6月11日，北京國(guó)家會(huì)議中心，以“融合 開放 智能”為主題的2014地理信息開發(fā)者大會(huì)(WGDC2014)在此拉開帷幕。地理信息開發(fā)者大會(huì)自2012年起開始舉辦，三年時(shí)間里，伴隨著中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，已經(jīng)成為地理信息領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)創(chuàng)新盛會(huì)，與跨界融合、國(guó)際交流的重要平臺(tái)。

　　在6月12日上午的2014智慧城市峰會(huì)分論壇中，香港中文大學(xué)、太空與地球信息科學(xué)研究所副所長(zhǎng)黃波帶來(lái)了精彩演講。

　　以下為演講全文：(根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講本人審核，如有疏漏，請(qǐng)諒解并及時(shí)與3sNews聯(lián)系)

　　非常感謝大會(huì)提供這樣的機(jī)會(huì)，也非常感謝GCPS前主任和林教授推薦我來(lái)做這個(gè)演講。

　　智慧城市討論的非常多，不同的人有不同的觀點(diǎn)，目前也沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義，它有兩個(gè)非常關(guān)鍵的因素。一個(gè)是以云計(jì)算移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)的支撐。另一方面是培育知識(shí)社會(huì)環(huán)境下開放的城市創(chuàng)新生態(tài)。

　　智慧城市是實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展的必要條件，最后目標(biāo)還是發(fā)展可持續(xù)城市，可持續(xù)發(fā)展需要強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境的平衡發(fā)展，今天主要報(bào)告一些這方面的探索。

　　大家知道，遙感技術(shù)在城市中有很多應(yīng)用，比如空氣監(jiān)測(cè)違章建筑監(jiān)測(cè)等。城市發(fā)展過(guò)程中不僅要遇到很多政策和管理的挑戰(zhàn)，也要遇到技術(shù)的挑戰(zhàn)，還有很多技術(shù)的，現(xiàn)在遙感器越來(lái)越多，傳感器也越來(lái)越多，用戶需求也越來(lái)越多，我們希望通過(guò)影像融合技術(shù)解決這些問(wèn)題。

　　這樣的數(shù)據(jù)為什么得不到?主要是傳感器有四大分辨率，之間相互矛盾。這四大分辨率包括空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率和多角度觀測(cè)。但是，分辨率之間是相互制衡的，如果遙感傳感器空間分辨率其他的分辨率就高，光譜分辨率高，時(shí)間分辨率高，那么覆蓋的覆框比較窄，因?yàn)樗拇蠓直媛手g的相互矛盾，限制了遙感產(chǎn)品的精度和限制了它的很多應(yīng)用。

　　目前遙感的現(xiàn)狀是，我們只能使用得到的數(shù)據(jù)，而不是真正想要的數(shù)據(jù)。如果今天數(shù)據(jù)沒有，那么可能用昨天或者去年的數(shù)據(jù)代替。我們希望通過(guò)融合能夠生產(chǎn)出用戶真正想要的數(shù)據(jù)。

　　怎么解決問(wèn)題?一方面是發(fā)射新的衛(wèi)星傳感器，可能非常昂貴，開發(fā)周期長(zhǎng)，解決不了空間分辨率和光譜分辨率矛盾的問(wèn)題，可能能解決時(shí)間分辨率的問(wèn)題，但是空間分辨率和光譜分辨率的矛盾還是無(wú)法解決。

　　第二個(gè)是通過(guò)影像的融合，融合成一個(gè)集各個(gè)特點(diǎn)為一體的產(chǎn)品

　　目標(biāo)：結(jié)合全色波段的高空間分辨率與多光譜波段的光譜特性，以形成高空間分辨率的過(guò)光譜影像。

　　全色銳化的優(yōu)缺點(diǎn)：

　　高空間分辨率

　　便于板判讀與分類

　　我們提出了一體化融合的概念、方法和技術(shù)，主要是利用已有高低分辨率的的特性，建立它們之間的關(guān)系，生成、時(shí)間、光譜其角度可選擇的全屬性高分辨率影像。遙感傳感器硬件技術(shù)是沒辦法達(dá)到四高的產(chǎn)品的。

　　一體化融合包括時(shí)空的融合、空譜的融合和空角的融合。

　　時(shí)空融合：比如有MADIS的分辨率，高空間分辨率，但是是低時(shí)間分辨率，有一對(duì)LANDSAT是低空間分辨率和高時(shí)間分辨率，它們之間可以融合合成時(shí)間和空間都高分辨率的一組影像。

　　空角融合：我們希望衛(wèi)星傳感器能多角度的觀測(cè)，通過(guò)時(shí)空、空譜和空角的融合達(dá)到融合的影像。實(shí)現(xiàn)技術(shù)就是稀疏表示的技術(shù)，不多做節(jié)。

　　所有時(shí)空補(bǔ)角挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，很多空間上的變化是一些類別性的變化。比如說(shuō)，現(xiàn)在處于快速城市化的階段，很多森林本砍伐變成了建城區(qū)，所以類別變化也是一個(gè)挑戰(zhàn)。不僅是季節(jié)性的變化，還有土地類別的變化，都能夠通過(guò)粗分辨率影像識(shí)別出來(lái)，然后進(jìn)行細(xì)化，融合到高分辨率的影像產(chǎn)品中。

　　融合軟件：這是放在AriGis平臺(tái)作為一個(gè)插件實(shí)現(xiàn)時(shí)空補(bǔ)角一體化的融合。

　　利用這個(gè)技術(shù)我們生成了世界上第一套時(shí)空譜角香港高分辨率的影像。也是用的MADIS和Landsat，香港因?yàn)闅夂蛴绊?，一年好天氣就是三到四月，通過(guò)影像融合技術(shù)可以獲得更高分辨率的影像。通過(guò)空譜融合可以形成高光譜和高空間的一組影像。通過(guò)融合可以形成多角度高空間分辨率的影像。新一代融合產(chǎn)品可以擴(kuò)展遙感的應(yīng)用領(lǐng)域，比如空氣污染監(jiān)測(cè)。(圖)左邊是MADIS這個(gè)產(chǎn)品是10公里×10公里的，如果建立公共污染和健康和傳染病的關(guān)系，在城市里無(wú)法建立，因?yàn)榉直媛侍诹恕?圖)右邊是我們?nèi)诤弦院笊傻漠a(chǎn)品，顯然細(xì)節(jié)都出來(lái)了。

　　進(jìn)一步的跟地面的監(jiān)測(cè)站的建立關(guān)系以后，我們就可以生成覆蓋整個(gè)香港全境的PM2.5、PM10的數(shù)據(jù)。我們最近做的工作是進(jìn)一步跟OMI數(shù)據(jù)融合，生成了二氧化碳、二氧化硫，O3全覆蓋30米覆蓋的產(chǎn)品。

　　作為城市環(huán)境監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)城市的熱島，北京地區(qū)，左邊一列空間分辨率非常定，很多細(xì)節(jié)不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，這樣的數(shù)據(jù)無(wú)法建立這樣的關(guān)系，我們也通過(guò)融合，右邊這列，是生成了一套高空間、高時(shí)間、每天一景的地面溫度的一套產(chǎn)品。

　　PM2.5獲取手機(jī)應(yīng)用軟件：這是我們最近開發(fā)的一個(gè)手機(jī)應(yīng)用。跟昨天鄭宇講的工作有點(diǎn)相似，不相似的地方就是他們沒有用到遙感軟件，他們的軟件有些地方?jīng)]有數(shù)據(jù)，但是遙感產(chǎn)品可以解決這些數(shù)據(jù)的覆蓋問(wèn)題。

　　碳源、碳匯的估計(jì)：利用遙感進(jìn)行估計(jì)，隨著時(shí)間的變化而變化。我們生產(chǎn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步應(yīng)用，是支持可持續(xù)城市規(guī)劃和土地利用的規(guī)劃。

　　下面介紹一下軟件的工作，是關(guān)于城市土地利用變化建模空間統(tǒng)計(jì)分析。這個(gè)分析主要的目的時(shí)間里這些變化和不同驅(qū)動(dòng)因子隨著時(shí)間的變化，城市怎么樣擴(kuò)展到底有哪些驅(qū)動(dòng)力，2050年和2020年城市土地利用怎么分配，有什么樣的變化?我們開發(fā)了一個(gè)軟件是ChangeAnalyst，可以做這些方面的分析。軟件的安裝和標(biāo)準(zhǔn)都是一樣的。

　　實(shí)例：香港建成區(qū)擴(kuò)展分析，香港從1991年到2007年的變化，城市建成期也是不斷的增長(zhǎng)。這個(gè)軟件主要是想建成區(qū)的擴(kuò)展跟哪些因子有關(guān)系，做城市規(guī)劃之前首先要知道城市擴(kuò)展范圍是什么，范圍知道以后再做進(jìn)一步的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。我們找出來(lái)影響因子，利用ChangeAnalyst進(jìn)行分析，選出你感興趣的區(qū)域。然后可以做因子的選擇，做空間的采樣，做邏輯思維的回歸，最后做基于時(shí)間的內(nèi)插和預(yù)測(cè)。

　　時(shí)間內(nèi)插案例：香港發(fā)展非常有規(guī)律，沿著鐵路發(fā)展，我們預(yù)測(cè)結(jié)果非常好，95.8%。2050年香港擴(kuò)展的預(yù)測(cè)，到2050年才能檢測(cè)預(yù)測(cè)的效果。

　　多元變化實(shí)例：多元變化比方說(shuō)農(nóng)村用地轉(zhuǎn)成居住用地，商業(yè)用地或者工業(yè)用地，有多種變化。ChangeAnalyst軟件可以做這些變化的建模和預(yù)測(cè)分析。

　　多目標(biāo)可持續(xù)空間規(guī)劃：我們?nèi)ツ晖稑?biāo)廣州市南沙新區(qū)的一個(gè)新型的城市規(guī)劃，主要利用這個(gè)多目標(biāo)可持續(xù)空間規(guī)劃的技術(shù)，利用遙感影像融合的結(jié)果做南沙新區(qū)的控制性詳規(guī)。

　　可持續(xù)空間規(guī)劃一般會(huì)考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境發(fā)展的平衡。三大領(lǐng)域下，我們可以識(shí)別出很多進(jìn)一步細(xì)的因子，比GDP、人員消耗、城市分布模式、交通設(shè)施便捷性，當(dāng)然可以定義很多子目標(biāo)。優(yōu)化的方案就是在多目標(biāo)基礎(chǔ)上，能搜尋一套滿足各個(gè)目標(biāo)平衡的方案。基于這個(gè)算法，也是我們多年開發(fā)的一個(gè)Pareto為優(yōu)化的方案。

　　案例1、通州新城的規(guī)劃：考慮到了地質(zhì)穩(wěn)定性、垃圾設(shè)施不在周圍、壓縮性、相溶性等都有考慮。

　　案例2、山東長(zhǎng)清土地利用規(guī)劃優(yōu)化方案：顯然優(yōu)化以后各個(gè)指標(biāo)有很大的提高

　　案例3：武漢東湖生態(tài)的優(yōu)化，主要考慮減少土地利用的轉(zhuǎn)變，農(nóng)田要使用化肥，對(duì)水質(zhì)的污染，考慮的目標(biāo)更加復(fù)雜。成生的是可持續(xù)生態(tài)規(guī)劃的方案。

　　案例4：深圳市土地利用總體利用規(guī)劃，到202年的，傳統(tǒng)的方法做出的規(guī)劃方案，我們用優(yōu)化模型建立了一個(gè)規(guī)劃的方案。

　　結(jié)論：一體化遙感影像融合為解決現(xiàn)有的遙感技術(shù)問(wèn)題提供了有效的工具

　　一體化遙感影像融合特別適合于環(huán)境監(jiān)測(cè)和土地利用變化的監(jiān)測(cè)，可以變化建模多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)空間優(yōu)化。謝謝大家。