高分區(qū)域典型應用成果

高分區(qū)域典型應用成果

2006年，《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006—2020年）》將高分辨率對地觀測系統(tǒng)列為重大專項（簡稱高分專項）。2010年5月，高分專項全面啟動實施。

專項實施以來，充分調動和發(fā)揮地方開展高分區(qū)域應用的積極性，建立高分省級數(shù)據(jù)與應用中心，打通高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)的區(qū)域分發(fā)途徑，實現(xiàn)高分衛(wèi)星數(shù)據(jù)本地化快速服務，將高分數(shù)據(jù)應用與地方政府的日常管理相結合，提升地方政府治理能力、促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。結合“一帶一路”、“京津冀一體化”、“長江經(jīng)濟帶”等國家重大戰(zhàn)略布局，以及區(qū)域區(qū)位特點，采取市場化手段、以企業(yè)為主體，開展高分區(qū)域應用，培育和帶動地方衛(wèi)星應用企業(yè)群體，帶動區(qū)域應用創(chuàng)新，擴大高分衛(wèi)星應用規(guī)模，推動區(qū)域高分應用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

一、北京市高分應用成果

高分辨率對地觀測系統(tǒng)北京數(shù)據(jù)與應用中心主要開展了北京市區(qū)域應用和首都圈應用示范。

1．北京市區(qū)域應用

高分北京中心利用高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在北京市國土資源管理、農(nóng)業(yè)資源統(tǒng)計、生態(tài)環(huán)境保護、城市精細化管理等多個領域數(shù)十個應用方向深入開展遙感應用，形成業(yè)務化區(qū)域應用模式。典型應用如下：

（1）土地批后監(jiān)管

服務于北京市國土資源局，利用高分辨率遙感衛(wèi)星影像按季度對北京市土地征收、一級開發(fā)、儲備、供應項目的開發(fā)建設情況實施滾動監(jiān)測，形成基于遙感的“征、供、用、補、查”一體化批后監(jiān)管，為摸清土地批后利用情況、核查閑置土地、監(jiān)督土地開發(fā)和供應合同履行提供重要依據(jù)。

（2）主要農(nóng)作物動態(tài)監(jiān)測

服務于北京市統(tǒng)計局，利用高分辨率遙感衛(wèi)星影像按季度對北京市主要農(nóng)作物（冬小麥、玉米）播種面積進行動態(tài)監(jiān)測。在農(nóng)業(yè)管理領域首次實現(xiàn)了全市域冬小麥耕種面積精確到地塊；在統(tǒng)計管理領域由傳統(tǒng)的地面調查方式，轉變?yōu)檫b感調查方式，創(chuàng)建了“遙感調查為主、地面調查為輔”的新型統(tǒng)計工作模式，有效解決傳統(tǒng)人工統(tǒng)計方法“層層匯總、逐級上報”可能產(chǎn)生的瞞報、虛報、漏報等問題，增強了統(tǒng)計數(shù)據(jù)的更新程度，使統(tǒng)計業(yè)務獲得跨越式發(fā)展。

（3）輔助林政資源管理

服務于北京市林業(yè)勘察設計院，基于多源高分辨率遙感衛(wèi)星影像，對森林資源的動態(tài)變化進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)森林資源的動態(tài)變化，為管理部門開展資源區(qū)劃、調查、林政執(zhí)法等業(yè)務提供空間數(shù)據(jù)支撐。

（4）地表塵源/污染源監(jiān)測

服務于北京市環(huán)境科學研究院，利用高分辨率遙感衛(wèi)星影像對北京市春季裸露土地、建筑施工裸地、城市道路等地表塵源/污染源進行動態(tài)監(jiān)測，及時掌握塵源/污染源空間分布及變化信息，為各類塵源/污染源的監(jiān)督管理提供科學依據(jù)。

（5）大型垃圾渣土無序堆放點動態(tài)監(jiān)測

服務于北京市市政市容委，利用高分辨率遙感衛(wèi)星影像按季度對北京市大型垃圾渣土無序堆放情況及變化勢態(tài)進行動態(tài)監(jiān)測，建立市級掛賬、區(qū)縣銷賬的分級管理體制，依據(jù)垃圾類別進行分類整治，為市容環(huán)境管理部門提供有針對性的定向整治依據(jù)，并對治理效果進行跟蹤，將原來完全被動依靠群眾舉報、執(zhí)法人員現(xiàn)場核查的傳統(tǒng)監(jiān)管模式，轉變?yōu)橹鲃永眯l(wèi)星定期觀測、依據(jù)科學數(shù)據(jù)現(xiàn)場核查執(zhí)法的工作模式，有效改善了首都市容環(huán)境。

2．首都圈應用示范

“高分辨率遙感數(shù)據(jù)首都圈綜合應用示范先期攻關”項目針對首都圈政府公共事務協(xié)同管理和區(qū)域協(xié)同發(fā)展的具體需求，突破高分區(qū)域應用關鍵技術，研究制定產(chǎn)品規(guī)范和工藝流程，設計開發(fā)高分數(shù)據(jù)首都圈綜合應用示范原型系統(tǒng)，為高分數(shù)據(jù)首都圈綜合應用示范的推廣應用提供技術支撐和軟件基礎。

（1）區(qū)域覆蓋影像產(chǎn)品

生成區(qū)域覆蓋影像產(chǎn)品，為區(qū)域協(xié)同發(fā)展提供一手資料。

（2）區(qū)域產(chǎn)業(yè)園區(qū)動態(tài)監(jiān)測服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，開展示范應用，主要監(jiān)測產(chǎn)業(yè)園及其周邊土地利用現(xiàn)狀、植被資源分布、路網(wǎng)分布等，促進區(qū)域產(chǎn)業(yè)園的對接。

（3）區(qū)域農(nóng)作物種植結構監(jiān)測服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，監(jiān)測和分析菜田、農(nóng)作物的種植結構和動態(tài)變化情況，促進農(nóng)業(yè)發(fā)展區(qū)域合作。

（4）區(qū)域新型城鎮(zhèn)化監(jiān)測服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，圍繞城市群城鎮(zhèn)化空間格局監(jiān)測、城鎮(zhèn)與道路協(xié)調發(fā)展與監(jiān)測開展示范應用，為城鎮(zhèn)用地計劃編制提供數(shù)據(jù)支撐。

（5）區(qū)域水資源動態(tài)監(jiān)測服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，針對水系周邊環(huán)境、水資源、河道緩沖區(qū)等開展監(jiān)測和分析工作，提出水資源綜合保障措施。

（6）區(qū)域人居生態(tài)環(huán)境監(jiān)測服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，圍繞植被覆蓋、大氣塵源等開展示范應用，客觀評價區(qū)域人居生態(tài)環(huán)境質量，輔助提高區(qū)域建設宜居性。

（7）區(qū)域自然災害突發(fā)事件應急協(xié)同服務

利用高分系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，針對河道、山體滑坡等區(qū)域開展災害應急協(xié)同評估示范應用，全面輔助災害管理科學決策。

二、黑龍江省高分應用成果

高分辨率對地觀測系統(tǒng)黑龍江數(shù)據(jù)與應用中心為全省26家單位分發(fā)高分數(shù)據(jù)和提供增值服務，截至目前，共分發(fā)數(shù)據(jù)近5000景次。高分數(shù)據(jù)已廣泛應用于農(nóng)作物長勢分析、災害分析、農(nóng)業(yè)保險理賠、林業(yè)資源調查、森林防火、國土執(zhí)法、水利監(jiān)測、智慧城市建設等領域。

1．為黑龍江省耕地提供數(shù)據(jù)支持

將黑龍江省耕地分為水田、旱地兩類，為種植業(yè)結構調整、基本農(nóng)田保護、糧食安全等研究提供數(shù)據(jù)支持。基于遙感目視解譯及野外調查，提取并生成了黑龍江省富錦市包含育秧棚、晾曬場、農(nóng)機站等在內(nèi)的設施農(nóng)用地分布圖。依據(jù)歸一化植被指數(shù)（NDVI）的差異，對黑龍江省農(nóng)墾牡丹江管理局云山農(nóng)場的三個不同生長期作物長勢進行監(jiān)測，結果顯示高分一號能準確地監(jiān)測作物的長勢情況。

利用高分一號 16m影像數(shù)據(jù)，對黑龍江省農(nóng)墾寶泉嶺農(nóng)墾管理局軍川農(nóng)場耕地資源進行調查，將各地塊分塊調查進行地籍管理，有利于耕地信息的管理應用。對比分析不同時期的高分一號影像，通過影像色調的變化獲取水稻收獲進度情況。利用高分一號影像數(shù)據(jù)，監(jiān)測黑龍江農(nóng)墾前進農(nóng)場水稻水分、蛋白質和直鏈淀粉含量綜合品質。

2．對林區(qū)資源變化進行監(jiān)測

利用高分一號影像數(shù)據(jù)，采用不同的兩期數(shù)據(jù)對林區(qū)森林資源變化情況進行監(jiān)測，確定出因占地、開墾、森林采伐、森林災害等造成影像特征變化的地塊。采用了邊界控制下的多尺度分割和分層分類方法，對帶嶺涼山區(qū)森林小斑邊界遙感區(qū)劃。區(qū)劃結果與人工勾繪結果的吻合度在75%以上，提高了小斑邊界提取效率與精度。利用高分一號 16m分辨率的寬幅影像數(shù)據(jù)，采用計算機監(jiān)督分類方法，編制了包括闊葉林、針葉林、灌木林、混交林等類型的森林資源類型分布圖，調查了黑龍江省的林業(yè)資源狀況，節(jié)省了大量的人力物力。利用高分一號16m分辨率的寬幅影像數(shù)據(jù)，結合國家連續(xù)清查數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）、土地覆蓋分類圖等開展了黑龍江帶嶺地區(qū)森林蓄積量定量估測。

3．監(jiān)測黑龍江省界河冰情

利用高分一號 2m融合影像對黑龍江省界河冰情進行監(jiān)測，能夠很好地顯示界河冬季冰情狀況。通過觀測高分一號衛(wèi)星影像，對黑龍江省2013年大洪水進行遙感監(jiān)測，影像顯示黑龍江下游河道水面寬度一般在6～10km，比常年平均水面寬度大范圍擴大。

4．利用遙感影像提供土地變更情況

黑龍江省土地利用現(xiàn)狀圖是以LUCC分類體系為標準，將黑龍江省土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域、城鎮(zhèn)工礦居民用地、未利用土地六大類，能夠較詳細準確反映出黑龍江省土地資源的空間分布及變化狀況。將黑龍江省居民點劃分為城鎮(zhèn)、農(nóng)村、獨立工礦三種類型，能夠進行城鎮(zhèn)居民點時空格局分布研究、居民點體系布局優(yōu)化研究、城鄉(xiāng)居民點轉型等相關研究。利用遙感影像進行土地變更調查能夠實時、方便、精確地獲取土地利用類型的變化信息。利用富錦市2009年的SPOT-5衛(wèi)星影像和2013年的高分一號衛(wèi)星影像，對比兩個時期的影像可以有效地獲得該地區(qū)居民點擴張和居民點復墾信息。

5．城市建設應用

利用高分一號2m分辨率全色影像，經(jīng)過影像分割、特征提取以及形態(tài)學后處理，得到完整的道路和機場信息。針對高分一號多時相高分辨率遙感影像特點，深入研究多時相影像間的差異變化過程，綜合應用機器視覺領域在人類視覺注意機制方面的研究成果，實現(xiàn)了變化檢測結果從區(qū)域級到目標級的提升。

三、甘肅省高分應用成果

高分辨率對地觀測系統(tǒng)甘肅數(shù)據(jù)與應用中心的建立為甘肅省遙感衛(wèi)星技術應用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了重大機遇，對打造“智慧甘肅”和“平安甘肅”，實現(xiàn)2020年與全國同步進入小康社會的目標發(fā)揮了重要的支撐作用。

1．甘肅省臨洮縣4·15地震災情監(jiān)測

2015年4月15日15時8分，甘肅省定西市臨洮縣（震中位于北緯35.4°，東經(jīng)104.0°）發(fā)生4.5級地震，震源深度9km。地震發(fā)生后，高分甘肅中心立即啟動了地震應急預案，為相關抗災救援機構提供高分數(shù)據(jù)影像支持。通過影像可以清楚看到災區(qū)指揮部附近三處災民集中安置點，共搭建救災帳篷60余頂。

2．青藏高原工程走廊帶高分遙感信息提取

針對青藏高原工程走廊帶，由于重大工程建設（青藏鐵路、青藏公路改擴建、輸油管道等）出現(xiàn)的高原多年凍土變化、凍融災害、生態(tài)退化等問題，開展多源遙感環(huán)境要素信息提取與信息化集成。通過衛(wèi)星遙感的綜合應用，可獲得冰川、高原草地、草甸、沙地、工礦交通和居民點等建設用地等土地利用/覆蓋信息；還可以綜合影像光譜特征、地物形狀、紋理結構、空間位置等相關特征自動或目視提取滑坡、泥石流等地質災害、熱融湖塘等凍融災害信息；通過遙感模型方法，可以生成與凍土變化關系密切的地表植被指數(shù)、地表溫度、土壤水分等數(shù)據(jù)產(chǎn)品。因此，針對青藏高原工程走廊帶的多年凍土變化、凍融災害、生態(tài)退化等問題，遙感數(shù)據(jù)與模型方法將起到關鍵作用。

基于高分一號系列數(shù)據(jù)，采用面向對象的計算機自動分類與目視解譯及野外實地調繪驗證于一體的綜合信息提取技術，提取青藏高原工程走廊帶內(nèi)土地利用/覆蓋信息，以反映該地區(qū)生態(tài)環(huán)境空間規(guī)律。

3．助力尼泊爾地震救援

2015年4月25日14時11分，尼泊爾（北緯28.2度，東經(jīng)84.7度）發(fā)生8.1級地震，震源深度20km，17時17分我國西藏日喀則市定日縣(北緯28.4度，東經(jīng)87.3度)發(fā)生5.9級地震。26日1時42分53秒，西藏日喀則市聶拉木縣（北緯28.2度，東經(jīng)85.9度）發(fā)生5.3級地震。地震發(fā)生后，高分甘肅中心立即啟動了地震應急預案，為相關抗災救援機構提供高分數(shù)據(jù)影像支持。

4月27日，高分甘肅中心獲得最新災區(qū)高分辨率衛(wèi)星遙感影像，在歷史影像數(shù)據(jù)配合下，高分甘肅中心迅速繪制了尼泊爾2015年1月15日和4月27日震前、震后高分衛(wèi)星遙感影像圖。通過兩組影像對比發(fā)現(xiàn)，Rapti河流域震后河流水體發(fā)生明顯變化。相關區(qū)域震前震后居民區(qū)建筑物嚴重損毀、倒塌，公路、橋梁、堤壩扭曲、斷裂嚴重。該組影像為當?shù)乜拐鹁葹墓ぷ魈峁┝藢氋F數(shù)據(jù)資料。

4．舟曲自然災害監(jiān)測預警與應急指揮

甘肅省舟曲縣地形復雜、降水量大且分布集中，具有很大的成災隱患。高分數(shù)據(jù)集時間、空間、幅寬、光譜分辨率等要素為一體，在自然災害監(jiān)測方面可發(fā)揮重大作用。通過高分衛(wèi)星遙感、GIS、北斗衛(wèi)星導航等現(xiàn)代信息技術的綜合應用，可建立由氣象衛(wèi)星、高分遙感衛(wèi)星、地面監(jiān)測系統(tǒng)組成的“天地一體化”自然災害監(jiān)測體系，為自然災害的評價預測、監(jiān)測預警、應急救援、災后重建提供全方面的數(shù)據(jù)信息支持。高分甘肅中心制作了舟曲縣自然災害監(jiān)測預警指揮系列套圖，詳細展示了舟曲縣山洪、泥石流、滑坡、崩塌等自然災害發(fā)生的自然地理概況、空間分布位置、災害體滑動方向以及指導性逃生線路，同時應急指揮圖還標注了災害體可能威脅的房屋、道路、農(nóng)田位置和受威脅人口數(shù)量。根據(jù)應急指揮圖，可針對性地調動附近武警、公安、道路搶修、醫(yī)療衛(wèi)生等應急救援力量，迅速實施救援，使傷亡達到最小值，保護人民群眾生命和財產(chǎn)安全。

高菲 摘自高分應用綜合信息服務共享平臺