遙感技術在西藏高原資源環境領域中的應用

張英 郭健斌 哦瑪啦 白有志

(西藏農牧學院資源與環境學院，西藏 林芝 860000)

引言

遙感技術是感知資源環境狀態及其變化的重要探測技術，其利用“天空之眼”實時、快速地監測著地表不同要素的變化。遙感技術(RS)、地理信息系統(GIS)與全球定位系統(GPS)統稱為“3S”技術，在自然資源監測與評價和信息化平臺的構建提供了強大的技術支撐，具有廣泛的應用價值[1]。隨著大數據時代的到來，地理信息產業融合、區域高質量發展格局構建、高原山水林田湖草沙冰地球系統保護修復治理都離不開遙感技術的支撐，首屆聯合國世界地理信息大會上，明確將地理信息與國家發展議程相關聯，提出塑造和發展數據驅動、位置信息化的智能、綜合、韌性以及可持續城市，構建數據和地理信息領域的人類命運共同體，彌合地理空間信息鴻溝。西藏“十四五”規劃建議中提出的主體功能區戰略和區域“一核一圈兩帶三區”高質量發展新格局戰略無不與遙感技術有關[2]。2021年10月，姚檀棟院士在“青藏高原生態文明與生態安全”論壇上指出，在青藏高原生態文明高地建設系統規劃中，要推動山水林田湖草沙冰一體化的地球系統保護修復治理，這對形成西藏高原生態安全格局具有重要意義，而自然資源部也明確了區域要積極構建“多規合一、一張藍圖”，這些信息平臺的構建都離不開遙感技術的支撐。本文從自然資源環境變化監測與評價的應用角度出發，分析遙感技術在西藏高原自然資源環境監測與評價中的應用。

1 遙感技術探測原理及其優勢

遙感技術是基于任何地物輻射、反射電磁波能力的差異，利用高空搭載的傳感器探測地物電磁波特性，從而獲得遙感影像數據，區分不同地物的目標。遙感技術涵蓋傳感器技術、衛星技術、信息提取技術等多項技術，目前隨著平臺及技術設備的更新換代和快速發展，遙感技術可探測的空間范圍不斷拓寬，提取信息的精細化程度也在提升，限制性越來越小，發揮了強大的技術優勢和技術手段。遙感技術系統包括信息的獲取、接收、處理、應用，應用前景廣闊，在資源、環境、地質、林業、草業、農業、海洋等都有應用，利用天-地-空一體化監測實現了海量數據的獲取及遙感監測與信息提取，在不同行業應用優勢明顯。

2 遙感技術在西藏高原資源環境領域的應用方向

西藏高原作為青藏高原的主體，是我國乃至全球重要的地球生境脆弱區和生態安全屏障區，其地表資源的變化過程及速度對其他地區具有重要的影響及作用，因此西藏不同資源環境領域企事業單位、第二次青藏高原科考項目針對西藏地表水圈、冰凍圈、生物多樣性、植物資源、湖泊水質等開展了廣泛而深入的調查研究工作，遙感衛星影像數據為不同要素的調查、監測、監督、評價提供了技術支撐。

2.1 自然資源調查與監測

西藏高原自然資源類型豐富，遙感技術在自然資源方面的應用主要為自然資源的調查、監測、監督及評價，包括自然資源基礎調查及專項調查，第三次國土空間調查及監測，不同年度土地利用變更調查，實景三維中國建設等，提供基礎數據服務，針對自然資源的監測大多形成了一體化平臺，如西藏天地圖國家地理信息公共服務平臺、資源智慧平臺、國土空間基礎信息應用服務系統，形成了西藏自治區自然資源三維立體一張圖，主要集中對氣候環境變化背景下冰川、凍土、湖泊、水文、植被、土地等進行監測，快速有效地監管自然資源的變化情況。

2.2 生態環境監測與保護

西藏高原作為我國及國際上至關重要的生態文明高地，其生態環境質量監測及保護一直備受重視，并對山水林田湖草沙冰一體化治理及構建高質量的生態環境監測及質量體系意義重大。目前西藏生態環境監測主要有草原植被蓋度監測，生態環境監測網絡建設，重大生態工程的實施，自然保護區監管，不動產基地的管理，外業測繪和調查等，遙感技術基于其多源數據、實時動態性、經濟快速的特點，有效提升了監管效率和信息化管理能力。自然保護區西藏高原生態環境的監測與保護集中在形成生態環境大數據等環境治理，環境保護核查點位，環境風險防控，重點生態保護區域質量狀況調查與動態監控，氣候變化及其潛在風險應對，重大工程建設沿線區域環境質量監測，自然保護區人類活動及違規情況發現、監管、督查等。同時也開展了坡耕地綜合政治。雅江河谷植樹造林、防沙治沙工程。水土流失綜合治理等生態治理及保護工程；此外還開展了西藏生態規劃等，這些工作大部分要基于遙感影像進行，遙感技術在筑牢國家生態安全屏障，人與自然和諧共生示范地，自然保護樣板地等方面發揮了重要作用。

2.3 自然災害識別與監測

西藏高原作為青藏高原的主體，氣象災害和地質災害多發頻發性強、影響大，遙感技術以快速探測、動態周期性監測為優勢，在干旱、洪澇、泥石流、滑坡、地震、草場鼠害等氣象、水文、地質災害等監測方面都發揮了巨大作用，如利用FY衛星、MODIS、Landsat衛星、高分衛星等數據進行旱災[3，4]、滑坡[5]、火災[6]、湖泊擴張[7，8]、冰川監測[9]等監測，基于InSAR數據、高分數據等進行高海拔山區滑坡災害變形識別[10]，地質災害監測[11]，地礦信息提取[12]等，斷層解譯[13]，為區域防災減災提供了經濟有效的技術手段。

2.4 土地規劃與生態設計

科學合理規劃是構建西藏高原區國土空間高質量發展格局的關鍵，目前已開展了多類規劃及生態設計工作，包括西藏自治區國土空間規劃“一張圖”數據庫建設項目，城鎮總體規劃，自然資源廳自然資源三維實景數據庫及管理平臺應用示范建設項目。基于遙感技術海量的影像數據，有效結合ArcGIS、南方CASS、AutoCAD、Smart3D等技術，開展礦山攝影測量、三維測量、城鄉規劃設計、土地利用總體規劃匯編、城市體檢、地質災害評估等。此外，目前土地利用規劃的實施過程中，利用遙感影像變化進行違規建設信息提取和動態監測，對城鎮重點區域進行衛片執法和監測，針對違規修路、占用耕地、林地、批大建小等違規問題的調查與監管，如新增建設用地是否合法合規，也用于信息化用地審批管理工作。

3 遙感技術在西藏高原資源環境領域的應用成果

目前，西藏基于遙感技術開展了大量資源環境調查、監測、評價、保護等研究，旨在揭示青藏高原不同地表環境現狀、變化機理，優化生態安全屏障體系，應用成果廣泛豐富，對推動西藏生態文明建設及可持續發展具有重要影響。

3.1 海量大數據

在遙感技術的支撐下，西藏自然資源和生態環境動態監測形成了海量數據庫，主要用到的遙感影像包括風云系列、MODIS數據、NOAA衛星系列、Landsat系列、SPOT系列、資源系列、高分系列、SAR影像、點云數據、InSAR及Radarsat雷達數據、無人機航拍影像等，數據源多、分辨率高，基于天地圖、天地圖影像圖、不同年度的高分影像、地理國情普查數據、三調現狀數據、耕地質量評價的等別數據等，為動態監測其變化提供了海量的數據庫。第二次青藏高原科考針對山水林田湖草沙冰采集的不同要素數據，形成了遙感大數據云數據，有助于摸清西藏高原不同圈層的“底細”，建立西藏高山地帶氣候變化背景下的不同自然資源和生態環境變化的“天然檔案”。

3.2 多種服務平臺

目前，3S技術在西藏農、林、牧、氣象、地質、水文、土地等多個領域都發揮了重要的技術優勢，應用范圍大，前景廣闊，針對自然資源的監測大多形成了一體化平臺，如西藏天地圖國家地理信息公共服務平臺，國土空間基礎信息應用服務系統，西藏自治區國土空間規劃“一張圖”智慧辦公系統，測繪地理信息市場服務與監管平臺，基礎地理信息成果管理系統，地理信息公共服務平臺——天地圖·西藏(公眾版)，標準地圖服務，西藏資源三號衛星影像云服務平臺等多個與3S技術密切相關的服務系統及平臺。測繪地理信息市場服務與監管平臺，基礎地理信息成果管理系統，地理信息公共服務平臺——天地圖·西藏(公眾版)，標準地圖服務，西藏資源三號衛星影像云服務平臺等多個與3S技術密切相關的服務系統及平臺。自然資源執法監測應用系統，測繪管理應用系統，城鄉建設用地增減掛鉤遙感監測系統，多源遙感影像數據共享服務系統。

3.3 多方向監測成果

西藏遙感技術應用于自然資源調查取得了大量研究成果，助力于第三次全國國土調查及成果形成、增減掛鉤等，摸清了西藏耕地變更狀況(數量、質量、空間分布)，基于遙感影像數據和不同年份的土地利用、地理信息數據、質量評價數據，實現了自然資源的業務常態化、智慧化、精細化監測與管理，形成不同的資源環境領域公報，為政府部門和業務單位科學決策與管理提供數據科學服務，并具有預警功能。同時，基于遙感技術西藏不同地區取得了大量研究成果，如利用遙感影像進行林芝、昌都的林火監測，藏東南高原水體監測，高山湖泊面積變化和結冰情況監測，藏北高原草場監測，冰川退縮情況，濕地萎縮狀況，干旱災害監測等。基于遙感技術的高山極高山區冰川冰湖變化動態監測——以西藏藏南希夏邦瑪峰地區為例，主要針對西藏草地動態遙感監測及其驅動機制進行研究，而湖泊的擴張會影響到湖盆周圍人們的生活，如何正確決策執法和監測，主要利用遙感影像變化進行違規建設信息提取和動態監測、基于無人機加SAR加光學影像進行地質災害的動態監測。MODIS數據被用在植被指數、植被長勢及生長狀態監測中。西藏自治區采用資源智慧平臺辦公，目前形成了西藏自治區自然資源三維立體一張圖，天地圖西藏自治區地理信息公共服務平臺，為用戶提供了在線地圖、專題地圖、影像檢索等服務，同時針對不同資源環境領域，形成了自然資源執法監測應用系統，測繪管理應用系統，城鄉建設用地增減掛鉤遙感監測系統，多源遙感影像數據共享服務系統。目前，我國自然資源部全面推進“實景三維”中國建設，也是西藏“十四五”規劃中的重要內容，西藏各個地市進行“實景三維”中國中的三維實景自然資源信息化平臺建設，建成后數據更加多元化，對提升西藏自然資源信息化管理水平。

4 結語

本文分析了遙感技術在西藏高原資源環境監測與評價中的應用，主要應用方向包括自然資源調查與監測，生態環境監測與保護，自然災害識別與監測，土地規劃與生態設計等領域，形成了海量大數據、多種服務平臺和多方向監測成果，在西藏山水林田湖草沙冰等不同要素中發揮了巨大的優勢與作用，對構建西藏高原高質量發展格局及生態文明高地建設提供了重要信息技術支撐。