長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

文寧 陶青山 何柯潤 曾海波

摘? 要? 本文從長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)（以下簡稱長株潭生態(tài)綠心）保護(hù)與監(jiān)管需求出發(fā)，借助衛(wèi)星遙感技術(shù)手段，圍繞新增建設(shè)用地監(jiān)測、新增林木砍伐監(jiān)測、項(xiàng)目整改監(jiān)測、規(guī)劃控制監(jiān)測、突發(fā)破壞監(jiān)測等內(nèi)容，提出了建設(shè)“長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)控系統(tǒng)”的技術(shù)思路，為構(gòu)建 “天上看、地上查、網(wǎng)上管”多維一體的生態(tài)環(huán)境執(zhí)法監(jiān)測體系，及時發(fā)現(xiàn)和遏制綠心地區(qū)違法違規(guī)行為，實(shí)現(xiàn)對綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測、評估與預(yù)警提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，對規(guī)范生態(tài)環(huán)境保護(hù)督查工作，壓實(shí)生態(tài)環(huán)境保護(hù)責(zé)任，推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞? 長株潭城市群;生態(tài)綠心;生態(tài)環(huán)境;遙感監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-5603（2020）03-48-6

Abstract： This paper， starting from the demand for protection and supervision of the ecological green-core area of Changsha-zhuzhou-xiangtan urban cluster and with the help of satellite remote sensing technology， embroidering on the monitoring of new construction land， new forest felling monitoring， and project rectification Monitoring， planning control monitoring， sudden damage monitoring， etc. puts forward the technical idea of constructing" Ecological Environment Remote Sensing Monitoring System In Ecological Green-core area of Changzhutan Urban Cluster "， in order to build a multidimensional integration of "looking from the sky， checking from the ground， and managing online The eco-environmental law enforcement monitoring system of the city will promptly detect and curb violations of laws and regulations in the green heart area， provide strong technical support for the monitoring， evaluation and early warning of the ecological environment in the green heart area， standardize the supervision of the ecological environment protection， and compact the ecology The responsibility of environmental protection and the promotion of ecological civilization construction have important practical significance.

Keywords： Changsha-zhuzhou-xiangtan; ecological green-core area; ecological environment;? remote sensing monitoring system

開展生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)，同時也是實(shí)現(xiàn)環(huán)境管理的“頂梁柱”。為全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，2019年6月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)實(shí)施《中央生態(tài)環(huán)境保護(hù)督察工作規(guī)定》，提出了堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的具體措施與目標(biāo);《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃 （2014-2020年） 》中也明確提出：“加強(qiáng)規(guī)劃實(shí)施督察， 運(yùn)用信息化手段，對違反規(guī)劃行為進(jìn)行事前事中監(jiān)管”增強(qiáng)規(guī)劃實(shí)施監(jiān)測管理的科學(xué)性和時效性[1]。隨著當(dāng)前遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，衛(wèi)星遙感技術(shù)邁入了高時間分辨率、高空間分辨率、高光譜分辨率、高輻射分辨率、高監(jiān)測精度的全尺度、全譜段、全要素立體監(jiān)測時代[2]，正向智能化、快速化、定量化、精細(xì)化方向發(fā)展[3]，在當(dāng)前國家深化生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，基于現(xiàn)代測繪技術(shù)和遙感技術(shù)手段，可以快速、準(zhǔn)確、大范圍和實(shí)時地獲取目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境的狀況，充分發(fā)揮遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測中的作用。

作為當(dāng)前世界上最大的城市綠心，長株潭生態(tài)綠心是長株潭城市群共同的“綠肺”和重要的生態(tài)屏障[4]，同時也是全省“兩型”社會建設(shè)的重要戰(zhàn)略支點(diǎn)，該區(qū)域位于長沙、株洲、湘潭三市交匯處，北至長沙繞城線及瀏陽河，西至長潭高速西線，東至瀏陽柏加鎮(zhèn)，南至湘潭縣易俗河鎮(zhèn)，共涉及長株潭三市9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、12個街道辦事處，總面積528.32 km2。長株潭生態(tài)綠心概念由《長株潭城市群區(qū)域規(guī)劃（2008-2020）》提出，并由《長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)總體規(guī)劃（2010-2030）》以及《長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)保護(hù)條例（2013）》明確[5]，其主要功能是以科學(xué)發(fā)展觀和“兩型社會”建設(shè)為指導(dǎo)，實(shí)施生態(tài)優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，通過構(gòu)建景觀生態(tài)格局和生態(tài)服務(wù)功能，合理地調(diào)整空間布局、優(yōu)化公共服務(wù)，完善文化休閑、旅游功能，努力將生態(tài)綠心地區(qū)打造成為長株潭三市的生態(tài)公共客廳和具有國際品質(zhì)的都市生態(tài)綠心。

隨著長株潭生態(tài)綠心地區(qū)的發(fā)展進(jìn)程日益加快，違法違規(guī)用地行為時有發(fā)生，其不僅占用了大量的土地資源，且對綠心地區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響，為了保護(hù)長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)，發(fā)揮生態(tài)綠心地區(qū)的生態(tài)屏障和生態(tài)服務(wù)功能，在構(gòu)建“長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)控系統(tǒng)”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對生態(tài)綠心地區(qū)保護(hù)監(jiān)控[6]，可以全天時、全天候地快速、動態(tài)、準(zhǔn)確地獲取綠心地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，為打擊破壞綠心違法違規(guī)行為提供數(shù)據(jù)支撐。

1? 系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)內(nèi)容設(shè)計

以長株潭生態(tài)綠心地區(qū)保護(hù)監(jiān)測的需求為導(dǎo)向，最新修編和修訂的《綠心總規(guī)》、《綠心保護(hù)條例》為依據(jù)，系統(tǒng)監(jiān)測專項(xiàng)內(nèi)容主要包括新增建設(shè)用地監(jiān)測、新增林木砍伐監(jiān)測、項(xiàng)目整改監(jiān)測、規(guī)劃控制監(jiān)測、突發(fā)破壞監(jiān)測五大版塊涉及20項(xiàng)指標(biāo)，主要涉及土、林、水、人等多領(lǐng)域監(jiān)測內(nèi)容，具體如表1所示。

2? 系統(tǒng)總體框架

長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)控系統(tǒng)主要基于B/S模式實(shí)現(xiàn)，該平臺主要在OpenLayer3+PostGIS+GeoServer的模式的基礎(chǔ)上搭建GIS服務(wù)框架，數(shù)據(jù)組織方面采用空間數(shù)據(jù)引擎MangoDB管理空間和非空間數(shù)據(jù)[7]，系統(tǒng)的設(shè)計主要服務(wù)于湖南省長株潭兩型社會建設(shè)服務(wù)中心對長株潭生態(tài)綠心提供監(jiān)測及時服務(wù)與工作常態(tài)化的需求，基于國土調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，通過提供信息化平臺解決方案，滿足專業(yè)人員數(shù)據(jù)快速處理與共享服務(wù)發(fā)布的同時，向社會公眾、政府、企事業(yè)單位提供項(xiàng)目審批、違法項(xiàng)目督察、違法情況舉報、監(jiān)測情況查詢等服務(wù)（圖1）。該系統(tǒng)的建設(shè)以開源軟件平臺為基礎(chǔ)[8]，由5個子系統(tǒng)組成，主要包括：數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)（圖2）、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)（圖3）、外業(yè)核查與調(diào)繪子系統(tǒng)（圖4）、數(shù)據(jù)分析與成果輸出子系統(tǒng)（圖5）和服務(wù)接收與管理子系統(tǒng)（圖6）。

3? 系統(tǒng)主要功能設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測工作所需原始數(shù)據(jù)（影像原始數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)影像庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)庫）、中間成果（專項(xiàng)監(jiān)測圖斑、影像波段運(yùn)算成果、配準(zhǔn)融合成果）、最終成果（監(jiān)測報告、項(xiàng)目比對成果、違建項(xiàng)目退出情況監(jiān)督報告等）的管理，支持TB級空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和檢索。

3.2 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對航空、航天影像數(shù)據(jù)快速處理過程。其中，航空數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由現(xiàn)有的成熟商業(yè)軟件平臺提供，航天影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要基于現(xiàn)有的地理成像加速器基礎(chǔ)上二次開發(fā)而成，通過兩項(xiàng)系統(tǒng)相互配合，以滿足綠心地區(qū)快速監(jiān)測對航空、航天影像數(shù)據(jù)及時處理的要求。矢量數(shù)據(jù)編輯平臺采用開源的GeoServer軟件提供的二次開發(fā)接口，進(jìn)行作業(yè)平臺開發(fā)，旨在為監(jiān)測工作人員提供監(jiān)測信息提取作業(yè)平臺。

3.3 外業(yè)核查與調(diào)繪子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)基于模塊平板電腦開發(fā)，主要功能在于為外業(yè)核查與調(diào)繪人員提供統(tǒng)一數(shù)字化作業(yè)平臺，遵循“調(diào)查數(shù)據(jù)不轉(zhuǎn)換，作業(yè)方式不改變”的原則，基于開源GIS平臺開發(fā)外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)，開發(fā)內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)據(jù)核查與調(diào)繪系統(tǒng)，提供專項(xiàng)圖斑野外核查功能，信息野外調(diào)繪、地理多媒體采集、調(diào)查軌跡記錄等功能。

3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及輸出子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計分析功能與地理信息服務(wù)的管理，通過數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計分析，提供可建項(xiàng)目比對報告、生態(tài)環(huán)境專題監(jiān)測、破壞綠心違法違規(guī)監(jiān)測報告等。為滿足監(jiān)測服務(wù)的推送，在地理信息服務(wù)器基礎(chǔ)上提供監(jiān)測服務(wù)（影像服務(wù)、要素服務(wù)）發(fā)布、刪除等管理功能，以滿足日常服務(wù)的管理工作。

3.5 服務(wù)接收與管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)建設(shè)旨在通過移動終端（平板電腦、手機(jī)、穿戴設(shè)備等）、互聯(lián)網(wǎng)端（網(wǎng)頁）發(fā)布專題監(jiān)測成果，向公眾、政府企事業(yè)單位提供綠心監(jiān)測社會化服務(wù)。該系統(tǒng)采用服務(wù)器與終端架構(gòu)，提供監(jiān)測成果并發(fā)布相關(guān)服務(wù)，通過公網(wǎng)向省及長沙、株洲、湘潭三市兩型建設(shè)服務(wù)中心推送監(jiān)測服務(wù)。

4? 結(jié)論與討論

（1）利用遙感技術(shù)監(jiān)測生態(tài)綠心地區(qū)生態(tài)環(huán)境可行。監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)利用遙感影像建設(shè)長株潭生態(tài)綠心自然資源本底數(shù)據(jù)庫，可全面掌握生態(tài)綠心保護(hù)總體情況;開展季度監(jiān)測，能及時鎖定了生態(tài)綠心違法違規(guī)行為，有效保證生態(tài)綠心總體規(guī)劃實(shí)施;針對監(jiān)測成果，長株潭三市開展整治行動，高效創(chuàng)新生態(tài)綠心保護(hù)制度機(jī)制，對推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（2）監(jiān)控平臺將Web GIS與移動GIS技術(shù)充分融合，開發(fā)的監(jiān)測信息查詢、統(tǒng)計，外業(yè)核查導(dǎo)航、信息采集等功能，為綠心保護(hù)工作人員提供了信息獲取、空間定位等功能，滿足長株潭生態(tài)綠心監(jiān)測服務(wù)快速推送與工作常態(tài)化需求，極大地方便政府工作人員獲取信息、統(tǒng)計、分析、巡查，有利于長株潭生態(tài)綠心規(guī)劃的制定及實(shí)施。

（3）系統(tǒng)平臺建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)對綠心地區(qū)定期、全面和常態(tài)化的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)與查處破壞綠心違法違規(guī)情況，為綠心保護(hù)提供一個全新高效率的監(jiān)控手段，監(jiān)控時效性與準(zhǔn)確性大大提高，在實(shí)現(xiàn)綠心監(jiān)管“無死角”、“無淡季”、“無情面”的同時，可以為綠心保護(hù)提供決策支持和數(shù)據(jù)支撐。

（4）通過監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以規(guī)劃實(shí)施監(jiān)測為基礎(chǔ)，監(jiān)測生態(tài)綠心生態(tài)環(huán)境，有利于推動長株潭生態(tài)綠心監(jiān)測的相關(guān)工作程序化、規(guī)范化，推動該項(xiàng)工作常態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化。

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