湖南省遙感數據應用能力研究

文/胡娟 許兆軍

1 遙感技術的發展背景

1.1 機遇與前景

1.1.1 發展遙感技術是國家和地方政府重要舉措

遙感技術是上世紀60年代在航空攝影的基礎上隨著航天技術和電子計算機技術的發展而逐漸形成的綜合性感測技術，是當代高新技術的重要組成部分和戰略性新興產業。湖南正處在全面建設“四化兩型”社會的關鍵時期，必須按照科學發展觀的要求，加快培育和發展遙感技術這一高新技術。遙感技術進一步發展的技術環境、需求環境和政策環境發生著深刻的變化，面對新機遇、新挑戰，全省遙感技術發展應致力于充分挖掘遙感技術應用潛力，全面提升遙感技術服務經濟社會建設的保障能力，解決全面提高遙感技術的應用廣度和深度中存在的問題，大力促進遙感新興產業發展。

1.1.2 國內外衛星體系為遙感技術發展奠定了基礎

國際上遙感衛星發展迅猛，除了美國、俄羅斯、法國等國家之外，日本、印度、以色列，甚至韓國、泰國等國家都先后發射了不同種類的遙感衛星。中國是世界上具有較強航天能力的國家，航天遙感事業經過30多年的發展已初具規模。截至2014 年，在軌穩定運行的衛星達70 余顆，包括遙感衛星、導航衛星、通信衛星、空間探測衛星和技術試驗衛星等多種類型。

1.1.3 國家的改革舉措為遙感技術提供了廣闊應用前景

黨的十九大報告提出“構建國土空間開發保護制度”“統一行使所有國土空間用途管制和生態保護修復職責”“嚴格保護耕地”“提升防災減災救災能力”“深化農村土地制度改革”等要求，這些改革措施的實施，無論是農村集體土地的確權，還是自然資源產權管制，或者是地質災害防治，都需要通過遙感技術來獲取準確的空間信息和高精度的空間基準。這為遙感產業提供了前所未有的發展前景，也賦予了我們在新的歷史時期所承擔的重大責任和歷史使命。

1.2 應用現狀

1.2.1 國土資源管理領域的遙感應用

2000年以來，基于土地資源管理對基礎數據的需求，國土資源部門每年基于衛星遙感數據開展土地利用變化遙感監測，并以遙感監測成果為基礎，進行一年一度的土地年度變更調查和土地衛片執法監督檢查，實現了全省土地監測“一張圖”的全覆蓋。其后，國土資源部門開展了一系列的基于遙感技術的土地資源專項調查工程，包括第二次土地調查、耕地后備資源調查、永久基本農田劃定、農村集體土地確權登記發證等。

針對湖南嚴重的地質災害，2004年以來，我省基于氣象衛星信息和多普勒雷達信息，在汛期開展地質災害衛星遙感預警預報工作，向相關部門和公眾實時發布預警預報信息，最大限度地減小了因地質災害所造成的人員傷亡和財產損失，產生了顯著的社會效益；為加強礦業管理，從2006年開始，我省啟動一年一度的礦產資源開發狀況遙感監測，為礦政管理部門制定礦產資源規劃、整頓礦產資源開發秩序、治理礦山地質環境等提供技術支持和決策依據。另外，2008年基于多源對地觀測衛星信息，我省遙感單位負責國土資源部組織實施的汶川地震次生地質災害遙感應急調查，為國務院部署搶災救災提供了重要的基礎數據；2010年基于衛星遙感開展全省礦產資源潛力評估也取得了豐富成果，在指導、部署礦產資源勘查中發揮了重要作用。

1.2.2 測繪地理信息領域的遙感應用

2005年，開展基于高分衛星（IKONOS）更新1:1萬地形圖地理要素的研究，并在衡陽地區進行示范，取得了良好的應用效果，開拓了我省衛星遙感技術成功應用于地形圖更新的先河。2013年以來，基于高分航天航空遙感影像開展第一次地理國情普查，全面查明了我省自然和人文地理要素的現狀和空間分布情況，對制定和實施我省發展戰略與規劃、優化國土空間開發格局和各類資源配置提供了重要依據。與此同時，實施洞庭湖生態經濟區與湘江流域重金屬污染地理國情監測，基本查明了洞庭湖區的湖泊萎縮、洲灘擴張、釘螺孳生環境、潛在污染源、湖面與湖容變化以及湘江流域土壤中以鎘為主的重金屬污染變化等情況，其成果被國土、水利、林業、環保、血防等部門充分應用，取得了良好社會效果。

1.2.3 其它資源環境管理領域的遙感應用

水利部門于1996年率先開展洞庭湖區洪澇災害遙感監測，在其后的1998年、1999年及2002年等年份的洪澇災害防治中多次使用遙感技術監測災情，為防汛指揮調度提供了重要的實時災情資料。2010年，水利部門又基于遙感技術開展我省第一次水利普查，全面查明了我省江河湖泊、水利工程、河湖開發治理保護、水土保持、水利機構等情況。

林業部門開展的遙感技術應用工作相對較多。自2007年開展森林資源清查第一次遙感復查以來，以后每年一次；1995年-2003年和2008年-2013年，利用遙感技術先后開展了兩次濕地資源調查，第二次調查成果已于2015年初發布；2008年啟動的以遙感影像為底圖的集體林權勘界，于2011年完成，基本完成了我省產權明晰、承包到戶的集體林地確權勘界和發證工作。另外，林業部門組織開展的生態保護區調查、石漠化調查等都是利用衛星遙感影像作為調查底圖而進行的。

環保部門的遙感技術應用起步于2006年我省與意大利國土環保部合作的湘江流域油溢品遙感監測預警項目，2010年實施了“湖南省生態環境十年（2000-2010）變化地表覆蓋評估”，目前正在開展水環境監測、霧霾監測以及湘江長株潭段的排污口監測等技術方法研究。

遙感技術應用于農業部門的工作主要是水稻種植狀況遙感監測。另外，結合我省特點，正在開展油茶種植監測與估產、油菜遙感估產等研究。

除上述資源環境管理部門外，交通部門利用遙感技術進行高速公路與高鐵重大工程選線；城建部門將城市綠化狀況遙感調查成果作為申報園林城市的必備依據；規劃部門在城市規劃設計及其實施情況中也逐漸的引入了遙感技術手段……如此種種，極大地拓展了遙感技術的應用領域。

2 需求與差距

2.1 國土資源管理的需求

在地政管理方面，連續開展了19年的土地利用動態遙感監測與土地年度變更調查、2004年啟動的基于氣象衛星的地質災害預警預報、2006年開始啟動的礦山開發狀況遙感監測、2010年開始的土地礦產衛片執法監督檢查等仍將一如既往地進行；根據國務院頒布的《土地調查條例》，我國每10年進行一次全國土地調查，“十三五”期間即將開展的第三次土地調查將沿襲二次調查時以遙感影像為調查底圖的方法，要求的空間分辨率在1m以上；土地利用總體規劃與礦產資源總體規劃等國土規劃執行情況、建設用地閑置狀況、新增耕地的耕作狀況等遙感監測，將是提高國土資源管理水平的有效手段；地質災害遙感應急反應體系建設與基于InSAR技術的地表形變監測，將逐步成為地質災害防治的常態化技術；特別是，在湖南省第一次地理國情普查結束之后，基于遙感技術全面開展地理國情監測、地形圖的地理要素更新、“數字湖南”與“智慧城市”建設，將成為測繪地理信息工作的主要任務。

2.2 相關行業管理的需求

在環保領域，基于遙感技術的大氣環境監測、水環境監測、固體廢棄物監測、自然生態環境監測、重大開發項目和重大工程監測、重大環境災害事件應急等均是方興未艾的工作；遙感技術獲取的可見光、紅外及微波信息，可對化工企業及排放重金屬的冶金企業環境污染（水、粉塵、大氣廢渣污染）進行實時動態監測；機動車尾氣排放遙感檢測是近年來新興的地面遙感產業，在檢測中無須攔擋車輛，可基于遙感原理在1秒鐘內檢測出汽車尾氣中一氧化氮、二氧化氮、碳氫化合物、氮氧化物以及煙度等污染指標，將在“十三五”期間得到廣泛應用。

遙感技術應用于城市規劃方面，主要是查明城市空間布局信息、建成區范圍、城市內部用地結構、城市建筑密度與建筑容積率等情況，并對城市擴張情況進行監測，對城鄉規劃實施情況進行檢查。2014年2月，住房城鄉建設部印發了《住房城鄉建設部利用遙感監測輔助城鄉規劃督察工作管理辦法（試行）》，標志著城鄉規劃遙感督察工作進入新的階段。目前我省這項工作剛剛起步，但應用前景極其廣泛。

遙感技術能夠快速準確地收集農業資源和農業生產的信息，實現信息的定時、定量、定位，客觀性強。因此，在農業發展的新常態下，運用遙感技術開展農業資源調查、災情監測與預報、農業環境保護以及農作物估產等方面的應用將促使農業決策科學化提高到一個新的水平，同時也將為農業生產提供高質量的服務。我省是一個農業大省，實現農業強省是省委省政府的既定決策，將遙感技術應用于農業資源調查監測，必將促進農業強省湖南夢的實現。

林業部門一年一度開展的森林資源連續清查，為遙感技術應用提供了穩定的市場。隨著航天遙感分辨率的不斷提高，其應用范圍已不再局限于森林資源調查，它還廣泛地應用到森林經營管理，如森林蟲害和病害調查、森林采伐監測與執法檢查、森林火災調查與評估、野生動物棲息環境調查等等。

遙感技術在水資源管理具有廣闊的用途。通過遙感手段，可快速獲得河流、水庫、湖泊等地表水信息和水體中泥沙、有機質、化學污染等水環境信息，以及氮、磷等植物營養含量的水體富營養化情況，并對水面懸浮固體、油溢物進行調查，監測水利工程實施情況和水工設施分布情況。特別是，在洪澇災害監測、旱情監測及其災后評估中具有常規手段不可迭代的作用。

隨著經濟建設步伐的加快，違法用地、違法采礦、違法砍伐森林、違法建筑以及違法排泄污染物等行為時有出現，高分歷史遙感影像為法庭對違法時間、違法規模與違法程度的取證提供了重要的證據。歷史遙感影像在司法取證的應用前景將被充分挖掘。

2.3 存在的主要問題

遙感技術的應用前景寬闊，但要適應這種需求仍存在不少差距。一是遙感數據獲取能力難以滿足經濟社會發展需求，還不具備多平臺、多時相、多傳感器、高分辨率、高光譜和快速機動的數據獲取能力，高分辨率遙感衛星數據依賴進口。二是數據處理自主軟件產業化程度不高，生產效率低、成本高，造成遙感信息數據庫建設與更新相對滯后。三是核心管理軟件和網絡服務軟件依賴國外產品，缺乏網絡環境下對三維、多時態、海量遙感數據的分布式管理能力，遙感信息保障服務能力有待進一步提高。四是遙感技術向水利、林業、環保等其他專業領域的滲透不夠，制約了遙感技術保障服務領域的拓展。五是科技人才建設需進一步加強，特別是要加快遙感技術領軍人才培養和創新型團隊建設。

3 遙感技術發展思路

3.1 發展理念

3.1.1 政府引導，需求牽引

政府既是遙感應用市場的監管者，也是遙感技術的最大需求者。堅持總體規劃、分步實施，強化應用、效用優先的原則。政府部門主動引導遙感技術在科學管理和科學決策上的發展方向，謀劃應用需求。

3.1.2 拓展應用，整體推進

按資源集約型和環境友好型的要求，各行業管理部門堅持點面結合、廣泛應用，挖掘潛力、革新思路的原則。繼續保持遙感技術應用程度較高、技術力量較強的行業優勢，扶持已開展一定程度遙感應用的行業邁上新的臺階，挖掘具有較好的應用前景但尚未利用遙感技術的行業的應用潛力，有序拓展我省遙感技術應用的深度和廣度。

3.1.3 產研結合，深化共享

走產學研發展道路，結合湖南多云霧天氣特點而導致的難以保障遙感信息源等技術瓶頸，加強關鍵技術研究，加快技術創新步伐和成果轉化。彰顯大專院校和科研機構的技術優勢，發揮老牌遙感隊伍的技術經驗和豐富的存檔數據，實現技術共享、設備共享和資料共享。

3.1.4 整合隊伍，培育企業

從遙感技術事業發展的全局著眼，強化測繪地理信息各研究專題的銜接，合理整合遙感技術隊伍與資源配置，注重形成合力，推進各部門同步融合發展。以提高遙感技術與應用服務水平為重點，通過政策扶持，大力培育遙感新生力量，壯大我省遙感企業規模和產業發展。

3.1.5 體現特色，突出重點

瞄準我省經濟社會發展中對遙感技術的應用需求和國家重點關注的技術領域，結合長株潭城市群國家“兩型”社會建設綜合配套改革試驗區和國家自主創新示范區、洞庭湖生態經濟區等我省重點區域，大力發展國產高分衛星服務和北斗導航定位服務，推進重大工程實施，體現湖南特色。

3.2 發展目標

（1）遙感技術成為測繪地理信息領域的最主要手段之一，在地形圖修測更新、地理國情監測、應急測繪、智慧城市建設等方面得到全面應用，衛星測繪應用體系基本形成。

（2）衛星數據獲取、存儲與處理能力得到明顯加強，航天、航空、低空、地面遙感系統得到有效發展，初步形成全天候、全天時、全省域數據獲取能力。

（3）遙感應用領域全面拓展，資源開發、環境保護、生態建設、災害防治、公共服務等領域廣泛應用遙感技術手段。

（4）困擾我省遙感發展的主要技術瓶頸得到初步解決，面向多領域應用的業務運行系統和遙感信息服務平臺基本搭建，湖南遙感應用水平進入全國前列。

（5）遙感隊伍得到大規模壯大，專業技術領軍人才迅速增加，培育在全國有較大影響的遙感應用服務企業，具備為經濟社會發展提供多層次、全方位的遙感服務能力。

（6）遙感標準化體系基本完善，人才、設備、資料等資源共享體制初步構建，遙感行業協會（學會）正常運轉，遙感市場準入制度步入正軌，遙感產業初具規模。

4 重大科技任務建議

根據我省經濟社會和遙感技術產業發展的實際需要，設立一批重大遙感技術應用科技任務，著力解決技術瓶頸，為正在和將要實施的重大遙感工程提供技術支撐和技術儲備，帶動遙感技術整體發展。

（1）遙感數據資料統籌、管理、分發與共享機制研究；

（2）遙感數據智能化處理方法與遙感影像數據庫建設方案研究；

（3）基于遙感影像的基礎地理信息快速更新關鍵技術研究；

（4）地理國情監測關鍵技術研究與應用示范；

（5）突發災害與突發事件應急測繪遙感反映體系研究；

（6）遙感信息司法取證響應技術研究與示范；

（7）干涉雷達與合成孔徑雷達數據的影像處理技術研究；

（8）中低空遙感國土資源管理應用研究。

參考文獻

[1]鄭瑋琦.區域性高分數據與應用中心建設探討[J].電子技術與軟件工程,2017(09):179-180.

[2]厲賢葵.湖南國土資源遙感的發展與趨勢[J].國土資源導刊,2013(09):51-53.