【文献与探索】发展中国家可持续城市规划的航天对地观测：需求，趋势及未来方向

类别：城市规划 网络治理

城市一直处于不断变化的状态中，各地政府对于获取精确有效的信息来维持城市发展也面临着许多的挑战。在很多发展中国家也面对着信息难以获取或者不能及时获得的困境。航天对地观测（earth observation, EO）技术可以很好地为城市区域提供最新的空间信息。两位南非学者Walter Musakwa和 Adriaan van Niekerk在《规划文献学报》上发表的《发展中国家可持续城市规划的航天对地观测：需求，趋势及未来方向》这篇文章，就分析了EO对城市规划所起到的推动作用，特别是通过几个案例来分析EO可以用来推陈出新以及预测城市规划者所提出的的各种指标。（Earth Observation for Sustainable Urban Planning in Developing Countries: Needs, Trends, and Future Directions，Journal of Planning Literature， Vol. 30(2) 149-162, 2015, DOI:10.1177/0885412214557817）本文认为EO在最近几年的发展正在不断成熟，但从当前只是专注于纯粹的对地技术应用的方向转变为为了日常决策提供有用的信息和对城市可持续发展的检测也是十分有必要的。

城市是经济发展和财富创造的地方，然而贫穷，不平等以及环境退化等仍然是现今不可解决的挑战，特别是在发展中国家。这些挑战阻碍了实现可持续发展和缓解气候变化。到2030年，在南半球的国家希望可以有更多的人可以住在他们的城市中而不是农村中。在许多发展中国家，城市化进程是农村—城市迁移的结果，它总是会因为政府的治理不善和难以获取基本服务而导致不善的城市规划。

Patino and Duque (2012)分析了卫星技术可以促进城市和区域的科学性。Miller and Small(2003) 强调了EO对环境和政策分析的潜在作用。之前的文献都分析了EO对促进城市调查和政策发展中起到的广泛的作用。在本文中，我们分析了EO在城市规划中的作用，以及强调了EO是如何在发展中国家促进为那些关系到城市可持续规划决定的。

EO的发展历程

EO指代收集、加工、建模和传播以及有关地球自然环境和建筑环境改变的数据。普遍上EO技术包含遥感卫星，全球定位系统站，航拍以及其他在地面上的仪器，例如水站。EO的现代起源是18世纪初期红外线和摄像的发现和发明。在二十世纪早期，第一个在飞机上使用的航拍，而且这一技术在第一次世界大战中的军队侦查时得到了改良。在二十世纪六十年代到七十年代，技术有进一步得到了提高，从航拍技术转变成了人造卫星。但是 Lein (2009)认为EO数据的错误使用限制了技术的运用和发展以及相应的政策的制定。但是，最近对EO数据的创新发展使得研究者可以减少在使用EO数据时的错误运用，然后可以产生高质量的绘图技术。因此，专业的EO技术得到了不断的发展。

为何使用EO技术？

由于EO数据特有的优势使得它在学术研究中越来越受到关注并得到了广泛的使用，比如在野外调研时。EO对于空间和大气的研究提供了一个独特的视角，因此相关领域的专家可以扩大他们的研究范围。国际地球科学信息网络中心（CIESIN）认为，EO使用了一个基础算法并据此产生了互相关联且客观的数据。EO数据的另一个特点是它能够产生可以不断定期更新的数据。此外，EO技术还有可以描述，分类，测量关键物理属性的功能，但是这些功能的成本很高昂。不过，EO技术提供了一个快速的方法来发展空间数据库。

通常在发展中国家的城市中都不太使用先进的地籍数据库和土地所有权。与此相比，在许多发达国家中，例如美国，可以很容易地访问地理信息（产权边界，所有权，税收和在正色摄影土壤类型中的土地使用类型和植被数据）。在大多数发展中国家，政府数据通常不能和当地政府的信息化发展同步进行。EO城市不仅提供了一种快速概要性的观点,也让规划者可以反复核对或补充其他数据源,如人口普查或实地调查,从而提高研究结果的有效性和可靠性。

在城市规划中EO技术的运用

全球最大的同行评阅杂志斯高帕斯（Scopus）调查显示，有关EO和城市规划的出版文献在近二十年不断增长。数据显示，在2002年到2005年，相关的文献的增长率达到了500%，这主要归因于现在技术的进步和图像分辨率的提高。斯高帕斯调查还发现，EO技术的运通主要受到了地球和行星科学（25%），工程学（22%），计算机科学（22%）的限制，其他一些文献中发现环境（6%），社会（9%）也起到了一定的作用。如图显示，现在EO技术的用于城市规划主要分布在亚洲（36%），北美洲（33%）和欧洲（29%），在非洲（2%）也运用到了EO技术。

EO被广泛用于城市监控的各个方面，包括物理性能的测量、、、建筑分析、交通监控研究和城市扩张等。比如在人口研究和估算人口的问题中，EO已经被证实是有效的。尤其是在人口估算方面，对于人口众多的国家来说，进行一次人口普查是一件费时又费力的事情，不可能经常去实行，所以EO技术可以帮助解决这一问题。遥感对地观测技术（EO）可以被用来识别和推断因果关系以此来帮助与城市可持续有关的决策。

城市人口密集区域的分析

由于建筑物是一个城市完整度的特征，当地有关部门需要有关建筑物最新的数据来控制城市化进程。EO技术是一个兼价值和时效作用的可用来获得建筑物数据的方法，它可以让规划者通过建筑物的数量，大小，区域，密度，布局，高度和体积来及时对建筑物进行监控。

把EO技术运用到监测城市可持续发展

EO可以为城市规划，尤其是处于高度发展中的环境提供如此有效的数据。为了进一步推进EO技术运用到城市规划中来，有必要把从纯粹的科技引导获取数据的方法转变为对有效信息的规范化，进而促进城市的可持续发展。

在城市规划中EO技术的局限和展望

在过去的十多年中，我们已经证实了EO技术对城市环境起到的有效作用。但是它也还是存在一定的局限的。非技术性的局限包括财政结构，有关的阻碍机构，政策，组织和人为的因素，以及由此产生的许可证问题。技术性局限包括光谱，几何学，组织结构问题，城市发展的复杂性等问题，上述这些特点都会使得EO的使用出现一定的局限。虽然存在上述局限，但是EO技术未来的发展还是充满光明的。此外，随着技术的进步，计算机的发展，GIS和EO的集合发展更加可以扩大EO在城市规划中的运用。

结论和未来方向

总之，在最近这二十多年间，EO技术应用对于促进城市可持续已经有了里程碑式的发展，并且这个趋势还将不断持续下去。但是在如今的研究中，学术研究和实际运用中的EO技术还是存在断层的，所以要不断把EO技术从纯科学技术转变为用户至上的软件，以此来不断促进城市的可持续化发展。

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附参考文献：

Debnath, A. K., H. C. Chin, M. M. Haque, and B. Yuen. 2014. ‘‘A Methodological Framework for Benchmarking Smart Transport Cities.’’ Cities 37:47–56.

Musakwa, W., and A. Van Niekerk. 2013. ‘‘Implications of Land Use Change for the Sustainability of Urban Areas: A Case Study of Stellenbosch.’’ Cities 33:143–56.

Myburgh, G., and A. Van Niekerk. 2013. ‘‘Effect of Feature Dimensionality on Object-based Land Cover Classification: A Comparison of Three Classifiers.’’ South African Journal of Geomatics 2:13–27.

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