長株潭城市群生態綠心地區生態環境遙感監控系統設計

文寧 陶青山 何柯潤 曾海波

摘? 要? 本文從長株潭城市群生態綠心地區（以下簡稱長株潭生態綠心）保護與監管需求出發，借助衛星遙感技術手段，圍繞新增建設用地監測、新增林木砍伐監測、項目整改監測、規劃控制監測、突發破壞監測等內容，提出了建設“長株潭城市群生態綠心地區生態環境遙感監控系統”的技術思路，為構建 “天上看、地上查、網上管”多維一體的生態環境執法監測體系，及時發現和遏制綠心地區違法違規行為，實現對綠心地區生態環境的監測、評估與預警提供強有力的技術支撐，對規范生態環境保護督查工作，壓實生態環境保護責任，推進生態文明建設具有重要的現實意義。

關鍵詞? 長株潭城市群;生態綠心;生態環境;遙感監控系統

中圖分類號：X83 文獻標識碼：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

開展生態環境監測是實現生態環境保護的重要環節，同時也是實現環境管理的“頂梁柱”。為全面加強生態環境保護，2019年6月，中共中央、國務院印發實施《中央生態環境保護督察工作規定》，提出了堅決打好污染防治攻堅戰的具體措施與目標;《國家新型城鎮化規劃 （2014-2020年） 》中也明確提出：“加強規劃實施督察， 運用信息化手段，對違反規劃行為進行事前事中監管”增強規劃實施監測管理的科學性和時效性[1]。隨著當前遙感技術的迅速發展，衛星遙感技術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、高監測精度的全尺度、全譜段、全要素立體監測時代[2]，正向智能化、快速化、定量化、精細化方向發展[3]，在當前國家深化生態文明建設的大背景下，基于現代測繪技術和遙感技術手段，可以快速、準確、大范圍和實時地獲取目標區域范圍內生態環境的狀況，充分發揮遙感技術在生態環境保護監測中的作用。

作為當前世界上最大的城市綠心，長株潭生態綠心是長株潭城市群共同的“綠肺”和重要的生態屏障[4]，同時也是全省“兩型”社會建設的重要戰略支點，該區域位于長沙、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，南至湘潭縣易俗河鎮，共涉及長株潭三市9個鄉鎮、12個街道辦事處，總面積528.32 km2。長株潭生態綠心概念由《長株潭城市群區域規劃（2008-2020）》提出，并由《長株潭城市群生態綠心地區總體規劃（2010-2030）》以及《長株潭城市群生態綠心地區保護條例（2013）》明確[5]，其主要功能是以科學發展觀和“兩型社會”建設為指導，實施生態優先發展戰略，通過構建景觀生態格局和生態服務功能，合理地調整空間布局、優化公共服務，完善文化休閑、旅游功能，努力將生態綠心地區打造成為長株潭三市的生態公共客廳和具有國際品質的都市生態綠心。

隨著長株潭生態綠心地區的發展進程日益加快，違法違規用地行為時有發生，其不僅占用了大量的土地資源，且對綠心地區的生態環境產生巨大的影響，為了保護長株潭城市群生態綠心地區，發揮生態綠心地區的生態屏障和生態服務功能，在構建“長株潭城市群生態綠心地區生態環境遙感監控系統”基礎上實現對生態綠心地區保護監控[6]，可以全天時、全天候地快速、動態、準確地獲取綠心地區的生態環境狀況，為打擊破壞綠心違法違規行為提供數據支撐。

1? 系統監測指標內容設計

以長株潭生態綠心地區保護監測的需求為導向，最新修編和修訂的《綠心總規》、《綠心保護條例》為依據，系統監測專項內容主要包括新增建設用地監測、新增林木砍伐監測、項目整改監測、規劃控制監測、突發破壞監測五大版塊涉及20項指標，主要涉及土、林、水、人等多領域監測內容，具體如表1所示。

2? 系統總體框架

長株潭城市群生態綠心地區生態環境遙感監控系統主要基于B/S模式實現，該平臺主要在OpenLayer3+PostGIS+GeoServer的模式的基礎上搭建GIS服務框架，數據組織方面采用空間數據引擎MangoDB管理空間和非空間數據[7]，系統的設計主要服務于湖南省長株潭兩型社會建設服務中心對長株潭生態綠心提供監測及時服務與工作常態化的需求，基于國土調查監測數據庫，通過提供信息化平臺解決方案，滿足專業人員數據快速處理與共享服務發布的同時，向社會公眾、政府、企事業單位提供項目審批、違法項目督察、違法情況舉報、監測情況查詢等服務（圖1）。該系統的建設以開源軟件平臺為基礎[8]，由5個子系統組成，主要包括：數據管理子系統（圖2）、數據處理子系統（圖3）、外業核查與調繪子系統（圖4）、數據分析與成果輸出子系統（圖5）和服務接收與管理子系統（圖6）。

3? 系統主要功能設計

3.1 數據管理子系統

該子系統主要用于實現對監測工作所需原始數據（影像原始數據、控制點影像庫、監測數據庫）、中間成果（專項監測圖斑、影像波段運算成果、配準融合成果）、最終成果（監測報告、項目比對成果、違建項目退出情況監督報告等）的管理，支持TB級空間數據瀏覽、查詢和檢索。

3.2 數據處理子系統

該子系統主要實現對航空、航天影像數據快速處理過程。其中，航空數據處理系統由現有的成熟商業軟件平臺提供，航天影像數據處理系統主要基于現有的地理成像加速器基礎上二次開發而成，通過兩項系統相互配合，以滿足綠心地區快速監測對航空、航天影像數據及時處理的要求。矢量數據編輯平臺采用開源的GeoServer軟件提供的二次開發接口，進行作業平臺開發，旨在為監測工作人員提供監測信息提取作業平臺。

3.3 外業核查與調繪子系統

該子系統基于模塊平板電腦開發，主要功能在于為外業核查與調繪人員提供統一數字化作業平臺，遵循“調查數據不轉換，作業方式不改變”的原則，基于開源GIS平臺開發外業調繪系統，開發內外業一體化數據核查與調繪系統，提供專項圖斑野外核查功能，信息野外調繪、地理多媒體采集、調查軌跡記錄等功能。

3.4 數據統計分析及輸出子系統

該子系統主要用于實現數據對比統計分析功能與地理信息服務的管理，通過數據對比統計分析，提供可建項目比對報告、生態環境專題監測、破壞綠心違法違規監測報告等。為滿足監測服務的推送，在地理信息服務器基礎上提供監測服務（影像服務、要素服務）發布、刪除等管理功能，以滿足日常服務的管理工作。

3.5 服務接收與管理子系統

該子系統建設旨在通過移動終端（平板電腦、手機、穿戴設備等）、互聯網端（網頁）發布專題監測成果，向公眾、政府企事業單位提供綠心監測社會化服務。該系統采用服務器與終端架構，提供監測成果并發布相關服務，通過公網向省及長沙、株洲、湘潭三市兩型建設服務中心推送監測服務。

4? 結論與討論

（1）利用遙感技術監測生態綠心地區生態環境可行。監控系統建設利用遙感影像建設長株潭生態綠心自然資源本底數據庫，可全面掌握生態綠心保護總體情況;開展季度監測，能及時鎖定了生態綠心違法違規行為，有效保證生態綠心總體規劃實施;針對監測成果，長株潭三市開展整治行動，高效創新生態綠心保護制度機制，對推進生態文明建設具有重要的現實意義。

（2）監控平臺將Web GIS與移動GIS技術充分融合，開發的監測信息查詢、統計，外業核查導航、信息采集等功能，為綠心保護工作人員提供了信息獲取、空間定位等功能，滿足長株潭生態綠心監測服務快速推送與工作常態化需求，極大地方便政府工作人員獲取信息、統計、分析、巡查，有利于長株潭生態綠心規劃的制定及實施。

（3）系統平臺建設能夠實現對綠心地區定期、全面和常態化的監測，及時發現與查處破壞綠心違法違規情況，為綠心保護提供一個全新高效率的監控手段，監控時效性與準確性大大提高，在實現綠心監管“無死角”、“無淡季”、“無情面”的同時，可以為綠心保護提供決策支持和數據支撐。

（4）通過監控系統的建設，實現以規劃實施監測為基礎，監測生態綠心生態環境，有利于推動長株潭生態綠心監測的相關工作程序化、規范化，推動該項工作常態化、標準化。

參考文獻/References

[1]張利君，翟棟棟.省域城鄉規劃監測管理平臺建設研究[J].地理空間信息， 2018 （03）：74-76.

[2]李宗華， 黃河， 羅明俊.武漢市城鄉規劃動態監管信息系統的設計與開發[J].地理空間信息， 2009， 7 （5）：1-3.

[3]吳健平， 張立.衛星遙感技術在城市規劃中的應用[J].遙感技術與應用， 2003 （1） ：52-56.

[4]雷旭升，李圣，易維良.城市群生態地區村莊規劃策略與實踐-以長株潭城市群生態綠心地區為例[J]中國會議，2019：10-19.

[5] 肖愛.以生態法治“初心”護長株潭“綠心.湖南日報.2019.09-19.

[6]達鵬奎、張歡、張玉潔.基于衛星遙感和GIS技術的區域大氣污染監測研究[J]環境科學與管理.2020（02）.

[7]邵世保，張毳.遙感及GIS技術在城市生態環境調查中的應用[J].環境科學與技術，2017，26（2）：26-27.

[8]王良健，包浩生，彭補拙.基于遙感與GIS的區域土地利用變化的動態監測與預測研究[J].經濟地理，2017，20（2）：47-51.