以張家口市為例看遙感技術在地方政府管理中的應用

徐雯佳

(1.河北省水文工程地質勘查院,石家莊050021；2.河北省遙感中心,石家莊050021)

1 引言

遙感技術具有大面積同步觀測、實時、連續、客觀等優點，是一種長期快速獲取信息的有效手段。近二十年來，我國航天遙感事業迅猛發展，截至2020年底，中國在軌衛星總數已經超過200 顆，排名世界第二，僅次于美國。氣象系列衛星、資源系列衛星、海洋系列衛星、環境減災系列衛星、高分系列衛星等遙感衛星的成功發射，使我國衛星遙感實現了高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率、多模式雷達影像的有機結合，形成了全天候、全天時、全球覆蓋的對地觀測能力[1]。與航天遙感相比，以無人機遙感為代表的航空遙感發展也毫不遜色。無人機遙感具有全天時、實時化、高分辨率、靈活機動、高性價比等優勢[2]，可以很容易地獲取厘米級甚至更高分辨率的地面信息，在低成本的基礎上實現了空間和時間的辯證統一，與衛星遙感形成了互補[3]。此外，以高塔、車、船等為平臺的地面遙感發展也非常迅速，比如車載激光雷達、地面便攜式光譜測量等的應用也越來越廣。

將天基、空基和地基等多元感知系統進行集成，當代遙感技術已具備了“天空地”一體化的立體感知能力，呈現大數據特征，在社會經濟發展中發揮的作用越來越強。眾多遙感產品和技術已廣泛應用于自然資源、生態環境、農牧業、氣象、水利、應急、城建、交通、旅游等多領域，成為了政府部門開展業務工作的重要支撐手段。本文以張家口市為例，以服務自然資源開發與監管、生態環境保護與修復、農牧業生產管理、防災減災、旅游資源開發為研究對象，分析介紹了遙感技術在支撐地方政府管理中的作用。

2 張家口市概況

張家口市地處河北省西北部，東臨首都北京、西連煤都大同、北靠內蒙古高原，南接華北平原，總面積3.68 萬平方公里，總人口460 萬。市轄10 個縣（張北、康保、沽源、尚義、蔚縣、陽原、懷安、懷來、涿鹿、赤城），6 個區（橋東、橋西、宣化、下花園、萬全、崇禮），2 個管理區（察北、塞北），1 個高新區。地勢西北高、東南低，陰山山脈橫貫中部，將張家口市劃分為壩上、壩下兩大部分。境內洋河、桑干河橫貫東西，匯入官廳水庫。屬于溫帶大陸性季風氣候，多年平均水資源總量為17.99 億m3。擁有較豐富的能源資源、森林資源、礦產資源、滑雪資源。區位交通優越，是京津冀（環渤海）經濟圈和冀晉蒙（外長城）經濟圈的交匯點。

3 遙感在政府管理中的應用

3.1 在自然資源管理中的應用

“十四五”時期，全力做好資源要素保障、強化生態支撐，修改完善國土空間規劃，扎實做好耕地保護、礦山綜合治理、農村亂占耕地建房清理規范等工作，助力經濟社會高質量發展，推進自然資源治理體系和治理能力現代化是張家口自然資源管理的重點工作。應用高分遙感數據，開展自然資源與土地利用調查監測、礦產資源開發與環境監測、綠色能源調查、國土生態修復監測、地質環境調查監測等，可為地方自然資源監管、國土空間優化管理、國土空間生態修復、自然資源高效利用、自然資源治理等提供強有力的技術支撐。

在自然資源調查監測方面，充分發揮現代國產衛星遙感的“三高”優勢，能夠快速、客觀、準確獲取山水林田湖草沙等自然資源的分布現狀與動態變化，為地方政府統籌開發與利用自然資源提供基礎數據。

在土地利用調查監測方面，利用高分衛星遙感數據，結合其他土地調查數據資料，按照土地利用現狀分類標準，開展相關土地利用調查與核查工作，可全面詳細掌握全市土地利用變化情況，實現支撐土地資源監管，為建設用地批后監管、耕地目標責任考核、土地執法督察等相關工作提供客觀依據，服務節約集約用地和耕地保護。

在礦產資源開發與環境監測方面，利用多源衛星遙感數據，可查明礦山開發占地、礦山環境恢復治理和礦山地質災害的變化情況、表現特征及變化趨勢，為管理部門準確摸清礦山環境底數、及時掌握礦山環境動態變化提供基礎數據，為推動露天礦山污染持續整治提供決策依據。

在綠色能源開發方面，張家口有豐富的風能資源、太陽能資源和地熱資源。利用可見光遙感和紅外遙感技術，結合數值模擬技術，開展太陽能遙感監測和風能數值模擬，掌握風能太陽能資源分布狀況，估算風能太陽能的資源總量。利用熱紅外遙感技術，通過提取地表溫度的熱異常點開展地熱資源調查，獲取地熱資源的分布狀況。監測成果可為合理科學地進行風能資源、太陽能資源和地熱資源等綠色能源區劃和開發利用提供支撐。

在國土空間生態修復監測方面，應用衛星遙感技術，可實現從項目申報、審批、工程部署、施工、竣工及驗收、治理效果的國土空間生態修復項目全過程跟蹤監測，真實反映治理進展及效果，并輔助工程申報、審批與績效評價等工作。

在地質環境調查監測方面，基于遙感影像，可以直觀的識別出滑坡、崩塌、泥石流、采煤區的采空塌陷等災害體及其影響范圍、發生的地質環境等，為地質災害防治及處置提供決策支持；通過提取地貌、第四系、荒漠化、沙漠化、濕地、草場、林地等生態地質環境因子，評價生態地質環境狀況，為地質環境保護與管理提供輔助信息；對礦產資源開發、地下水資源開采等原因造成的地面沉降進行動態監測，為地面沉降防治和應對提供基礎數據。

3.2 在生態環境保護中的應用

張家口生態環境優美，正在著力打造“京津后花園”。生態環境質量事關張家口經濟發展的命脈。應用遙感技術，實時獲取水環境、大氣環境、生態環境等變化信息可為生態環境保護提供數據支撐。

在水環境遙感監測方面，張家口水體均為內陸水體，水域面積相對小且污染類型多樣，需要應用哨兵二號、高分五號等具有較高光譜分辨率和空間分辨率的遙感影像。通過建立水質定量反演算法，測定葉綠素a、懸浮物、可溶性有機物、水溫、透明度等環境要素來反映水體的質量[4]。

在大氣環境遙感監測方面，應用衛星遙感監測技術，可以實時獲取PM2.5、PM10 等大氣污染物的空間分布和變化過程，動態監控沙塵、秸稈焚燒等大氣污染來源，為防治霧霾提供重要依據；還可以實現氣溶膠、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷等氣體的動態監測，為大氣污染防治提供決策依據[5]。

在生態環境遙感監測方面，利用多源遙感信息，以宣化區、蔚縣、陽原縣、懷安縣、萬全區、懷來縣、涿鹿縣、赤城縣、崇禮區等重要生態功能區，小五臺山自然保護區、大海陀自然保護區等國家級自然保護區，壩上農牧交錯帶，壩上生態脆弱區等區域為重點，開展土地利用/土地覆被分布現狀與動態監測、生態環境質量動態監測和評價，為政府嚴守生態保護紅線、修復治理生態環境、保護管理重點生態功能區、監督管理自然保護地提供基礎數據。

3.3 在農牧業中的應用

張家口市已經初步形成了畜牧、葡萄、無公害蔬菜、脫毒馬鈴薯、杏扁、專用玉米、食用菌、奶業八大特色主導產業和50 個縣級區域特色產業，各類農產品市場化程度逐步提高。農牧業是張家口經濟的重要支柱之一。利用遙感技術，能夠客觀、準確、實時、長期獲取作物的分布、類型、長勢、田間作業等信息，應用于農牧業資源調查、作物估產、災害監測和精準管理等，為農牧業管理部門確保糧食安全、優化種植結構、布局特色產業、災害應急響應等提供技術支撐。

在農牧業資源調查方面，可采用作物物候的時序NDVI 和面向對象分類等方法，進行作物識別，掌握主要作物種類與分布狀況，估算作物面積，分析張家口主要糧食作物、重要經濟作物、牧草作物等的生產動態變化[6]。

在作物估產方面，通過反演植被指數、葉面積指數和葉綠素密度等能反映作物生長狀況的指標，實現作物長勢遙感監測，估算農作物產量和牧草作物產量。

在災害監測方面，利用災情發生前后的遙感數據，通過對比分析兩種時期作物生長指數、植被指數、土壤水分、作物溫度等參數的差異，掌握作物病蟲害、干旱、洪澇、低溫冷凍等災害情況。

在精準管理方面，遙感可為精準農牧業提供兩類空間分布信息。一類是基礎信息，包括基礎設施、地塊分布及土壤肥力狀況等信息；另一類是時空動態變化信息，包括作物產量、土壤熵情、作物養分狀況、病蟲害的發生發展狀況、雜草的生長狀況以及作物物候等信息。

3.4 在應急管理中的應用

遙感技術在應急管理中的主要服務對象包括森林草原火災、水災、旱災、地質災害、地震等主要災害種類及其風險監測預警，以及安全生產領域事故（尾礦庫、危化）等。服務模式主要有常規監測和應急監測[7]。

常規監測是在災害事件未發生之前，利用穩定的資源系列、高分系列、環境減災系列等衛星遙感數據開展全域巡查，以及災害特征參數的監測與分析，為災害風險識別、預警預報提供數據支撐，例如森林與草原煙火、地質災害、干旱等，尤其是對高風險區重點目標的日常持續監測。張家口市森林草原資源豐富，在春季、秋季、冬季等火災易發季，需重視火災的常規遙感監測。此外，該市地貌類型豐富，地質災害種類多，分布面積廣，在汛期需重視地質災害的遙感日常排查。

應急監測是在災害事件發生后，快速采集相關衛星數據，并根據災情部署無人機、地面監控車等將災害現場及衛星數據實時傳送后臺指揮中心，為應急救助決策和恢復重建方案的制定提供數據支持；開展災害快速制圖、災害影響范圍、災害損失評估等為應急救助和恢復重建方案的制定提供支撐。

3.5 在旅游資源開發利用中的應用

張家口市擁有獨特的地理環境和濃郁的塞外風情，旅游資源豐富。遙感技術在旅游資源調查、旅游資源探索和拓展、旅游地圖和導游圖編制等方面擁有廣泛應用[8]，可為旅游管理部門開展旅游資源普查、監測、開發、規劃和保護等提供支撐。

在旅游資源調查監測方面，根據遙感多波段信息的差異，分類識別不同的旅游資源類型，進行各資源的數量、質量和分布特征的分析評價，為旅游資源保護和合理開發提供科學依據。尤其是，張家口市具備豐富的滑雪資源，并且鄰近北京，為2022冬奧會舉辦城市之一。在滑雪資源遙感監測中，應充分利用遙感優勢，對重點滑雪場的積雪厚度以及周圍環境進行長期監測，關注滑雪場的動態變化，為養護奧運場地提供依據，以確保冬奧會滑雪運動的順利開展。

在旅游資源探索和拓展方面，高空間分辨率遙感影像可直觀、全面、清晰獲取地物的色調、大小、形狀、紋理、陰影、結構等信息，便于發現和拓展新的旅游資源[9]。

在編制旅游地圖和導游圖方面，遙感影像具有豐富的光譜信息、空間信息和紋理信息，以遙感影像為背景的地圖圖面清晰易懂，色彩鮮明，旅游者能從圖上迅速而準確地判定所在位置，并直觀掌握景點的整體情況。

4 結語

經過二十多年的發展，我國遙感數據類型數量日益增多且成體系化發展，“天空地”立體遙感監測為地方政府管理提供了長期、穩定的數據服務。而隨著遙感大數據時代的來臨，為實現海量遙感數據的快速處理分析和深度挖掘應用，遙感與大數據、人工智能、云計算、互聯網等新一代信息技術融合發展已成為了遙感應用智能升級的重大方向。遙感大數據與人工智能融合技術，可使遙感技術應用由信息獲取端向信息深加工端轉移，實現全面的、精準的、高效的、智能的數據服務，為地方政府精確決策、精準治理、精細管理提供全方位的技術支撐，助力地方社會經濟高質量發展及現代化經濟體系建設。