鯤鵬展翅九萬里
——珠海打造綠水青山的衛星技術應用

歐比特

2017 年10 月，“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”寫入黨的十九大報告，其后，“增強綠水青山就是金山銀山的意識”寫入《中國共產黨章程》，至此，習近平總書記于2005 年8 月提出的“綠水青山就是金山銀山”的理念正式成為我們黨的重要執政理念之一。這一執政理念在中 國大地刮起“環保風暴”，迅速成為懸在各級城市管理者頭上的“達摩克利斯之劍”。

服務于“綠水青山就是金山銀山”理念，歐比特公司基于自主發射并運營的“珠海一號”衛星星座及高精度、高頻次高光譜衛星遙感監測技術，提出“綠水青山一張圖”服務平臺解決方案。該方案利用衛星遙感、航空攝影、水下測量、人工智能、移動互聯網絡、遙感云服務、“互聯網+”、大數據智能化處理等先進技術手段，融合國土資源“一張圖”“多規合一”“數字水利”和污染源普查等基礎成果，建設集衛星實時數據采集、行業需求、衛星大數據、大數據系統處理、實時共享、管控決策支持系統于一體的“綠水青山一張圖”管理平臺。

平臺建成后，通過整合多源遙感數據和地理空間數據，提供時空大數據分析、信息挖掘，實現自然資源、生態環境、應急管理、精準農業等相關行業的數據采集、數據處理、數據查詢分析、數據分發等功能，為政府部門（各廳局辦）提供一體化的智能地理時空大數據管理平臺，提供綠水青山一張圖人工智能管控決策支持系統，提高政府管理的質量和效率，有效支撐政府精準決策、城市精細管理，進而滿足人民日益增長的美好生活需要。

國土管理一張圖

面對日益凸顯的土地資源短缺問題，如何實現土地資源合理利用顯得尤為重要。在國土資源管理領域，遙感影像技術的引入消除了以往國土資源管理領域的費時費力、誤差大的弊端。為保證地盡其用和國土資源管理工作順利開展，必須應用衛星遙感技術進行宏觀調控，全面推廣與完善土地測繪技術。

國土管理一張圖解決地籍調查、界址權利、不動產登記、違法用地、土地稅收等方面問題，對國土資料調查、更新及動態監測，以實現對地籍信息的動態管理。

土地利用/土地覆蓋是區域規劃和管理所要掌握的重要內容，同時也是開展其他遙感研究的基礎信息。衛星遙感技術的發展為土地覆蓋及變化監測提供了優越手段。國內外研究表明，周期性覆蓋、準同步成像的衛星遙感技術是土地利用調查的有效手段，尤其是高分辨率和高光譜衛星數據不斷涌現，可以在土地利用變化的調查和動態監測中發揮重要作用。

在打造國土管理一張圖后，珠海市高新區利用不同時相的高分辨衛星與高光譜衛星數據，實現不同時期土地利用識別與分類，快速準確、大范圍地獲取土地資源狀況，從而開展動態監測調查。遙感技術的應用節省了大量的人力物力，為快速準確地完成各項土地利用調查工作提供了強有力的技術支撐，為珠海市高新區有關部門的土地利用規劃、管理與決策提供了科學依據。

城市管理一張圖

隨著我國城鎮化進程不斷加快，城市新建、改建和遷建工程項目數量快速增加。在各方經濟利益驅使下，土地違反規劃利用的問題日益突出，諸如侵占綠地，毀壞文物，突破城市規劃控制線等違法、違規行為時有發生，嚴重影響城市的健康發展，急需及時有效的監測和監督。因此，動態實時監測跟蹤城市重大項目建設進度情況，能夠及時發現違法建筑，并對其實行拆違監控，對城市發展具有重要意義。

在現代化的城市管理中，實現市政設施建設的智慧化管理，需要多方努力，直接關系到社會公共利益，關系到人民群眾的生活質量，關系到城市經濟和社會的可持續發展。目前，在珠海市公用事業領域基礎設施數量巨大、類型繁雜、隸屬多部門，眾多城市公用基礎保障供給行業在建設、管理和運營方面，各自有一套相對獨立又完善的管理體系，面臨著資料分散、數據不完整所帶來的協調管理難、運行效率低等問題。

珠海市的“城市管理一張圖”，利用計算機輔助技術、地理信息技術、遙感技術建立城市基礎地理信息管理平臺,為市政設施的統一管理與維護提供圖形展示、數據管理和輔助分析等功能，為市政設施建設、維護管理以及應急搶險提供了科學、便捷的信息化管理平臺。

在城市規劃設計管控方面，“城市管理一張圖”以城市“一塊地”為載體，以“項目化”的管理模式，將城市“一塊地”上相關的業務辦理歸入一個“項目”，促進重大工程項目“全生命周期”的精細化管理，具有圖文的全新場景特點，實現項目表單、進度、附件、圖文參考信息自成一體的效果。

環境監測一張圖

保護與治理生態環境是“綠水青山就是金山銀山”的重中之重，良好生態環境是人和社會持續發展的根本基礎。由于傳統的生態環境監測與綜合評價依然是以人工調查方法為主，耗資大、周期長，不能及時、準確反映環境變化信息，而遙感技術能夠解決這些難題，因此在未來的生態環境發展中，將會成為中堅力量。

珠海“環境監測一張圖”正是采用高分辨衛星與高光譜衛星實時遙感監測生態環境變化，包括空氣質量、水質、污染源監控等，實現統一的信息可視化查詢、統計、分析和展現，進而為環保部門提供生態數據服務。

隨著遙感技術的不斷發展和對水質參數光譜特征及算法研究的深入，遙感監測水質逐漸從定性發展到定量，并且通過遙感可監測的水質參數種類逐漸增加，包括葉綠素a 濃度、懸浮物濃度、黃色物質濃度等，反演精度也不斷提高。

高光譜衛星可以快速掌握海洋、河流、湖泊的水質情況，獲取水體富營養化、渾濁度等參數，從而判斷水質等級。衛星觀測得到的河流、湖泊水質等級數據，可以直接接入全國各地的河長制、湖長制管理系統，幫助實現低成本、高效快捷的水環境監測體系。同時，基于土地利用、水質監測等內容，還可以實現對飲用水源地用地以及水質狀況的動態監測。根據水資源分布圖以及飲用水水源地保護區范圍矢量，對保護區范圍提取土地利用類型和潛在污染源。

結合遙感監測、GIS 等原理與技術，設計并實現珠海市飲用水水源地遙感監測，實現水源地屬性、矢量、影像、高程數據一體化管理，提供聯動查詢、異常區域標繪、DEM 導出等輔助監測分析，以及水源地遙感影像庫構建與更新和專題制圖等功能，滿足對飲用水水源地信息一體化管理與輔助監測分析的需求，有助于建立更為完善的飲用水水源地監測網絡，提高水源地監測效率，為水源地保護區的設立和劃分提供科學依據。

在真彩色遙感圖像上，正常水體呈現較純的黑或綠色，黑臭水體一般呈現灰綠色。在可見及近紅外譜段范圍內，黑臭水體與其他正常水體在光譜特征及色度上存在明顯差異，通過構建對應地區、對應類型的黑臭水體遙感識別算法，即可獲取黑臭水體的分布乃至程度。衛星遙感手段可以克服傳統地面監測手段的某些局限性，實現動態、快速、大范圍的監測。遙感技術不僅可以篩查遺漏的黑臭水體，還可以進一步參與黑臭水體整治效果評估以及整治后評估，是黑臭水體監管的重要技術支撐，具有重要作用和研究價值。

海洋環境監測一張圖

傳統的海洋調查中，特別是在數據采集和信息處理方面有很大局限性。例如，難以進行多變量控制和復雜的海洋、沿海環境的觀察以便及時處理。傳統的海洋觀測手段不能全面、深刻地了解海洋現象和變化，因此需要有一個新的海洋觀測方法或補充傳統的常規調查海洋資源的開發方法，監測全球環境變化，管理沿海和海洋資源綜合開發。海洋遙感以大范圍的實時同步，全天時、全天候利用多波段成像的優勢，可以快速檢測時間和空間變化的海洋表面的物理參數。

葉綠素a、懸浮物是主要的水體光學組分，其濃度的改變可引起水體光學性質和海水透明度的變化，進而引起衛星遙感器接收的水體光學信號的變化。因此，利用“珠海一號”高光譜衛星數據以及高分系列衛星數據等，通過輻射定標、大氣校正等數據處理，利用統計回歸模型或半分析反演模型，衛星數據與地面同步監測數據，可實現葉綠素a 濃度、懸浮物濃度、透明度、總氮和總磷的定量遙感監測。

在“綠水青山一張圖”項目中，對海洋的監測周期可以為一個季度、一個月甚至一周，并且提供監測結果分析報告。

利用遙感影像數據確定海岸線位置是海洋遙感監測的一個重要組成部分，目前基于海陸特征的海岸線自動提取手段已經比較常見。常用方法如利用閾值分割和邊界追蹤技術可以從SAR 數據上提取海岸線，利用密度分割法提取水陸邊界線，利用Sobel 算子濾波方法對不同時相的SAR-TM 融合圖像進行邊緣檢測，使水陸邊界更加清晰。另外，利用小波變換技術進行海岸線提取的方法，在缺乏潮位和地形資料的情況下，能夠取得較好效果。

海上溢油是在石油勘探、開發及運輸過程中，由于意外事故或操作失誤，造成原油或油品外泄，流向海面，同時由于油質成分的不同，形成薄厚不等的油膜。海面油膜在可見光影像上的表現不盡相同，呈現為亮或暗的影像特征。同時，油膜平滑海表面的微尺度波，使得遙感圖像中油膜與海水的紋理存在差異，藍色波段和綠色波段的油水反差最為明顯，都表現為油膜的輻亮度值低于海水的輻亮度值，圖像中油膜呈現暗色，但是，綠色波段較藍色波段而言，油水在曲線上表現的分離度更好；反射紅外波段與前3 個波段不同，溢油區域的輻亮度值高于海水輻亮度值，圖像中油膜呈現亮色。上述光譜和紋理特征是溢油遙感監測常用的物理和統計特征，原油等重質油與普通水體的光譜特征差異明顯。

此外，利用雷達數據也可以對海上溢油進行監測。油膜會對海上波浪產生影響，相對無油膜的海面，海上波浪的差異能夠表現在雷達衛星數據上，從而確定海上溢油的影響范圍。

“綠水青山一張圖”以衛星遙感數據為基礎，融合航空攝影、地面物聯網以及社會人文等多源大數據，對自然資源、生態環境、城市管理、農業農村、應急管理等領域實施高頻次高精度大視野的監測，并提供精細化的專題信息服務，首次實現了定量遙感與城市綜合監測服務的全面覆蓋以及實質性應用，可快速搭建滿足省、市、縣各級政府業務需求的定制化系統，將極大地豐富“數字政府”和“智慧城市”的服務內涵，有效支撐“數字政府”和“智慧城市”更加高效運行，是其不可或缺的重要組成部分。