國土空間規劃的遙感監測技術思考和探討*

劉自增，姚建華，張德政，李 歡，黃 濤，呂林濤，包玉斌，王 科，武 丹

（1.寧夏回族自治區遙感調查院，寧夏 銀川750000；2.北京科技大學，北京100083）

國土空間是人們的生活資源，涉及山水林田湖草沙以及人類居住建筑設施等資源，在現代社會發展過程中，需要保障規劃和布置的科學性，為人類生活、生產、生存的整個生態環境系統建設奠定基礎。為了節省資源消耗，高效的規劃國土空間，需要利用科學的方法監測國土空間規劃實施。在實際工作中利用遙感監測技術具有較多的優勢，可以科學地規劃國土空間，因此需要開展系統性的研究遙感監測技術，在國土空間規劃中充分發揮出遙感監測技術的優勢，提高整體工作效率。

1 遙感技術概述

1.1 傳感器

利用遙感監測技術主要是通過先進的機器和技術輔助人們觀測事物，利用可見光、紅外線及紫外線等光學信息觀察事物。遙感監測技術中包括微光夜視技術，可以變大微弱光，并且形成圖像模式，因此可以利用遙感監測技術觀測夜間事物。對比遙感監測技術和傳統的實地勘測技術，遙感監測技術速度更快，可以自動化測繪全球。此外利用遙感監測技術可以準確地收集數據信息，當前在軍事和農業等領域都開始廣泛利用遙感監測技術。我國科學技術快速發展，在重要的項目施工中廣泛利用遙感監測技術，傳感器是遙感監測技術重要的組成部分，傳感器負責收集和接收信息，測量物體中可以感受到物體反射的電磁波，而實際工作中需要針對不同的監測對象，工作人員在選擇傳感器的過程中需要綜合考慮傳感器的實際用途和實際狀況[1]。

1.2 攝影測量技術

2 遙感監測技術的相關概述

2.1 可視化、智能化監測技術

2.1.1 IDL

IDL 是一種交互式數據語言，可以保障產品開發環境的靈活性和有效性。開發IDL 技術，可以為工作人員提出分析解決方案，方便程序人員實現數據分析，實現跨平臺編程。在多個科學項目研究中都可以利用IDL 技術，結合平臺功能和林業遙感圖像技術，可以將復雜的二維遙感影像靈活地展現出來，同時可以繪制地形分布圖，將林業資源的變化過程動態地展現出來。

2.1.2 面向對象設計的編程工具

操作結構化程序的過程中，可以利用電子顯示設備展示圖形，從而建立可視化模型，實現遙感監測的智能化、信息化獲取，但是這種方式也存在局限性，例如整體內存比較小，參數指標不準確等。傳統程序開發更加重視程序的維護性和重用性。而面向對象的程序設計，主要是解決傳統開發技術，封裝數據和方法，可以建立程序包，可以根據工作需求創建不同的實體對象[3]。

2.1.3 可視化接口

可視化接口包括撥通的控件，可以利用控件實現數據模型的可視化。經過可視化獲取的數據分析結果，在構建林業資源遙感圖像可視化模型的過程中可以提供參考依據。實現遙感圖像的可視化，要實現全方位觀察功能，同時需要實現漫游和縮放等功能。

2.2 國土空間資源監測和圖像處理技術

2.2.1 圖像融合

近些年不斷更新和淘汰圖像融合方法，也開始利用Gram-Schmidt 技術，這種融合方法可以保障光譜信息的真實性，如果改變了地形位置，可以保持光譜波形的穩定性，利用這種方法可以保障信息融合的質量，同時可以提高信息的時效性，可以保持原有的影像光譜信息[4]。

為了滿足電力通信設備自動巡檢的要求，使得電力通信設備能夠安全、穩定地運行，因此，基于狀態感知的電力通信設備自動巡檢技術需實現以下目標。

2.2.2 植被指數計算

利用相應的參數反映植物生長狀況，利用衛星監測，通過該組合不同波段和探測數據形成植被指數。利用紅光波段照射，植物葉面可以吸收紅光波段，發揮出反射作用。植被指數指的是組合2 個波段測值獲得的數據。

2.2.3 RS+AI

利用高分遙感技術、大數據、深度學習和人工智能技術，建設空間規劃遙感智能監測系統，可及時發現并查明違反空間規劃的開發建設行為，進而利用積累的空間信息數據和相關技術輔助開展空間規劃落地實施情況的基本評估評價，探索切實可行的人機結合機器學習與深度學習的空間規劃智能監督監測方式方法，通過深入系統研究和科學實踐，并不斷完善推廣，對保障空間規劃落地實施，推動空間治理能力和治理體系現代化具有非常重要的意義[5]。

3 遙感監測技術和國土空間規劃

3.1 遙感監測技術的優勢

在實際工作中，遙感監測技術可以精確地獲取地理空間信息。近些年遙感監測技術不斷快速發展，并且獲得顯著的工作成果，我國在監測森林資源、礦山資源及管理水文資源的過程中都開始利用遙感監測技術。在不同的工作領域利用遙感監測技術，主要包括陸地遙感和航空遙感兩種模式，這兩種模式實際飛行高度具有差異性，通過二者配合使用，可以提高國土空間規劃的效率[6]。

針對國土空間規劃試點監測工作，要求工作人員勘測當地的數據。技術不斷發展衍生出更多的勘測工具，但是仍舊需要人工操作。當前在國土空間規劃中利用遙感監測技術發揮著重要的作用，遙感監測技術可以更好地適應復雜環境。因為環境比較嚴峻，不利于開展人工工作，也無法收集數據集，因此突出了遙感監測技術的優勢。此外對比人工操作模式，利用遙感監測技術可以精確地收集數據，降低數據容錯率，為后期國土空間規劃工作奠定技術基礎，促進空間規劃服務地方經濟可持續發展。

3.2 國土空間規劃的核心

在國土空間規劃過程中，不能利用傳統的工作思維處理國土資源問題。新時代空間規劃是“多規合一”的規劃體系，采用了“三區三線”覆蓋了國土全范圍，需要利用發展性思維分析國土資源，提高城市規劃的合理性，滿足國家政策規定。近些年我國不斷發展城鄉一體化，建設國家規劃系統到國土空間規劃工作，科學地規劃國土空間，可以推動城市現代化發展。當前我國政府非常重視保護生態環境，逐步落實可持續發展觀念。在國土空間規劃階段，不僅需要提高城市化發展進程，還要注重開發利用自然資源，有效保護生態環境，協調經濟發展和生態環境保護工作[7]（如圖1 所示）。

圖1 國土空間規劃的內容

4 遙感監測技術在國土空間規劃中的應用

4.1 衛星遙感監測技術

衛星遙感監測技術拍攝范圍更加廣泛，可以掌握更多的國土空間信息，隨著我國高分遙感系列衛星的運行和應用推廣，國產衛星遙感數據獲取可保障數據的精確性。但是這種技術也存在不足，例如數據更新周期較長，云層遮擋將會影響到衛星遙感監測技術的應用，具有較高的自動化程度，氣候和實踐都不會限制到數據獲取的效率。

4.2 無人機遙感技術航空攝影

無人機是一種不載人飛行器，主要是利用無線電遙控技術和自動控制技術，對于無人機的體積沒有提出硬性規定，可以在無人機搭設攝像頭和遙感設備等設施，實現遙感和航拍等工作。在國土空間規劃中，無人機航空攝影技術發揮著重要的作用，利用無人機搭設遙感設備和攝像設備等遙感拍攝國土空間，并且向地面信息中心傳遞收集的信息。在無人機上搭設不同的設備，可以輸出高線圖和地形圖以及空間三維圖等，建立國土空間數據模型，方便地面信息中心的工作人員全面觀察，在多個角度縮放。無人機航空攝影具有較大的適用范圍，可以識別住宅用地和工業用地以及商業用地等，無人機航空攝影具有較高的分辨率，產生的誤差比較小，有利于滿足國土空間規劃要求。

4.3 輔助分析國土空間規劃結構體系

利用遙感監測技術可以采集和處理三維空間坐標數據，此外可以獲取表面紋理數據，高效地模擬實際地物。利用屏幕顯示三維模型提升整體的可視化，同時具有豐富的表現形式，可以保障動態體驗的真實性。在國土空間規劃階段利用三維GIS 技術，有利于構建國土空間規劃系統。國土空間規劃系統每個層次具有獨立性，而每個層次又具有緊密的聯系。不同層次獨立負責不同的工作內容，下層結構要支持上層結構。數據庫層利用數據庫技術管理模型數據，為上層結構的工作提供支持。數據庫主要包括現狀數據和規劃數據等，而現狀數據中涉及到地質條件和基礎地形等，而規劃數據包括地下管線和地下交通設施等。

4.4 補充數據庫的數據

遙感影像的信息獲取可補充國土空間規劃地區的集成數據，結合基礎地理可以在多個維度分析獲取的數據，形成多樣化數據，通過整合和統一這些數據建立數據庫，為后期二維建模工作奠定基礎。首先利用這些數據建立數據庫，并且在網絡上共享這些數據，方便國土空間規劃部門的工作人員及時了解工作現場實際情況。另外可以在建模階段準確地分析國土空間規劃，保障決策的科學性，同時可以結合反映的問題提出規劃調整建議[8]。

基于遙感監測的二維建模過程中，可綜合規劃數據和現狀數據實現二維建模，因為地質涉及地下數據的精密性要求，涉及到復雜的內容，因此需要利用自動建模模式，通過搭建二維模型，提高建模速度，從而節省建模支出。如果在地下工程建設階段需要建模，需要保障建模的精密性，滿足內部結構需求，這就需要利用更加專業的建模方式。二維平臺利用二維建模和數據庫層，可以全面顯示出二維數據，幫助工作人員全面剖析數據及指定科學的設計規劃方案。在全面剖析階段，需要對規劃方案實施比較、評估，不僅需要剖析規劃方案，還要剖析專項內容和規劃指標，從而為規劃決策提供參考數據。在設計規劃全面剖析的過程中，要注意實現全過程的追蹤規劃。

5 結束語

為了科學地開展國土空間規劃工作，在國土空間規劃中可以利用遙感監測技術，充分發揮出遙感監測技術的優勢，結合遙感與計算機科學技術實現人工智能化遙感監測的技術突破，對空間規劃實施情況的適時監測可實現高效合理調整和優化國土空間規劃，促進我國城市化建設和生態修復高質量可持續發展，有效提升城市文明和社會經濟建設過程中治理能力和治理體系現代化水平。