信息的能力，是综合分析、评价和提供可持续发展规划决策的有效工具。因此，应建立集RS、GIS、GPS于一体的可持续发展信息系统及网络，并做好信息的科学管理和分析工作，以确保信息传输顺畅，达到信息共享的目的。
　　城市可持续发展信息系统与一般信息系统的主要区别在于：它特别关注大区域资源枯竭和环境恶化状况。以“3S”为基础的可持续发展信息系统网络除了能及时获得动态的信息外，还能充分利用存贮在各个部门的各种信息对城市环境、社会、经济进行综合分析、系统仿真研究，为城市可持续发展与决策提供科学依据。
　　当前，新一代卫星影像的分辨率已有大幅度提高。在专家系统支持下，计算机图像识别精度、图像解译能力也有了明显的改善和提高，计算机地物自动归类算法研究已有很大突破，遥感与地理信息系统一体化已是现实。“3S”系统集成技术将最终建成新型的地面三维信息和地理编码影像的实时或准实时获取与处理系统，形成快速高精度的信息处理流程，这对遥感信息技术在城市生态环境保护领域和其他领域的应用，对城市社会经济实现可持续发展具有深远的意义。