高分衛星在城市復工復產監測中的應用研究

摘? 要：高分衛星已取代傳統衛星成為我國對地觀測系統中的有效途徑，高分衛星具有全色、多光譜和紅外光譜成像能力，同時具有較高的空間分辨率和高時間分辨率的光學遙感或雷達遙感。文章概述了高分衛星在復工復產監測中的應用研究，利用高分衛星采集的夜間亮燈影像數據，分析出京津冀地區的復工情況，對地方統籌推進經濟恢復發揮了積極作用。同時對高分衛星在復產監測方面的應用進行了展望。

關鍵詞：高分衛星;光譜分析;復工復產;研究分析

中圖分類號：P237 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）06-0019-03

Abstract：High resolution satellite has become an effective way to replace the traditional satellite in the earth observation system of our country. High resolution satellite has the ability of panchromatic，multispectral and infrared spectral imaging，high spatial resolution and high time resolution optical remote sensing or radar remote sensing. This paper summarizes the application and research of high resolution satellite in the resumption of production monitoring，analyzes the resumption of production in Beijing，Tianjin and Hebei by using the image data collected by high resolution satellite at night，and looks forward to the application of high resolution satellite in the resumption of production monitoring.

Keywords：high resolution satellite;spectral analysis;resume production;research analysis

0? 引? 言

高分辨率對地觀測系統重大專項（簡稱高分專項）是我國中長期科學和技術發展規劃的16個重大科技專項之一。從高分一號衛星到高分七號衛星，高分衛星的數量在不斷增加，高分衛星組成的對地觀測系統的本領也越來越強。目前，我國已成功發射寬幅的高分一號高分衛星、亞米全色的高分二號衛星、具備1米雷達的高分三號衛星、具備同步凝視功能的高分四號衛星、高光譜觀測的高分五號衛星、實現陸地應急監測的高分六號衛星、實現亞米立體測繪的高分七號衛星。

空間分辨率是指兩個接近的光源點能被分辨出的最小距離，在星載相機或雷達型號相同的條件下，運行軌道越高的遙感衛星，其空間分辨率越低。對于光學成像衛星，空間分辨率優于1米就屬于高分辨率衛星;對于雷達成像衛星，空間分辨率優于3米就屬于高分辨率衛星。隨著高分工程的快速發展，我國已建成高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨率的對地觀測系統。高分衛星組成的高分辨率對地觀測系統，顯著加快了我國空間信息與應用技術的發展，推動了國民經濟建設并保障了國家安全[1]。本文以京津冀地區為例，利用高分衛星，對其復工復產情況進行監測分析。

1? 智慧城市高分衛星綜合應用服務平臺建設

高分辨率對地觀測系統重大專項自2010年正式啟動實施至今，已經建設成為具備條塊統籌、布局合理的遙感應用組織和產業發展體系[2]。區域遙感監測信息化系統的建設，在京津冀一體化協同發展方面尤為重要。利用高分影像數據，對京津冀區域城鄉一體化展開動態監測，可以有效提取生產環境要素并對工業發展狀況進行評估[3]。廈門精圖信息技術有限公司作為國內領先的空間信息綜合服務企業，以衛星遙感、衛星導航、衛星通信為技術紐帶，構建“天地一體化”技術體系，面向智慧城市規劃和城市精細化管理，設計研發了智慧城市高分衛星綜合應用服務平臺，提供專業、全面、可持續的高分遙感信息服務。平臺通過建立衛星遙感數據處理加工生產線，具有自動處理海量的衛星、航空遙感影像數據的強大功能，為決策者提供決策所需要的重要數據和信息。

2? 京津冀宏觀經濟概況

京津冀位于東北亞中國地區環渤海心臟地帶，屬于首都經濟圈，包括了北京、天津、河北省的衡水、邢臺、滄州、承德、張家口、秦皇島、邯鄲、石家莊、廊坊、唐山、保定11個地級市以及辛集和定州兩個省直管市，其中北京、天津、廊坊和保定屬于核心功能區。

京津冀是中國北方經濟規模最大、最具活力的地區，越來越引起中國乃至整個世界的矚目。2019年京津冀地區生產總值合計84 580.1億元，占到全國生產總值的8.5%左右，京津冀人口也占到全國的8.0%左右，其產業分布如表1所示。

聯合國通常將產業分為三大類，第一產業是指農業、林業、畜牧業和漁業等;第二產業是指制造業、采掘業、建筑業、公共工程、水電油氣和醫藥制造業;第三產業是指金融、商業、交通運輸、教育、通訊、服務業及其他非物質生產部門。

從表1中可知京津冀的第三產業比重均較高，河北省的第二產業占比明顯高于北京和天津，說明北京和天津的外來勞動人口輸入比例較高于河北省，因為河北省還包括了廣大的農村地區，所以河北省的第一產業體量占比遠超北京和天津。其中北京的第一產業和第二產業總值和天津相差不大，但是北京的第三產業總值超過了天津的三倍，說明北京的勞動人口流動量會更大。

3? 燈光影像分析

自人類生活中出現了照明技術后，人們逐步擺脫了夜間的黑暗生活。隨著生產需求不斷提高和科學技術與經濟的發展，夜間也成為人類的正?；顒訒r間，人們的夜間活動強度也在逐漸增強。夜間燈光遙感影像分析技術的出現和發展，為監測人類的經濟建設活動強度提供了一種新型有效的監測技術手段。將夜間燈光遙感影像進行俯視平鋪顯示，能夠快速地獲得夜間燈光分布與人類活動軌跡完全成正比例關系的規律。利用夜間燈光亮度統計信息能夠反映出每個城市中心的社會經濟情況，共包含最小亮度值、最大亮度值、總亮度值、平均亮度值和亮度標準差這五個指標。

春節是中國的農歷新年，是中華民族最隆重的傳統節日。距離春季前一個月，很多工廠開始削減訂單，春節返鄉高峰的序幕逐漸拉開。目前我國的農民工數量超過2億，主要分布在京津冀地區、長江三角洲地區和珠江三角洲地區，其中在京津冀地區工作的農民工超過總量的20%。春節前兩周，很大部分的農民工已經離開工作地區回到家鄉。

因為春節期間為我國傳統上的宏觀數據真空期，獲得的衛星高頻數據有限，因此可以采用衛星燈光數據對復工復產情況進行對比分析。利用高分衛星分別采集春節前兩周和春節后兩周的京津冀地區的夜間燈光影像，如圖1和圖2所示。

一般春節后的第一周開始，返鄉人群開始陸續從家鄉返回工作的地方，其中小部分人群會變更工作地點去尋找新的就業崗位。一般春節后的第二周，大部分返城人員已經開始了新一年的工作。

2019年底突如其來的新冠肺炎將以往的回鄉和返城時間節點徹底打亂，2019年12月31日，武漢衛健委首次披露了多例新冠肺炎的肺炎病例情況，2020年2月初開始進入全國全面抗疫階段，國家出臺復工復產政策，延長春節假期，延后復工復產日期。春節后的第二周，通過高分遙感京津冀一體化的服務平臺對影像數據進行處理，基于復工復產率與夜間燈光覆蓋率成正比的規律，獲得的復工復產情況如表2所示。

從表2中可知河北省在春節前停工最早，夜間亮燈率的變化最小，人員流動最低;北京和天津在春節前停工較晚，夜間的亮燈率變化較大，春節后兩周還有很大一部分外來勞動人口未返回，說明企業的復工復產形勢嚴峻。此次新冠肺炎疫情傳播范圍廣，而世界主要經濟體的重要經濟支撐地區均是人員聚集區域，處于疫情暴發的重災區。歷史上的多次疫情均對短期的經濟產生了較大影響，此次新冠肺炎的嚴重程度超過2002年的非典，但長期的經濟發展狀況主要還是依靠自身趨勢決定。

隨著國內的疫情得到了有效的控制，各地隨之出臺了鼓勵盡快復工復產的相關政策。在全球疫情尚未解除的情況下，企業遵守國家規定的復工復產政策，在做好防疫措施的基礎上，相信復工復產速度會大幅加快，經濟發展狀況很快會恢復穩定。

4? 結? 論

除了對春節前兩周和春節后兩周的夜間亮燈率進行了比價，本文還對往年同時期的復工復產情況進行了比較分析。由于防疫政策的施行，同時期節后的復工復產率較往年大幅降低。春節后兩周的河北省的亮燈率變化量最低，除了河北省的第三產業占比在京津冀中較低、外來勞動輸入比例低的原因外，還有北京和天津的很大一部分輸入勞動力來源于河北，使得河北的亮燈率變化顯著低于北京和天津。春節后兩周已有部分居住區的亮燈率顯著上升，但是復工返程并不意味著正式復產，而只是復產順利銜接的必要條件。針對當下新冠肺炎疫情尚未結束的情形，利用高分衛星對經濟發達區域進行監測分析，可以輔助政府制定合理的應對策略。

企業的正式復產會不斷釋放熱輻射，可以利用高分衛星的熱紅外遙感影像，分析企業的熱輻射活躍程度，獲知更為準確的企業復產數據。未來高分衛星在復工復產監測中的應用研究會得到進一步的發展，為推動國民經濟發展做出新的貢獻。本文通過夜間亮燈率對京津冀的復工復產情況進行了分析，同時發現通過城市夜間亮燈率，能夠識別出城市區域所處的位置，延伸出對城市邊界的提取，使得通過高分衛星影像數據對城市邊界提取和城市擴張的量化分析成為了新的有效手段。

參考文獻：

[1] 東方星.我國高分衛星與應用簡析 [J].衛星應用，2015（3）：44-48.

[2] 佚名.2018年中國衛星應用若干重大進展 [J].衛星應用，2019（1）：10-16.

[3] 劉剋，王玉靜，趙子輝，等.高分遙感京津冀一體化服務平臺設計與實現 [J].計算機測量與控制，2019，27（12）：139-142.

作者簡介：田瑜基（1986.09-），女，漢族，福建廈門人，售前支持中心總經理，中級測繪工程師，碩士，研究方向：GIS、信息化技術研究。