衛(wèi)星遙感在浙江省國土資源管理中的應(yīng)用與發(fā)展

浙江省土地勘測規(guī)劃院 沈國明 關(guān) 濤 戴勇毅 敖為赳 王善華 王建鋒

衛(wèi)星遙感在浙江省國土資源管理中的應(yīng)用與發(fā)展

浙江省土地勘測規(guī)劃院 沈國明 關(guān) 濤 戴勇毅 敖為赳 王善華 王建鋒

遙感是20世紀60年代新興的科學(xué)領(lǐng)域之一。它是人類邁向太空，對地觀測，獲取地表空間信息的一種先進科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力，具有宏觀、準確、綜合地進行動態(tài)觀測與監(jiān)測的能力。作為采集地球數(shù)據(jù)及其變化信息的重要技術(shù)手段，在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

一、衛(wèi)星遙感在浙江省國土資源管理中的應(yīng)用與研究

隨著遙感數(shù)據(jù)源向著更高空間分辨率和光譜分辨率發(fā)展，處理信息技術(shù)更加成熟，遙感技術(shù)的浙江省國土資源管理工作中應(yīng)用更加廣泛和深入。

（一）土地利用遙感監(jiān)測和執(zhí)法檢查工作中的應(yīng)用

1996年，浙江省在全國率先利用TM數(shù)據(jù)對全省開展了包括農(nóng)用地、建設(shè)用地、水域、和未利用土地等地類的土地利用覆蓋監(jiān)測。從1997年開始，在國土資源部統(tǒng)一組織下，并利用多源、多時相數(shù)據(jù)對杭州、寧波、溫州等重點城市開展土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測。1999-2010年，新一輪國土資源大調(diào)查階段，國土資源部確定浙江省為全國土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測試點省份之一。浙江省國土資源管理工作中應(yīng)用了SPOT4、SPOT5、IKONOS、QuickBird、WordView-1、福衛(wèi)2號、P5等衛(wèi)星數(shù)據(jù)，開展了50萬人口以上城市遙感動態(tài)監(jiān)測、國家級開發(fā)區(qū)（園區(qū)）遙感監(jiān)測、城鎮(zhèn)規(guī)模擴展監(jiān)測等項目，對部分重點城市的城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模、新增建設(shè)用地、土地利用總體規(guī)劃執(zhí)行、耕地變化、基本農(nóng)田保護情況等分別進行了監(jiān)測。

2003年，浙江省啟動了第一次省級衛(wèi)片執(zhí)法檢查工作，重點對國家監(jiān)測城市外的地級市和部分縣域進行了監(jiān)測，工作成效顯著。經(jīng)過多年國家級和省級的土地礦產(chǎn)衛(wèi)片執(zhí)法檢查，應(yīng)用國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)、無人機拍攝等多種遙感手段，形成了天上看、網(wǎng)上查、地上管的執(zhí)法體系，對違法用地者產(chǎn)生強大的警示和宣傳作用，使土地執(zhí)法檢查更為公正、科學(xué)。

（二）土地利用調(diào)查工作中的應(yīng)用

遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)成為土地利用調(diào)查重要的信息源和數(shù)據(jù)更新手段。

1.開展了基于SPOT5衛(wèi)星影像進行土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查的精度分析研究。2005年浙江省國土資源廳利用3S技術(shù)，通過野外實測工作和理論分析，對基于SPOT5衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查成果與基于1992年航片的土地利用現(xiàn)狀詳查成果進行精度分析和比較，提出了土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查中對SPOT5數(shù)據(jù)處理的意見和建議。認為完全基于SPOT5影像的1∶10000比例尺土地利用現(xiàn)狀更新調(diào)查存在一定困難，但作為變更手段是可行的。尤其對建設(shè)用地等部分地類的變更有較高精度，探索了利用衛(wèi)星影像更新土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)等有關(guān)技術(shù)路線和方法。

2.完成了浙江省二次土地調(diào)查底圖生產(chǎn)。浙江省第二次土地調(diào)查底圖生產(chǎn)任務(wù)是國務(wù)院第二次全國土地調(diào)查辦公室在充分考察遙感試點項目承擔(dān)單位技術(shù)實力和數(shù)據(jù)源情況后，專門采取委托生產(chǎn)的方式，由浙江省廳承擔(dān)浙江“二調(diào)”底圖生產(chǎn)任務(wù)。浙江省院嚴格按照《第二次全國土地調(diào)查底圖生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定》要求，完成了全省1米分辨率航拍正射影像圖，并提交各縣（市、區(qū)）國土資源管理部門使用，為浙江省第二次土地調(diào)查工作的順利開展奠定了基礎(chǔ)。

3.完成了2010、2011年遙感監(jiān)測與變更調(diào)查工作的遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)。國土資源部從2010年下半年部署開展全國土地變更調(diào)查與遙感監(jiān)測工作，其中遙感監(jiān)測任務(wù)由國家統(tǒng)一采購覆蓋全國的最新遙感數(shù)據(jù)，組織加工制作遙感正射影像圖；與上一年度遙感正射影像圖疊加分析，提取年度新增建設(shè)用地監(jiān)測圖斑。將遙感正射影像和監(jiān)測圖斑等信息分期分批分發(fā)地方，為地方開展年度土地變更調(diào)查提供基礎(chǔ)資料。遙感監(jiān)測任務(wù)由中國土地勘測規(guī)劃院組織部分省院和項目中標(biāo)單位共同完成。浙江省院2010年遙感數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)包括湖北省、江西省及河南省計72個縣共12.6萬平方公里數(shù)據(jù)生產(chǎn)任務(wù)；2011年包括新疆維吾爾自治區(qū)5個縣（市、區(qū)）共3.53萬平方公里數(shù)據(jù)生產(chǎn)。

4.連續(xù)開展了年度土地變更調(diào)查

工作。通過對前后時相高分衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的疊加分析，獲取圖斑變化信息和空間定位，并進行相應(yīng)的調(diào)查整合，從而更新土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫。該應(yīng)用充分發(fā)揮了影像快速準確發(fā)現(xiàn)變化信息的作用，提高了調(diào)查的全面性、及時性、準確性，使土地調(diào)查向集中、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、高效、全能的方向發(fā)展。

（三）地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測應(yīng)用

浙江省是小流域滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)省份。2007年，浙江省在全省48個縣（市、區(qū)）的小流域滑坡、泥石流易發(fā)縣開展地質(zhì)調(diào)查與評價工作。采用1米分辨率航片或2.5米分辨率SPOT5數(shù)據(jù)，對流域的形態(tài)特征、居民點或工程設(shè)施分布、地質(zhì)災(zāi)害及不良地質(zhì)現(xiàn)象、人類活動特征、溝谷阻塞程度等進行了解譯。該應(yīng)用指導(dǎo)了常規(guī)地面調(diào)查工作的開展，減少了外業(yè)工作量，為快速、高效地完成小流域泥石流地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，獲取常規(guī)地面調(diào)查難以取得某些環(huán)境下的地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害信息，并為重點調(diào)查區(qū)確定提供依據(jù)。

浙江省多山、沿海，多見臺風(fēng)暴雨氣候，較容易產(chǎn)生山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，利用遙感技術(shù)能夠第一時間持續(xù)穩(wěn)定地獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，可對災(zāi)害性天氣的預(yù)報和地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)現(xiàn)場連續(xù)觀察。為洪水、泥石流、滑坡等突發(fā)事件提供快速、詳實的影像數(shù)據(jù)支持和相關(guān)分析服務(wù)，有助于科學(xué)評估災(zāi)害損失，提高應(yīng)急處理成效。

（四）國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在浙江省的應(yīng)用研究與推廣

2011年，我國發(fā)射了“資源一號”02C衛(wèi)星，填補了國內(nèi)高分辨率遙感數(shù)據(jù)空白，標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星從科研試驗型向業(yè)務(wù)應(yīng)用型的轉(zhuǎn)變。2012年，國土資源部牽頭編制的《陸海觀測衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》批復(fù)實施，明確要求加快急需陸海業(yè)務(wù)衛(wèi)星建設(shè)，增強陸海觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)保障能力，加強天地資源協(xié)調(diào)和利用，提高衛(wèi)星系統(tǒng)快速觀測能力，加大國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在重大行業(yè)中的應(yīng)用，提升國土資源調(diào)查監(jiān)管效率。為做好國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)在浙江省應(yīng)用與推廣，浙江省院連續(xù)開展系列研究與應(yīng)用推廣工作，應(yīng)用國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)改進耕地保護管理方式試點工作。

1.2011 年浙江省基于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的土地利用宏觀監(jiān)測及規(guī)?；瘧?yīng)用示范。以多級空間分辨率的國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（中巴資源衛(wèi)星和環(huán)境減災(zāi)衛(wèi)星數(shù)據(jù)）為信息源，以3S技術(shù)為支撐，選擇典型示范區(qū)域，開展土地利用宏觀監(jiān)測、調(diào)查與評價工作。借助空間分辨率優(yōu)于10米的資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)、第二次土地調(diào)查、土地變更調(diào)查等土地調(diào)查及實地調(diào)查成果，評價宏觀監(jiān)測成果的精度和可靠性。充分應(yīng)用建設(shè)用地審批、土地開發(fā)復(fù)墾整理等國土資源管理信息，分析評價宏觀監(jiān)測成效。對重點工程區(qū)域以及實施情況的動態(tài)變化進行跟蹤監(jiān)測，進一步對實施效果進行分析評價。根據(jù)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的特點，分析不同目標(biāo)尺度下不同專題信息圖件生產(chǎn)過程存在的關(guān)鍵問題，探討解決方案，初步形成全省范圍快速開展宏觀監(jiān)測的技術(shù)業(yè)務(wù)流程和實施方法。研究宏觀監(jiān)測成果在土地監(jiān)管、土地執(zhí)法、土地督查、土地利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新等方面所能起到的作用。

2.2013 年浙江省高分土地資源應(yīng)用示范與技術(shù)驗證。以浙江省奉化市為示范基地，針對華東地區(qū)的典型土地利用現(xiàn)狀和變化類型，依土地資源遙感調(diào)查監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，基于關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范系統(tǒng)研究成果，開展了基于GF-1/2衛(wèi)星數(shù)據(jù)的土地利用動態(tài)遙感監(jiān)測、土地利用變更調(diào)查、縣級以上城市規(guī)模擴展監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)品驗證及應(yīng)用示范；進行了GF-3/5衛(wèi)星土地資源遙感應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)驗證，對關(guān)鍵技術(shù)預(yù)處理產(chǎn)品、專題產(chǎn)品進行精度驗證和質(zhì)量評價，并進一步對其業(yè)務(wù)應(yīng)用能力和適用性進行實踐應(yīng)用評估，形成驗證結(jié)果和評價結(jié)論。形成的高分數(shù)據(jù)進入土地資源調(diào)查監(jiān)測工作的應(yīng)用技術(shù)流程與推廣模式，為高分土地資源應(yīng)用示范系統(tǒng)業(yè)務(wù)化運行及高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)規(guī)模化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

3.2014 年國土資源應(yīng)用即時服務(wù)系統(tǒng)浙江省應(yīng)用示范。面向浙江省國土資源管理遙感綜合應(yīng)用需求，按照國土資源應(yīng)用即時服務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)運行模式，針對省內(nèi)典型土地利用現(xiàn)狀和變化類型，開展了浙江省應(yīng)用示范產(chǎn)品體系設(shè)計與標(biāo)準研制，規(guī)范示范產(chǎn)品的說明、規(guī)格、格式、主要技術(shù)指標(biāo)、表達方式、技術(shù)規(guī)范等內(nèi)容，建立應(yīng)用示范支撐基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫及軟硬件運行環(huán)境。按照國土資源應(yīng)用即時服務(wù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)運行模式，整合現(xiàn)有ZY-102C、ZY-3和GF-1等多源高分辨率國產(chǎn)衛(wèi)星資源，形成面向國土資源調(diào)查監(jiān)測業(yè)務(wù)，開展了浙江省圍海造田土地利用變化監(jiān)測應(yīng)用示范。監(jiān)測對象主要是新增圍海造田用地類型、面積和分布，分析監(jiān)測區(qū)域的土地利用變化狀況。同時，進行基于國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模擴展監(jiān)測與國土資源重大工程監(jiān)測。利用系統(tǒng)輸出的各級要素產(chǎn)品和專題產(chǎn)品，開展了市級城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)模擴展監(jiān)測和國土資源重大工程監(jiān)測應(yīng)用示范。以此為基礎(chǔ)驗證和完善了多源高分辨率衛(wèi)星國土資源應(yīng)用即時服務(wù)系統(tǒng)，形成適合浙江省國土資源遙感應(yīng)用即時服務(wù)與應(yīng)用模式，并提出后續(xù)多源高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用改進建議。

4.2015 年浙江省多源國產(chǎn)高分衛(wèi)星土地業(yè)務(wù)應(yīng)用推廣。在浙江省持續(xù)開展了多源國產(chǎn)衛(wèi)星土地業(yè)務(wù)應(yīng)用評價和技術(shù)驗證。整合現(xiàn)有GF-1、GF-2、02C等多源高分辨率國產(chǎn)衛(wèi)星資源，針對浙江省典型土地利

用現(xiàn)狀和變化類型，進一步拓展和深化國產(chǎn)高分衛(wèi)星省級應(yīng)用領(lǐng)域與范圍。根據(jù)土地資源遙感調(diào)查監(jiān)測技術(shù)規(guī)范，基于關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用推廣系統(tǒng)研究成果，開展了浙江省建設(shè)用海監(jiān)測應(yīng)用推廣、浙江省灘涂圍墾監(jiān)測應(yīng)用推廣、浙江省基本農(nóng)田監(jiān)測示范等。以此為基礎(chǔ)，驗證和完善了多源高分辨率衛(wèi)星國土資源應(yīng)用技術(shù)流程和方案，形成了適合浙江省國土資源遙感應(yīng)用即時服務(wù)與應(yīng)用模式，為國產(chǎn)衛(wèi)星土地業(yè)務(wù)應(yīng)用方案及后續(xù)發(fā)展提供建議。

5.國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)浙江省應(yīng)用試點。為了更好地貫徹落實最嚴格的耕地保護制度，提高耕地保護工作管理水平，按照國土資源部提出的“將國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用與地方國土業(yè)務(wù)工作結(jié)合，真正從地方實際業(yè)務(wù)工作需要的角度出發(fā)”的要求，浙江省選擇試點縣，采用最新國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，開展信息化技術(shù)支撐下的有關(guān)改進耕地保護管理方式試點工作。根據(jù)浙江用地特點，提出了盆地丘陵區(qū)域水田墾造監(jiān)測（衢州市衢江區(qū)），平原地區(qū)永久基本農(nóng)田劃定與監(jiān)測（嘉善縣），沿海區(qū)域灘涂圍墾造地監(jiān)測（余姚市）三個試點縣（市、區(qū)）開展國產(chǎn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用推廣工作。嘉善縣、余姚市的做法在一月份召開的“國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)浙江省國土資源管理應(yīng)用與推廣研討會”介紹了工作經(jīng)驗，效果良好。

二、衛(wèi)星遙感在國土資源管理應(yīng)用中面臨的瓶頸

伴隨著遙感技術(shù)水平提高和快速發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)在浙江省國土資源管理工作的應(yīng)用也遇到了一些困難，亟待突破。

（一）面對多星海量數(shù)據(jù)呈爆發(fā)式增長趨勢，數(shù)據(jù)應(yīng)用能力和效率有待提升

隨著《國家民用空間基礎(chǔ)設(shè)施中長期發(fā)展規(guī)劃（2015-2025年）》《陸海觀測衛(wèi)星業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》等國家重大規(guī)劃的實施，高分系列衛(wèi)星已陸續(xù)發(fā)射。未來十年將會有更多的高分衛(wèi)星發(fā)射上天，最高分辨率將達到0.5米，到2030年將發(fā)射16顆高分衛(wèi)星，保持10-12顆衛(wèi)星在軌運行，10-15天實現(xiàn)對全國國土范圍的有效覆蓋。在數(shù)據(jù)源瓶頸問題得到解決之后，應(yīng)用體系、技術(shù)實力、相關(guān)的措施機制如何跟上數(shù)據(jù)爆發(fā)增長的節(jié)奏，如何消化和承接這些高質(zhì)量的數(shù)據(jù)來服務(wù)國土業(yè)務(wù)，對遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用能力是一種挑戰(zhàn)。

（二）面對日益增長的國土業(yè)務(wù)工作應(yīng)用需求，遙感技術(shù)應(yīng)用與業(yè)務(wù)工作結(jié)合能力有待加強

伴隨著深入推進國土資源行政審批制度的改革，做好對下放行政審批事項的落實和銜接，從注重事前審批為主向事中與事后管理為主轉(zhuǎn)變，加強全程監(jiān)管，是今后國土資源管理工作的重要任務(wù)。遙感技術(shù)可以作為事中、事后監(jiān)管的有效手段，能夠有效滿足國土管理工作業(yè)務(wù)新需求。目前，各級國土部門遙感技術(shù)應(yīng)用還很被動，參與數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)處理等的過程較少，對遙感技術(shù)應(yīng)用的理解不全面，主動應(yīng)用遙感手段解決業(yè)務(wù)工作中還有待進一步提高。

三、衛(wèi)星遙感在浙江省國土資源管理中應(yīng)用發(fā)展

遙感技術(shù)已經(jīng)成為國土資源管理工作不可或缺的手段。隨著國產(chǎn)衛(wèi)星技術(shù)水平提高和國家級應(yīng)用體系建設(shè)的完善，數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)處理手段、數(shù)據(jù)存儲等問題逐步得到了解決。因此，在“十三五”期間，要著力在“更加注重資源環(huán)境保護，更加注重提高耕地質(zhì)量，更加注重資源節(jié)約集約，更加注重創(chuàng)新驅(qū)動”四個方面應(yīng)用好國產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，全面切實服務(wù)于國土資源管理事業(yè)。

（一）夯實一個實體機構(gòu)

浙江省院要通過強化省級衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用中心建設(shè)，大力推進地方與中央單位之間的數(shù)據(jù)和成果共享服務(wù)。積極加強經(jīng)驗交流與共享，不斷提高數(shù)據(jù)應(yīng)用效率。在保障省級應(yīng)用的同時，積極為市、縣提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品、技術(shù)培訓(xùn)等服務(wù)，讓衛(wèi)星數(shù)據(jù)全面應(yīng)用的起來，為遙感技術(shù)應(yīng)用良性發(fā)展搭建好平臺。

（二）暢通一個網(wǎng)絡(luò)體系

構(gòu)建部院、省院、市縣的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)體系。把省院作為省級中心節(jié)點，暢通部級、省院影像產(chǎn)品與數(shù)據(jù)能夠迅速惠及相關(guān)市、縣。讓衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用更加順暢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速響應(yīng)，滿足應(yīng)急需要。

（三）構(gòu)建一個工作機制

要加強需求導(dǎo)向指引，提高供給側(cè)能力保障。通過實體機構(gòu)工作機制建設(shè)，迅速反饋省級、市縣需求直達部級。通過這個機制反饋上去，共享經(jīng)驗，提高工作效率，切實釋放主動謀劃應(yīng)用好衛(wèi)星數(shù)據(jù)的潛力。

（四）提煉一套技術(shù)標(biāo)準

國務(wù)院發(fā)布的標(biāo)準化制度改革方案要求中央一級要把國家和行業(yè)的標(biāo)準做好，地方要把地方的標(biāo)準做好。目前以遙感為主打的標(biāo)準很少。浙江省衛(wèi)星遙感工作有多年的基礎(chǔ)，完全可以通過一些工程提煉出一批地方標(biāo)準。標(biāo)準的建立是固化了成熟的工程。成熟的技術(shù)體系對遙感數(shù)據(jù)成果也是一個質(zhì)量保證。

經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)是當(dāng)前和今后一個時期指導(dǎo)我國經(jīng)濟持續(xù)健康發(fā)展的重要戰(zhàn)略思想。國土資源是經(jīng)濟發(fā)展的基本要素，具有保障和約束雙重作用。要努力把握新常態(tài)給我們帶來的機遇和挑戰(zhàn)，全面服務(wù)于國家建設(shè)。衛(wèi)星遙感技術(shù)在國土資源管理領(lǐng)域應(yīng)用方興未艾。