面向規(guī)劃與國土資源管理全周期管控的遙感綜合應(yīng)用

陳永強(qiáng) 張 茜 劉子健 陳 巖

(1.北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100085； 2.北京市測繪設(shè)計(jì)研究院，北京 100038； 3.二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司，北京 100096)

1 概述

城鄉(xiāng)規(guī)劃與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境總體規(guī)劃等規(guī)劃的統(tǒng)籌銜接是時(shí)代背景下的發(fā)展要求。同時(shí)國土資源管理要與城鄉(xiāng)建設(shè)、區(qū)域發(fā)展、環(huán)境保護(hù)等規(guī)劃相協(xié)調(diào)，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、城鄉(xiāng)建設(shè)、土地利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等“多規(guī)合一”。隨著“多規(guī)合一”工作的推進(jìn)，分屬多個(gè)部門的業(yè)務(wù)需要進(jìn)一步梳理、整合。

在此背景下，北京市規(guī)劃委員會和市國土資源局于2017年7月29日進(jìn)行了機(jī)構(gòu)合并，新成立的北京市規(guī)劃和國土資源管理委員會將在逐步推進(jìn)機(jī)構(gòu)、人員和職責(zé)整合的同時(shí)，開展業(yè)務(wù)整合。而遙感作為一項(xiàng)重要的技術(shù)手段，一直在規(guī)劃部門的規(guī)劃編制、監(jiān)督、評價(jià)等業(yè)務(wù)和國土部門的土地調(diào)查、監(jiān)測、監(jiān)管、執(zhí)法等業(yè)務(wù)中發(fā)揮著不可替代的作用，隨著衛(wèi)星及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，自主、商業(yè)化運(yùn)行的衛(wèi)星資源已具備為規(guī)劃和國土資源管理工作提供更高分辨率、更短周期和更加靈活選擇的能力。

基于遙感技術(shù)具備的上述能力支撐，結(jié)合本次機(jī)構(gòu)合并的契機(jī)，本研究從規(guī)劃與國土資源管理全周期角度統(tǒng)籌考慮，探索一整套適應(yīng)北京市規(guī)劃和國土資源管理工作新局面的規(guī)劃與國土資源管理全周期管控監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用模式，獲取統(tǒng)一、現(xiàn)勢、客觀、準(zhǔn)確的空間信息，實(shí)現(xiàn)一源多用，全面支撐宏觀決策、多規(guī)合一、資源管理和生態(tài)保護(hù)，進(jìn)一步提升管理水平、提高管理效率、節(jié)約管理成本。以期為其他省市在規(guī)劃和國土資源管理工作中提供一種新思路。

2 遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用需求分析

2.1 整體思路

原北京市規(guī)劃委員會(首都規(guī)劃建設(shè)委員會辦公室)與原北京市國土資源局在遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用中，從數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析方法及數(shù)據(jù)存儲等方面，均有各自部門獨(dú)立的運(yùn)行體系。2017年3月19日，北京市政府正式批準(zhǔn)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)承擔(dān)的職責(zé)整合，合并劃入北京市規(guī)劃國土委(首規(guī)委辦)，兩個(gè)機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)需要全面整合。

因此，遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用需要從機(jī)構(gòu)合并、業(yè)務(wù)整合的基本訴求出發(fā)，挖掘遙感數(shù)據(jù)自身屬性，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+、智慧城市等新技術(shù)、新趨勢，梳理遙感數(shù)據(jù)在機(jī)構(gòu)整合后的業(yè)務(wù)綜合應(yīng)用。針對上述工作與業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)，遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用應(yīng)突出以下原則：

1)一源多用。

利用統(tǒng)一的遙感數(shù)據(jù)，對城鄉(xiāng)規(guī)劃管理、國土資源管理的全周期管控。充分利用遙感影像數(shù)據(jù)的直觀性、現(xiàn)勢性、綜合可比性等特點(diǎn)，全面應(yīng)用于規(guī)劃編制、規(guī)劃方案技術(shù)審查、規(guī)劃行政審批、建設(shè)實(shí)施監(jiān)管、土地資源現(xiàn)狀調(diào)查、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測等城鄉(xiāng)規(guī)劃與國土資源管理的全生命周期的各個(gè)階段，同時(shí)可為道路工程調(diào)查、綠地水系調(diào)查、生態(tài)調(diào)查、城鎮(zhèn)地籍調(diào)查、耕地保護(hù)調(diào)查等專項(xiàng)研究提供豐富多元的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，提高相關(guān)業(yè)務(wù)審查與審批、專項(xiàng)研究的工作效率。

2)數(shù)據(jù)協(xié)同。

從空間、時(shí)間以及數(shù)據(jù)要素分析等角度，深度分析遙感數(shù)據(jù)自身屬性，結(jié)合現(xiàn)狀以及未來業(yè)務(wù)需求，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊。

同時(shí)，引入規(guī)劃審批、規(guī)劃研究數(shù)據(jù)以及相關(guān)大數(shù)據(jù)等內(nèi)容，進(jìn)行數(shù)據(jù)協(xié)同比對分析，能夠衍生出多種數(shù)據(jù)應(yīng)用，為專項(xiàng)研究、審批管理與實(shí)施監(jiān)控提供不同時(shí)間維度、空間維度、有較強(qiáng)時(shí)效性的分析結(jié)果。

3)平臺對接。

隨著遙感數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，可將應(yīng)用于市規(guī)劃國土委業(yè)務(wù)的遙感數(shù)據(jù)及其應(yīng)用后產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，分階段、分層次，逐步對接其他政府部門系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)平臺對接、數(shù)據(jù)資源共享，最終形成智慧政務(wù)乃至智慧城市的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.2 數(shù)據(jù)類型分解

1)應(yīng)用需求角度。

現(xiàn)狀調(diào)查階段：依托北京二號衛(wèi)星星座為主的自主數(shù)據(jù)源，能夠形成對大范圍地區(qū)或特定區(qū)域、特定時(shí)間的遙感數(shù)據(jù)，也能夠周期性、重復(fù)地對同一地區(qū)進(jìn)行對地觀測，可形成不同時(shí)間維度的地面事物的現(xiàn)狀情況，形成地質(zhì)、地貌、土壤、植被、水文、人工構(gòu)筑物等地物的特征綜合信息，對現(xiàn)狀生態(tài)條件、城鄉(xiāng)土地使用現(xiàn)狀、建筑物分布、建筑質(zhì)量等內(nèi)容形成有效分析，為研究城市發(fā)展、土地利用、自然災(zāi)害、環(huán)境污染等提供一手資料。

規(guī)劃編制階段：城鄉(xiāng)規(guī)劃體系包括城市總體規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃以及村莊規(guī)劃等不同空間尺度與編制深度的規(guī)劃類型，同時(shí)，還包括不同內(nèi)容類型的專題、專項(xiàng)研究內(nèi)容。同時(shí)，在土地管理中，根據(jù)《中華人民共和國土地管理法》，各級人民政府應(yīng)當(dāng)依據(jù)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃、國土整治和資源環(huán)境保護(hù)的要求、土地供給能力以及各項(xiàng)建設(shè)對土地的需求，組織編制土地利用總體規(guī)劃。在上述不同類型的規(guī)劃編制過程中，需要大量、全方位的空間地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。遙感數(shù)據(jù)能夠提供當(dāng)前以及以往歷史遙感數(shù)據(jù)，支撐規(guī)劃編制過程中對相關(guān)規(guī)劃內(nèi)容的數(shù)據(jù)分析，并指導(dǎo)規(guī)劃編制的科學(xué)合理性與準(zhǔn)確性。

審查審批階段：在城鄉(xiāng)規(guī)劃與土地資源管理中，需要對當(dāng)前建設(shè)情況以及歷史建設(shè)情況的對比分析，可遙感影像數(shù)據(jù)納入空間信息庫，利用地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與各類規(guī)劃編制成果數(shù)據(jù)、規(guī)劃審批紅線數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀地形圖數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)疊加，幫助管理人員更方便、快捷的了解現(xiàn)狀與規(guī)劃情況，更加科學(xué)合理的開展規(guī)劃審批決策工作。

監(jiān)督管理階段：在土地使用與開發(fā)建設(shè)等行為中，相關(guān)管理部門可動(dòng)態(tài)監(jiān)督拆遷、還林還綠、房屋建設(shè)等情況，掌握相關(guān)信息，及時(shí)查處違法建設(shè)行為。通過歷年遙感影像的對比，發(fā)現(xiàn)遙感影像變化圖斑，將圖斑與城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃以及相關(guān)行政許可數(shù)據(jù)對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止各類違法、違規(guī)的建設(shè)行為。同時(shí)，采用遙感手段發(fā)現(xiàn)和查處違法建筑，可形成確鑿的技術(shù)數(shù)據(jù)，為規(guī)劃監(jiān)察執(zhí)法工作提供了一種有效的技術(shù)保障手段。

同時(shí)，為土地督察、耕地保護(hù)、兩線三區(qū)、特定用地減量、建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施時(shí)序等專項(xiàng)工作與業(yè)務(wù)，做好相關(guān)信息的收集、整理、交流、上報(bào)等相關(guān)工作，加強(qiáng)與上級主管部門的日常聯(lián)系、情況溝通與信息反饋等工作。

2)數(shù)據(jù)屬性角度。

在本次研究中，遙感數(shù)據(jù)將主要來源于“北京二號”民用商業(yè)遙感衛(wèi)星星座(DMC3)，其是由位于650 km軌道高度的三顆1 m全色、 4 m多光譜的光學(xué)遙感衛(wèi)星組成，具有全球任意一點(diǎn)1 d～2 d重訪能力，可提供覆蓋全球的遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)和空間信息數(shù)據(jù)。因此，從數(shù)據(jù)獲取的空間尺度、時(shí)間段以及能夠獲取的信息要素等方面，進(jìn)行分類，為精細(xì)化研究數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。主要包括以下三方面：

時(shí)間維度:針對地表事物，可獲取各類要素的長、中、短周期或者特定時(shí)間段的遙感數(shù)據(jù)，用于不同時(shí)期的數(shù)據(jù)前后變化對比，分析相關(guān)要素的變化。

在本次初期，遙感數(shù)據(jù)拍攝及基礎(chǔ)處理以季度為單位，在一個(gè)季度內(nèi)根據(jù)天氣等情況多次拍攝，最終合成本底數(shù)據(jù)，今后可根據(jù)不同的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整獲取周期。

空間尺度:根據(jù)衛(wèi)星圖像采集范圍及其遙感數(shù)據(jù)精度來分，在空間尺度上可分為宏中微觀三種。宏觀尺度，采用15 m～30 m的精度，范圍主要覆蓋北京市及其周邊城市區(qū)域。中觀尺度，采用1 m～2.5 m的精度，重點(diǎn)覆蓋如北京城市副中心155 km2及其周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)等特定區(qū)域，具體對象可分析3 km2～5 km2,10 km2～20 km2的不同范圍用地建設(shè)情況，或者特定區(qū)域中的單一體系要素，如水系、綠地、道路等體系。微觀尺度，采用優(yōu)于1 m的精度，可分析項(xiàng)目地塊、單體建筑的相關(guān)要素。

數(shù)據(jù)要素：針對遙感數(shù)據(jù)的本底數(shù)據(jù)內(nèi)容，結(jié)合市規(guī)劃國土委相關(guān)業(yè)務(wù)，本研究報(bào)告重點(diǎn)提出以下分析對象，具體包括城市空間格局、生態(tài)綠化資源、污染源、土地使用功能(道路、住宅、工業(yè)、棚戶區(qū)、綠地、林地、耕地等)、各類控制界線(城市邊界、生態(tài)紅線、耕地紅線、四線、用地紅線等)、建筑(新建、改擴(kuò)建、頂層加建)、公共開敞空間等。

2.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用模塊分析

通過上述數(shù)據(jù)類型的分解，可從遙感本底數(shù)據(jù)分析、遙感本底數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)多源協(xié)同分析兩方面進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用篩選，形成適合當(dāng)前市規(guī)劃國土委相關(guān)處室業(yè)務(wù)需求的應(yīng)用模塊。

1)宏觀尺度。

在宏觀尺度的分析中，將采用精度為15 m～30 m的遙感數(shù)據(jù)，基于遙感本底數(shù)據(jù)可分析城市空間格局演變(包括城鄉(xiāng)建設(shè)行為、各類用地規(guī)模與邊界的演變等)、耕地紅線變化監(jiān)測、兩線三區(qū)變化監(jiān)測(包括生態(tài)保護(hù)紅線、城市增長邊界、生態(tài)紅線區(qū)、限制建設(shè)區(qū)、集中建設(shè)區(qū)等)、土地整治項(xiàng)目監(jiān)測(土地復(fù)墾項(xiàng)目、退耕還林)、大型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理(交通、能源、水利工程等的建設(shè)動(dòng)態(tài))、大型產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃建設(shè)管理等。

于多源協(xié)同分析，將城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃及相關(guān)行政許可數(shù)據(jù)對比分析，可進(jìn)行違法建設(shè)監(jiān)測、實(shí)施進(jìn)度監(jiān)測。

2)中觀尺度。

在中觀尺度的分析中，將采用精度為1 m～2.5 m的遙感數(shù)據(jù)，基于遙感本底數(shù)據(jù)可分析特定區(qū)域空間演變(如城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)、綠化隔離地區(qū))、區(qū)域道路交通現(xiàn)狀評價(jià)(如道路網(wǎng)密度、道路交叉口密度)、道路施工情況(如道路建設(shè)進(jìn)度是否存在重復(fù)施工情況)、斷頭路情況普查等。

基于多源協(xié)同分析，將城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃及相關(guān)行政許可數(shù)據(jù)對比分析，可分析審批項(xiàng)目的空間分布(也可具體分析處于不同審批階段的項(xiàng)目分布情況)、土地整理儲備空間分布、違法地塊空間分布、在建地塊空間分布、道路施工情況(如年度計(jì)劃實(shí)現(xiàn)率、道路實(shí)現(xiàn)率)等。

3)微觀尺度。

在微觀尺度的分析中，將采用精度為優(yōu)于1 m的遙感數(shù)據(jù)，基于遙感本底數(shù)據(jù)可監(jiān)測建筑建設(shè)狀態(tài)、開放空間狀態(tài)、計(jì)算綠化覆蓋率、調(diào)查現(xiàn)狀停車情況(如路內(nèi)停車數(shù)量、分布情況、路外地面停車分布情況、路外地面停車數(shù)量)、封閉小區(qū)開放率等。

基于多源協(xié)同分析，將城鄉(xiāng)規(guī)劃、土地利用總體規(guī)劃及相關(guān)行政許可數(shù)據(jù)對比分析，可分析建設(shè)用地占補(bǔ)的增減掛鉤、項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度監(jiān)管、存量用地減量(如工業(yè)大院騰退、宅基地騰退)、違法建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管等。

3 結(jié)語

隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)空間分辨率、時(shí)間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率越來越高，數(shù)據(jù)類型越來越豐富，數(shù)據(jù)量也越來越大。遙感數(shù)據(jù)已經(jīng)具有了大容量、高效率、多類型、難辨識、高價(jià)值等明顯的大數(shù)據(jù)特征。近年來，遙感大數(shù)據(jù)已經(jīng)在分布式集群化存儲、面向數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的高性能計(jì)算、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、遙感大數(shù)據(jù)地理可視化等關(guān)鍵技術(shù)研究方面取得了一定的突破。

遙感技術(shù)的應(yīng)用豐富了城鄉(xiāng)規(guī)劃與國土資源管理人員的數(shù)據(jù)獲取手段，在提高城市建設(shè)的決策、規(guī)劃和管理水平方面扮演著越來越重要的角色。面對越來越龐大的數(shù)據(jù)量，如何一源多用、對接協(xié)調(diào)加以高效的管理與應(yīng)用，是新時(shí)代城鄉(xiāng)規(guī)劃和國土資源管理人員面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

注釋:本論文部分結(jié)論來自《規(guī)劃與國土資源融合全周期管控監(jiān)測遙感技術(shù)研究與示范》課題研究成果，在此一并感謝北京市規(guī)劃和國土資源管理委員會科技與信息化處、北京清華同衡規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司、二十一世紀(jì)空間技術(shù)應(yīng)用股份有限公司課題組人員對本論文的貢獻(xiàn)。