雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)

文 | 王光輝 張濤 劉宇 路廣博 李偉林 張依蕾 戴海倫,

1. 自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心

2. 北京國測星繪信息技術(shù)有限公司

一、引言

2017年4月1日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)通知，決定設(shè)立河北雄安新區(qū)。這是一項(xiàng)重大的歷史性戰(zhàn)略選擇，是繼深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)和上海浦東新區(qū)之后又一具有全國意義的新區(qū)，是千年大計(jì)、國家大事。雄安新區(qū)規(guī)劃范圍涉及河北省雄縣、容城、安新3縣及周邊部分區(qū)域，地處北京、天津、保定腹地，區(qū)位優(yōu)勢明顯、交通便捷通暢、生態(tài)環(huán)境優(yōu)良、資源環(huán)境承載能力較強(qiáng)，現(xiàn)有開發(fā)程度較低，發(fā)展空間充裕，具備高起點(diǎn)高標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)建設(shè)的基本條件[1]。設(shè)立雄安新區(qū)，對于集中疏解北京非首都功能，探索人口經(jīng)濟(jì)密集地區(qū)優(yōu)化開發(fā)新模式，調(diào)整優(yōu)化京津冀城市布局和空間結(jié)構(gòu)，培育創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展新引擎，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

2018年，國務(wù)院在關(guān)于河北雄安新區(qū)總體規(guī)劃（2018—2035年）的批復(fù)中指出，優(yōu)化國土空間開發(fā)保護(hù)格局，要堅(jiān)持以資源環(huán)境承載能力為剛性約束條件，統(tǒng)籌生產(chǎn)、生活、生態(tài)三大空間，嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線，嚴(yán)格保護(hù)永久基本農(nóng)田，嚴(yán)控城鎮(zhèn)規(guī)模和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，實(shí)現(xiàn)多規(guī)合一，將雄安新區(qū)藍(lán)綠空間占比穩(wěn)定在70%，遠(yuǎn)景開發(fā)強(qiáng)度控制在30%。將淀水林田草作為一個(gè)生命共同體，形成“一淀、三帶、九片、多廊”的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)。實(shí)施全域分區(qū)空間管控，通過網(wǎng)格化、信息化和精細(xì)化管理，強(qiáng)化對各類開發(fā)與保護(hù)活動的空間引導(dǎo)和落地管控，構(gòu)建規(guī)模適度、空間有序、用地節(jié)約集約的發(fā)展新格局。

近年來，我國陸續(xù)發(fā)射了多顆遙感衛(wèi)星，為自然資源管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)等領(lǐng)域提供了寶貴的空間圖像數(shù)據(jù)。高分遙感衛(wèi)星具有視點(diǎn)高、視域廣、數(shù)據(jù)采集快、可重復(fù)連續(xù)觀測的優(yōu)勢，對地表客觀變化情況一目了然，對管控目標(biāo)看得清、找得準(zhǔn)，是對管控巡查的有效補(bǔ)充；與日常巡查相結(jié)合，可全方位、最大限度地發(fā)現(xiàn)違反管控政策行為，特別是發(fā)現(xiàn)因巡查工作不到位而隱漏的違法違規(guī)行為；同時(shí)衛(wèi)星遙感監(jiān)測可以較全面地反映新區(qū)及周邊管控區(qū)域整體情況，可以有的放矢地進(jìn)行監(jiān)督檢查，有效提高工作效率，真正落實(shí)“動態(tài)監(jiān)測、全面感知、科學(xué)管控”[2-5]。

面向雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管業(yè)務(wù)需求，設(shè)計(jì)構(gòu)建了雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)體系的技術(shù)框架，詳細(xì)闡述了具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方法，介紹了研制的平臺系統(tǒng)功能，通過具體案例驗(yàn)證了業(yè)務(wù)工作成效。衛(wèi)星遙感監(jiān)測的“即時(shí)性”既體現(xiàn)遙感監(jiān)測高頻次高效率，又體現(xiàn)平臺系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)果展示的時(shí)效性。

二、建設(shè)目標(biāo)與總體思路

1.建設(shè)目標(biāo)

以自然資源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)及時(shí)獲取、快速處理和信息化應(yīng)用為技術(shù)軸線，以自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測和綜合業(yè)務(wù)監(jiān)管為業(yè)務(wù)軸線，通過衛(wèi)星遙感月度全覆蓋監(jiān)測圖斑精準(zhǔn)提取、監(jiān)測成果云推送和服務(wù)發(fā)布等技術(shù)創(chuàng)新，形成自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系；通過綜合業(yè)務(wù)監(jiān)管管理機(jī)制創(chuàng)新，形成業(yè)務(wù)監(jiān)管技術(shù)體系；建立雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺，完善自然資源監(jiān)測與監(jiān)管技術(shù)體系和管理機(jī)制，真正落實(shí)“早發(fā)現(xiàn)、早制止、嚴(yán)查處”，及時(shí)掌握新區(qū)自然資源現(xiàn)狀及變化，有效促進(jìn)自然資源集約節(jié)約利用和有效保護(hù)，服務(wù)新區(qū)規(guī)劃和發(fā)展。

2.總體思路

雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感全生命周期即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管，包括衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系建設(shè)階段、業(yè)務(wù)監(jiān)管技術(shù)體系建設(shè)階段、即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺建設(shè)及業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段等。在衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系建設(shè)階段，建立雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系，形成多源衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)協(xié)同獲取、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)快速處理、自然資源遙感監(jiān)測分類標(biāo)準(zhǔn)制定、自然資源衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測圖斑提取與月度監(jiān)測圖斑提取、云服務(wù)系統(tǒng)搭建與數(shù)據(jù)推送和監(jiān)測成果服務(wù)發(fā)布等多步驟緊密結(jié)合的一體化監(jiān)測流程；在業(yè)務(wù)監(jiān)管技術(shù)體系建設(shè)階段，根據(jù)雄安新區(qū)綜合執(zhí)法局具體業(yè)務(wù)需求，建設(shè)監(jiān)測成果應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)正射影像成果實(shí)時(shí)推送與服務(wù)發(fā)布，監(jiān)測圖斑成果推送與服務(wù)發(fā)布、監(jiān)測成果服務(wù)展示、監(jiān)測報(bào)告服務(wù)發(fā)布等功能，實(shí)現(xiàn)雄安新區(qū)業(yè)務(wù)化監(jiān)管；即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺建設(shè)及業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段，建設(shè)雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺，連通衛(wèi)星遙感監(jiān)測和業(yè)務(wù)監(jiān)管兩大技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)平臺整體業(yè)務(wù)流程的常態(tài)化運(yùn)轉(zhuǎn)，加強(qiáng)自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)監(jiān)管的有效融合（圖1）。

圖1 雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管總體思路圖

三、雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)體系

1. 衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系建設(shè)

堅(jiān)持“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策”的原則，整合多傳感器類型、多空間分辨率和多光譜分辨率的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)資源，在統(tǒng)一的空間基準(zhǔn)下，打通衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)多源衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)協(xié)同獲取、衛(wèi)星影像快速處理、自然資源遙感監(jiān)測分類標(biāo)準(zhǔn)制定、自然資源衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測圖斑提取與月度監(jiān)測圖斑提取、云服務(wù)系統(tǒng)搭建與數(shù)據(jù)推送和監(jiān)測成果服務(wù)發(fā)布等多步驟緊密結(jié)合的一體化監(jiān)測流程[6]。對衛(wèi)星遙感監(jiān)測監(jiān)管相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，為衛(wèi)星遙感相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供標(biāo)準(zhǔn)一致、類型豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.業(yè)務(wù)監(jiān)管技術(shù)體系建設(shè)

建立變化信息發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)，提供圖斑數(shù)據(jù)、自然資源變化信息產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化接口，可快速獲取圖形與屬性信息、變化信息報(bào)告等內(nèi)容，與后續(xù)管理、調(diào)查、監(jiān)測環(huán)節(jié)銜接，形成業(yè)務(wù)動態(tài)監(jiān)管技術(shù)體系，自動實(shí)時(shí)推送按月/季度提取的圖斑矢量。定期自動檢查更新并自動推送新數(shù)據(jù)；支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳并根據(jù)推送統(tǒng)計(jì)查詢每批圖斑數(shù)據(jù)推送的時(shí)間、數(shù)量等信息，保證數(shù)據(jù)全部推送完成。根據(jù)提取的變化圖斑進(jìn)行自動化統(tǒng)計(jì)，通過圖斑的數(shù)量、大小、類別、位置等進(jìn)行分析，將信息通過云服務(wù)模式推送，以便管理部門第一時(shí)間獲取雄安新區(qū)土地利用變化信息和態(tài)勢，進(jìn)行科學(xué)管理和精準(zhǔn)決策，提高土地利用動態(tài)監(jiān)管力度。

3.即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺建設(shè)

將衛(wèi)星遙感月度監(jiān)測成果通過衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管平臺推送至雄安新區(qū)綜合執(zhí)法局，服務(wù)執(zhí)法支隊(duì)的違法用地監(jiān)測治理工作。

自然資源變化信息即時(shí)發(fā)布分為最新影像即時(shí)發(fā)布以及變化信息即時(shí)發(fā)布兩部分。針對周期性遙感影像變化監(jiān)測圖斑成果，按照各級行政單元的空間分布情況以及變化類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；生成變化類型餅狀圖，分析各類型監(jiān)測圖斑面積和占比情況；生成不同行政級變化圖斑數(shù)量柱狀圖，分析各級行政單元變化圖斑數(shù)量分布情況；根據(jù)不同行政界線級別與左側(cè)變化監(jiān)測圖斑統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行聯(lián)動展示（圖2）。

圖2 雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)平臺

4.即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)業(yè)務(wù)化運(yùn)行

雄安新區(qū)綜合執(zhí)法局利用衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管平臺獲取的監(jiān)測成果開展綜合應(yīng)用，為重點(diǎn)項(xiàng)目（如高鐵站建設(shè)）進(jìn)度監(jiān)測（圖3）、征遷安置動態(tài)監(jiān)測（圖4）、綜合執(zhí)法監(jiān)測（違法用地、采砂）、城市建設(shè)進(jìn)度監(jiān)測、白洋淀水域面積變化監(jiān)測、植樹造林（千年秀林）監(jiān)測等提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

圖3 京雄高鐵站變化

圖4 容城縣容城鎮(zhèn)北城征遷安置動態(tài)監(jiān)測

根據(jù)監(jiān)測區(qū)變化類型、變化面積、位置分布及由此生成的變化強(qiáng)度熱力圖、變化類型餅狀圖、變化類型雷達(dá)圖、變化類型環(huán)狀圖，客觀反映當(dāng)前國家政策、監(jiān)測區(qū)規(guī)劃的推進(jìn)與落實(shí)情況及經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，揭示經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展及自然資源的空間分布狀態(tài)和趨勢，為相關(guān)決策的制定提供數(shù)據(jù)支撐。

四、雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)的優(yōu)勢

近年來，隨著國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)獲取、處理、產(chǎn)品生產(chǎn)等技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用水平的持續(xù)提升，衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)能力也在不斷進(jìn)步，能夠?qū)崿F(xiàn)“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策”。雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)體系主要的優(yōu)勢包括：

（1）國產(chǎn)高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)全替代

目前，國產(chǎn)自主衛(wèi)星數(shù)據(jù)資源體系已相對完善，雄安新區(qū)衛(wèi)星遙感即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)體系以高分一號、高分一號B/C/D、高分六號等衛(wèi)星影像作為月度監(jiān)測主要數(shù)據(jù)來源，以高分二號、高分七號衛(wèi)星影像作為季度監(jiān)測主要數(shù)據(jù)來源，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)數(shù)據(jù)全替代。

（2）為雄安新區(qū)的科學(xué)管控與綜合執(zhí)法提供技術(shù)支撐

基于高分衛(wèi)星影像開展雄安新區(qū)即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)，構(gòu)建雄安新區(qū)科學(xué)管控執(zhí)法綜合服務(wù)體系，通過分析雄安新區(qū)征遷建設(shè)地表變化情況，開展雄安新區(qū)自然資源變化監(jiān)測，為雄安新區(qū)國土空間規(guī)劃與實(shí)施監(jiān)督提供高效監(jiān)測服務(wù)，有效降低了違法治理成本，大大提高了執(zhí)法監(jiān)管效率。

（3）為雄安新區(qū)的高起點(diǎn)規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供決策依據(jù)

依托衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)體系，開展雄安新區(qū)綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用。雄安新區(qū)歷史管控監(jiān)測、雄安新區(qū)即時(shí)監(jiān)測監(jiān)管，形成歷史遙感監(jiān)測摸清底數(shù)、月度遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)化運(yùn)行、季度監(jiān)測回頭看、年度監(jiān)測兜底的系統(tǒng)化監(jiān)測流程體系。同時(shí)，也為搶栽搶種情況、重大項(xiàng)目區(qū)建設(shè)情況及美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等提供專題監(jiān)測服務(wù)，為雄安新區(qū)高起點(diǎn)規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)提供決策依據(jù)。