面向規劃與國土資源管理全周期管控的遙感綜合應用

陳永強 張 茜 劉子健 陳 巖

(1.北京清華同衡規劃設計研究院有限公司，北京 100085； 2.北京市測繪設計研究院，北京 100038； 3.二十一世紀空間技術應用股份有限公司，北京 100096)

1 概述

城鄉規劃與社會經濟發展規劃、土地利用規劃、生態環境總體規劃等規劃的統籌銜接是時代背景下的發展要求。同時國土資源管理要與城鄉建設、區域發展、環境保護等規劃相協調，推動經濟社會發展、城鄉建設、土地利用、生態環境保護等“多規合一”。隨著“多規合一”工作的推進，分屬多個部門的業務需要進一步梳理、整合。

在此背景下，北京市規劃委員會和市國土資源局于2017年7月29日進行了機構合并，新成立的北京市規劃和國土資源管理委員會將在逐步推進機構、人員和職責整合的同時，開展業務整合。而遙感作為一項重要的技術手段，一直在規劃部門的規劃編制、監督、評價等業務和國土部門的土地調查、監測、監管、執法等業務中發揮著不可替代的作用，隨著衛星及應用產業的高速發展，自主、商業化運行的衛星資源已具備為規劃和國土資源管理工作提供更高分辨率、更短周期和更加靈活選擇的能力。

基于遙感技術具備的上述能力支撐，結合本次機構合并的契機，本研究從規劃與國土資源管理全周期角度統籌考慮，探索一整套適應北京市規劃和國土資源管理工作新局面的規劃與國土資源管理全周期管控監測技術及應用模式，獲取統一、現勢、客觀、準確的空間信息，實現一源多用，全面支撐宏觀決策、多規合一、資源管理和生態保護，進一步提升管理水平、提高管理效率、節約管理成本。以期為其他省市在規劃和國土資源管理工作中提供一種新思路。

2 遙感數據應用需求分析

2.1 整體思路

原北京市規劃委員會(首都規劃建設委員會辦公室)與原北京市國土資源局在遙感數據應用中，從數據來源、數據應用、數據分析方法及數據存儲等方面，均有各自部門獨立的運行體系。2017年3月19日，北京市政府正式批準這兩個機構承擔的職責整合，合并劃入北京市規劃國土委(首規委辦)，兩個機構的業務需要全面整合。

因此，遙感數據應用需要從機構合并、業務整合的基本訴求出發，挖掘遙感數據自身屬性，借鑒國內外先進經驗，結合大數據、互聯網+、智慧城市等新技術、新趨勢，梳理遙感數據在機構整合后的業務綜合應用。針對上述工作與業務需求特點，遙感數據應用應突出以下原則：

1)一源多用。

利用統一的遙感數據，對城鄉規劃管理、國土資源管理的全周期管控。充分利用遙感影像數據的直觀性、現勢性、綜合可比性等特點，全面應用于規劃編制、規劃方案技術審查、規劃行政審批、建設實施監管、土地資源現狀調查、土地利用動態監測等城鄉規劃與國土資源管理的全生命周期的各個階段，同時可為道路工程調查、綠地水系調查、生態調查、城鎮地籍調查、耕地保護調查等專項研究提供豐富多元的基礎數據，提高相關業務審查與審批、專項研究的工作效率。

2)數據協同。

從空間、時間以及數據要素分析等角度，深度分析遙感數據自身屬性，結合現狀以及未來業務需求，形成基礎數據應用模塊。

同時，引入規劃審批、規劃研究數據以及相關大數據等內容，進行數據協同比對分析，能夠衍生出多種數據應用，為專項研究、審批管理與實施監控提供不同時間維度、空間維度、有較強時效性的分析結果。

3)平臺對接。

隨著遙感數據技術的不斷發展，可將應用于市規劃國土委業務的遙感數據及其應用后產生的數據，分階段、分層次，逐步對接其他政府部門系統，實現數據平臺對接、數據資源共享，最終形成智慧政務乃至智慧城市的空間數據基礎。

2.2 數據類型分解

1)應用需求角度。

現狀調查階段：依托北京二號衛星星座為主的自主數據源，能夠形成對大范圍地區或特定區域、特定時間的遙感數據，也能夠周期性、重復地對同一地區進行對地觀測，可形成不同時間維度的地面事物的現狀情況，形成地質、地貌、土壤、植被、水文、人工構筑物等地物的特征綜合信息，對現狀生態條件、城鄉土地使用現狀、建筑物分布、建筑質量等內容形成有效分析，為研究城市發展、土地利用、自然災害、環境污染等提供一手資料。

規劃編制階段：城鄉規劃體系包括城市總體規劃、詳細規劃以及村莊規劃等不同空間尺度與編制深度的規劃類型，同時，還包括不同內容類型的專題、專項研究內容。同時，在土地管理中，根據《中華人民共和國土地管理法》，各級人民政府應當依據國民經濟和社會發展規劃、國土整治和資源環境保護的要求、土地供給能力以及各項建設對土地的需求，組織編制土地利用總體規劃。在上述不同類型的規劃編制過程中，需要大量、全方位的空間地理基礎數據。遙感數據能夠提供當前以及以往歷史遙感數據，支撐規劃編制過程中對相關規劃內容的數據分析，并指導規劃編制的科學合理性與準確性。

審查審批階段：在城鄉規劃與土地資源管理中，需要對當前建設情況以及歷史建設情況的對比分析，可遙感影像數據納入空間信息庫，利用地理信息系統，實現與各類規劃編制成果數據、規劃審批紅線數據、現狀地形圖數據等多源數據疊加，幫助管理人員更方便、快捷的了解現狀與規劃情況，更加科學合理的開展規劃審批決策工作。

監督管理階段：在土地使用與開發建設等行為中，相關管理部門可動態監督拆遷、還林還綠、房屋建設等情況，掌握相關信息，及時查處違法建設行為。通過歷年遙感影像的對比，發現遙感影像變化圖斑，將圖斑與城鄉規劃、土地利用總體規劃以及相關行政許可數據對比，及時發現并制止各類違法、違規的建設行為。同時，采用遙感手段發現和查處違法建筑，可形成確鑿的技術數據，為規劃監察執法工作提供了一種有效的技術保障手段。

同時，為土地督察、耕地保護、兩線三區、特定用地減量、建設項目實施時序等專項工作與業務，做好相關信息的收集、整理、交流、上報等相關工作，加強與上級主管部門的日常聯系、情況溝通與信息反饋等工作。

2)數據屬性角度。

在本次研究中，遙感數據將主要來源于“北京二號”民用商業遙感衛星星座(DMC3)，其是由位于650 km軌道高度的三顆1 m全色、 4 m多光譜的光學遙感衛星組成，具有全球任意一點1 d～2 d重訪能力，可提供覆蓋全球的遙感衛星數據和空間信息數據。因此，從數據獲取的空間尺度、時間段以及能夠獲取的信息要素等方面，進行分類，為精細化研究數據應用奠定基礎。主要包括以下三方面：

時間維度:針對地表事物，可獲取各類要素的長、中、短周期或者特定時間段的遙感數據，用于不同時期的數據前后變化對比，分析相關要素的變化。

在本次初期，遙感數據拍攝及基礎處理以季度為單位，在一個季度內根據天氣等情況多次拍攝，最終合成本底數據，今后可根據不同的業務需求進行優化調整獲取周期。

空間尺度:根據衛星圖像采集范圍及其遙感數據精度來分，在空間尺度上可分為宏中微觀三種。宏觀尺度，采用15 m～30 m的精度，范圍主要覆蓋北京市及其周邊城市區域。中觀尺度，采用1 m～2.5 m的精度，重點覆蓋如北京城市副中心155 km2及其周邊鄉鎮等特定區域，具體對象可分析3 km2～5 km2,10 km2～20 km2的不同范圍用地建設情況，或者特定區域中的單一體系要素，如水系、綠地、道路等體系。微觀尺度，采用優于1 m的精度，可分析項目地塊、單體建筑的相關要素。

數據要素：針對遙感數據的本底數據內容，結合市規劃國土委相關業務，本研究報告重點提出以下分析對象，具體包括城市空間格局、生態綠化資源、污染源、土地使用功能(道路、住宅、工業、棚戶區、綠地、林地、耕地等)、各類控制界線(城市邊界、生態紅線、耕地紅線、四線、用地紅線等)、建筑(新建、改擴建、頂層加建)、公共開敞空間等。

2.3 數據應用模塊分析

通過上述數據類型的分解，可從遙感本底數據分析、遙感本底數據與其他數據多源協同分析兩方面進行數據應用篩選，形成適合當前市規劃國土委相關處室業務需求的應用模塊。

1)宏觀尺度。

在宏觀尺度的分析中，將采用精度為15 m～30 m的遙感數據，基于遙感本底數據可分析城市空間格局演變(包括城鄉建設行為、各類用地規模與邊界的演變等)、耕地紅線變化監測、兩線三區變化監測(包括生態保護紅線、城市增長邊界、生態紅線區、限制建設區、集中建設區等)、土地整治項目監測(土地復墾項目、退耕還林)、大型基礎設施建設管理(交通、能源、水利工程等的建設動態)、大型產業園區規劃建設管理等。

于多源協同分析，將城鄉規劃、土地利用總體規劃及相關行政許可數據對比分析，可進行違法建設監測、實施進度監測。

2)中觀尺度。

在中觀尺度的分析中，將采用精度為1 m～2.5 m的遙感數據，基于遙感本底數據可分析特定區域空間演變(如城鄉結合部地區、綠化隔離地區)、區域道路交通現狀評價(如道路網密度、道路交叉口密度)、道路施工情況(如道路建設進度是否存在重復施工情況)、斷頭路情況普查等。

基于多源協同分析，將城鄉規劃、土地利用總體規劃及相關行政許可數據對比分析，可分析審批項目的空間分布(也可具體分析處于不同審批階段的項目分布情況)、土地整理儲備空間分布、違法地塊空間分布、在建地塊空間分布、道路施工情況(如年度計劃實現率、道路實現率)等。

3)微觀尺度。

在微觀尺度的分析中，將采用精度為優于1 m的遙感數據，基于遙感本底數據可監測建筑建設狀態、開放空間狀態、計算綠化覆蓋率、調查現狀停車情況(如路內停車數量、分布情況、路外地面停車分布情況、路外地面停車數量)、封閉小區開放率等。

基于多源協同分析，將城鄉規劃、土地利用總體規劃及相關行政許可數據對比分析，可分析建設用地占補的增減掛鉤、項目實施進度監管、存量用地減量(如工業大院騰退、宅基地騰退)、違法建設項目監管等。

3 結語

隨著遙感技術的不斷發展，遙感數據空間分辨率、時間分辨率、光譜分辨率和輻射分辨率越來越高，數據類型越來越豐富，數據量也越來越大。遙感數據已經具有了大容量、高效率、多類型、難辨識、高價值等明顯的大數據特征。近年來，遙感大數據已經在分布式集群化存儲、面向數據密集型應用的高性能計算、多源異構數據關聯分析、遙感大數據地理可視化等關鍵技術研究方面取得了一定的突破。

遙感技術的應用豐富了城鄉規劃與國土資源管理人員的數據獲取手段，在提高城市建設的決策、規劃和管理水平方面扮演著越來越重要的角色。面對越來越龐大的數據量，如何一源多用、對接協調加以高效的管理與應用，是新時代城鄉規劃和國土資源管理人員面臨的機遇與挑戰。

注釋:本論文部分結論來自《規劃與國土資源融合全周期管控監測遙感技術研究與示范》課題研究成果，在此一并感謝北京市規劃和國土資源管理委員會科技與信息化處、北京清華同衡規劃設計研究院有限公司、二十一世紀空間技術應用股份有限公司課題組人員對本論文的貢獻。