“黃河大合唱”中的測繪樂章
——河南測繪保障黃河流域生態保護和高質量發展

本刊記者 王敏 通訊員 李旭

黃河落天走東海，萬里寫入胸懷間。黃河是中華民族的母親河，保護黃河是事關中華民族偉大復興和永續發展的千秋大計。

2019 年9 月18 日，習近平總書記在鄭州主持召開座談會時，將黃河流域生態保護和高質量發展上升為重大國家戰略，為新時代黃河保護治理工作擘畫藍圖、錨定航向。

厚望如山，催人奮進。作為國家經濟建設的先行軍、黃河流域生態保護和高質量發展的急先鋒，一年多來，河南測繪人緊緊抓住這一重大戰略機遇，努力創造無愧于歷史、無愧于時代、無愧于人民的業績——推動建設“黃河大腦”，構建時空大數據平臺，讓黃河流域生態保護更加智慧；編制相關規劃工作底圖，為黃河灘區綜合治理規劃提供地圖可視化技術支撐；構建統一的黃河區域本底數據庫，為黃河綜合治理摸清底數；打造沿黃區域三維立體“一張圖”，黃河生態廊道的美麗畫卷，在黃河區域高質量發展應用系統里徐徐展開……

建設“黃河大腦”，讓黃河保護更“智慧”

“黃河流域生態保護和高質量發展，是一個復雜巨系統工程，而不僅僅是水沙問題，建議構建‘黃河大腦’去服務流域保護與發展。”中國工程院院士、河南大學教授、河南省時空大數據產業技術研究院院長王家耀做了一輩子測繪研究，早在2001 年便開始研究數字黃河，與黃河有著不解之緣。

人的大腦具有感知、存儲、記憶、加工、判斷和決策的功能，隨著人工智能時代的到來，王家耀院士認為，黃河也應該有自己的“大腦”，能感知、能存儲、能判斷和決策。

王家耀院士解釋說，“黃河大腦”首先通過“天空地海”一體的智能感知傳感器網絡獲取海量信息感知黃河。“黃河流域生態環境怎么樣，植被、濕地、空氣質量、沙漠化程度如何，都可以采用衛星對地觀測、無人機、地面傳感器等各種感知手段智能獲取。”

掌握了各種數據，才能對整個黃河流域做出一個合乎實際的判斷和決策。王家耀院士舉例說：“黃河流域上中下游存在的問題不同，任務也就不同。比如，黃河流域中游水土流失嚴重，主要任務就是產業結構調整和水土流失治理 ；而下游生態流量偏低，濕地萎縮，主要進行產業結構轉型升級和生態修復。”

有了數據，還要建立資源池，“用來存儲計算、網絡等信息基礎設施資源，基礎地理時空數據、各部門行業數據等時空大數據資源，以及模型、算法、知識和專家等功能資源。”王家耀院士強調，資源池的數據是源數據，不能隨意修改。那么，多源數據標準不一，如何推進數據資源整合與開放共享呢？

習近平總書記提出：“以數據集中和共享為途徑，建設全國一體化的國家大數據中心，推進技術融合、業務融合、數據融合，實現跨層級、跨地域、跨系統、跨部門、跨業務的協同管理和服務。”這為發展全國性的大數據中心指明了方向。

王家耀院士認為，要按照國家統一標準，建設黃河流域一體化時空大數據中心，實現傳感器網絡接入，時空大數據分布式存儲、管理和動態更新，網絡空間數據安全態勢監控與防范等功能。要基于統一的時空基準，對不同來源的數據進行一致性處理，實現多源數據融合與共享，進而摸清黃河流域生態環境和經濟發展歷史、現狀并監控其動態變化。

● 中國工程院院士王家耀

“黃河大腦”怎樣“動腦”，進行判斷和決策呢？這就需要有一個“操作系統”——“時空大數據平臺”。

王家耀院士表示，利用時空大數據平臺，聚合諸如黃河流域基礎地理空間數據、生態屏障及生態環境數據、社會經濟人文數據等多種數據，通過多維融合、關聯分析、數據挖掘等，對黃河流域作出更精準、全面的分析判斷，實現黃河流域生態環境智慧監測、評估、預警，流域農作物生長態勢、礦藏資源動態、經濟發展趨勢監測，黃土高原水土流失和生態修復監測、分析與評估等。

“構建黃河大腦的目的很明確，就是為了服務黃河流域生態保護和高質量發展，起到感知、存儲、分析、判斷、決策的作用。”王家耀院士表示，要加強黃河流域“天空地海”一體的生態環境對地觀測體系建設，充分利用國內外各類衛星遙感影像數據并進行快速處理，利用無人機進行多角度傾斜攝影，加強黃河流域9 省（區、市)多尺度基礎地理空間數據的生產和更新，加強多源數據融合研究，特別是生態環境與農作物生長態勢監測、評估和預警的自主可控模型和算法研究……

王家耀院士告訴記者：“目前，我們正在收集黃河流域各時間段的衛星影像、數字高程模型等數據，為構建黃河流域實景三維平臺做準備，平臺建成后將接入時空大數據平臺，實現黃河流域所有數據的三維可視化表達。”

黃河流域生態保護和高質量發展這一重大戰略的實施，賦予測繪行業重大歷史機遇。“作為從事測繪地理信息和時空大數據研究的科技工作者，我們一定要建設一流的黃河流域時空大數據中心，支撐實現‘五跨’‘三融合’的時空大數據平臺和以發展特色產業、傳統制造業轉型升級為目的的科技信息咨詢服務平臺，為實現黃河流域生態保護和高質量發展這一重大國家戰略貢獻力量。”王家耀院士如是說。

研發系統，打造沿黃區域三維立體“一張圖”

黃河裹挾著泥沙一路向東，經四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西來到中原腹地河南，完成中游到下游、山地到平原的漸變。

2019 年9 月，黃河流域生態保護和高質量發展座談會在河南省會鄭州召開，意味著河南在黃河流域生態保護和高質量發展中肩負特殊使命和艱巨任務，必須擔負起讓黃河成為造福人民幸福河的重大責任。

“要按照‘一張藍圖保發展、一體共治建生態’的總體思路，強化綜合治理、系統治理、源頭治理，以點帶面構建黃河流域大生態、大保護、大治理格局，以黃河流域生態保護治理帶動全省生態文明建設。”河南省自然資源廳黨組書記劉金山表示。

治理黃河，重在保護，要在治理。河南省自然資源廳高規格編制了黃河流域（河南段）國土空間規劃，重點實施了黃河流域“百千萬”試點工程——百公里生態廊道建設試點、千公頃濕地公園群建設試點、40萬畝灘區耕地高效利用試點，并以第三次國土調查為基礎，組織開展了黃河流域生態保護涉及的行政區域分布、黃河大堤坐落、區域內土地利用現狀等情況的核查，集成建立黃河流域土地、礦產、水流、森林、草原、濕地以及生物資源等自然資源狀況基礎數據庫和“一張底圖”，進一步摸清了黃河流域（河南段）自然資源家底。

“這里是鄭州沿黃生態廊道示范段，白蠟樹隨著騎行道延展，櫻花隨著步行道延展；這是新鄉市生態廊道示范段，栽植了各種各樣的苗木；三門峽生態廊示范段，在道路兩側打造了綠色長廊……”在河南省測繪地理信息局研發的黃河區域（河南段）高質量發展應用系統里，黃河生態廊道景色宜人，繪就一幅美麗的黃河流域生態畫卷。

“按照河南省自然資源廳部署，我們安排局屬單位省基礎地理信息中心，依托國土空間基礎信息平臺，構建了黃河區域高質量發展應用系統，支撐黃河區域的空間規劃和生態治理。”河南省測繪地理信息局副局長毛忠民介紹，系統基于二三維一體化的基礎地理信息數據，集成三調、林業、草地、地災、水利、住建、農業等基礎現狀和業務管理空間數據，空間化就業、輿情、宏觀經濟、人口等社會經濟類數據，構建了黃河區域時空大數據體系，全面、豐富展示了黃河河南段各方面現狀，形成了黃河區域的工作“底圖”。

“系統里與黃河治理有關的行業數據，有基本農田、生態紅線等專業管控數據，有表達地類和權屬的土地利用現狀數據，有濕地、自然保護區及保護動物分布等林業數據，有災害易發區、隱患點分布等地災數據，還有探礦權和采礦權數據可以服務生態修復與礦山治理……”河南省基礎地理信息中心主任付治河舉例說，“以大堤界線為例，系統顯示，在界線內仍有耕地約195 萬畝、住宅用地約29 萬畝。基于這些數據，系統構建了統一的黃河本底數據庫，為黃河綜合治理摸清了底數，能有效避免各地項目規劃和實施中的沖突，提高科學統籌能力。”

系統的最大亮點是擁有表達實景的黃河河南段三維地形數據和建筑物模型數據。付治河介紹：“我們以二三維一體化GIS 技術為基礎框架，融合傾斜攝影、BIM、激光點云等多源異構數據，構建了二三維一體化實景應用場景，打造了沿黃區域三維立體‘一張圖’”。

“你看，這是小浪底庫區的三維地形，大壩真實場景和地形起伏都一目了然；在黃河豆腐腰地區，集成了農房傾斜攝影數據，展現了建筑物實景三維，逼真還原了村莊風貌；桃花峪和花園口集成了可以呈現實景的點云數據，炎黃二帝雕塑各個角度都清清楚楚……”項目負責人李旭打開系統，邊演示邊介紹。

據介紹，目前黃河區域高質量發展應用系統已取得初步成果，完成集地形三維、0.8 米分辨率衛星影像、1∶1 萬地形圖、國情普查、三調、永久基本農田、濕地資源、林地、鳥類分布、自然保護地、地災、礦產等為一體的自然資源本底數據庫及三維立體一張圖建設，獲取了沿黃大堤外擴5 公里范圍共11000 平方公里的0.2 米高清航空攝影數據，正在制作高精度數字正射影像和數字高程模型。

● 實景呈現規劃效果

開拓應用，服務領導決策與生態治理

蘭考縣東壩頭黃河灣段，是九曲黃河最后一個大拐彎處，呈“U”字形，因地勢險要，素有“豆腐腰”之稱。

“準備起飛。”12 月26 日上午9 點左右，在東壩頭鎮的一片開闊空地上，隨著操作口令的響起，一架無人機迅速升到80 米高空，四五分鐘后，成功獲取生態草場種植現狀，無人機隨即緩緩降落……

這是河南省基礎地理信息中心的測繪隊員王冬冬、胡馨方，在對黃河灘區綜合整治項目進行無人機監測。下午3 點左右，蘭考縣生態草場監測甫一結束，二人便馬不停蹄趕往黃河北岸封丘段，利用無人機監測村莊拆遷和新建社區現狀……

“從9 月起，我們每隔兩三周，就利用無人機對黃河灘區綜合治理、居民遷建、控導工程建設等重點項目，開展周期性的動態監測，目前已經進行了四期無人機監測，監測數據都已集成在黃河區域高質量發展應用系統中。”付治河介紹，通過不同時段的無人機航測數據，系統可以對比發現項目的施工進展，直觀展現鄭州、開封、新鄉、洛陽、三門峽、沿黃大道等地重點工程進度，為領導了解項目進展提供監測服務。

李旭以黃河生態廊道示范帶為例，向記者演示了兩期監測結果。“系統可以雙屏展示對比結果，左邊影像較早，右邊較新。左邊影像顯示，開封黃河大堤內部分地區仍有居民地，有些地方正在建設步道，引水渠段完成部分廊道建設。而右邊影像顯示，居民點已拆除，開封黃河生態廊道示范帶綠化工程完成，景觀節點等正在推進。”

據介紹，黃河區域高質量發展應用系統實現了數據統計分析、項目管理、專題應用等功能，在項目開展過程中，可以為現狀分析、規劃落地、項目實施等業務提供數據和技術支撐。

在黃河生態治理方面，利用系統可劃定治理范圍，快速獲得準確的人口數量、治理成本等現狀信息。“隨意劃定一塊區域，結果顯示，該區域共涉及1 縣2 鄉15 村26125 人，還有濕地、耕地、種植園用地等13 個大類，坑塘水面、溝渠等50 余個小類的地類面積也準確無誤。這些詳盡、客觀的數據成果可以支撐領導科學決策，更好地加強黃河生態治理。”李旭邊演示邊說。

項目規劃時，方案是否合理，選址占地情況如何，這些都可以通過系統進行預判。在系統里選擇項目空間位置，與規劃數據、國土三調、市縣發證采礦權、地災隱患點、自然保護區等圖層疊加，可以分析項目的選址范圍、占地情況，確認用地類型是否符合相關規劃等。

項目實施會不會與前期規劃有差異，和預期不符？系統可以實景呈現項目規劃后的場景，有效減少此類情況發生。“比如，在生態廊道和生態種植方面，系統實現了規劃的升維表達，可在真實場景中沉浸感受未來的規劃效果。你看，農作物、水面等都可以在三維場景中展現，樹、草、花、鳥等局部細節清晰可見……”李旭說。

在項目實施過程中，系統也可以輔助決策。以東壩頭村居民遷建工程為例，系統在查看征遷范圍、確認補償標準后，可以進行拆遷分析。“系統可以三維視角觀看拆遷分析結果 ：三層以上5 棟，三層以下895 棟，共需拆除6.39 萬平方米。”李旭介紹，通過周期性的數據采集，可以跟蹤項目拆除進度，查看拆前、拆中和拆后的狀態，最終生成分析報告。基于耕地、草地、工礦用地等土地使用現狀數據，系統還可以評估項目實施指標與規劃指標的差距，有效監管項目建設質量。

“地理信息等現代技術在保護耕地、精準監管、規劃落地和項目實施方面成效明顯，要提高政治站位，積極為我省黃河流域生態保護和高質量發展做好服務，進一步將國家和全省的黃河流域規劃數據疊加到這張‘底圖’上，供各級部門決策參考使用。”日前，河南省副省長劉玉江觀看了黃河區域（河南段）高質量發展應用系統演示后，充分肯定了省測繪地理信息局所做的工作。

● 開展無人機監測

“下一步，我們將按照省委省政府和省自然資源廳的要求，在重點區域制作1∶2000 大比例尺地形圖，建立高精度全景三維立體的數據體系，確保在東部較平坦地區依然可以看到地形的起伏變化 ；將黃河規劃、項目實施等相關數據集成在一張三維底圖上，為黃河流域生態保護和高質量發展做好地理信息支撐。”付治河介紹，“系統完成后，擬接入政務網，滿足各單位應用服務需求。”

衛星遙感，助力“一河兩路”違法違規問題清查整治

從年初開始，河南省大力清查整治“黃河、鐵路、高速公路”（簡稱“一河兩路”）兩側自然資源違法違規問題。具體范圍包括：黃河大堤以內區域及大堤外擴500 米范圍，西部山地丘陵區黃河無大堤部分以灘區或175 米等高線為邊界外擴500 米為整治范圍，鐵路和高速公路實際占地位置兩側各外擴100米范圍。

時間緊，任務重，又正值疫情管控關鍵階段。河南省測繪地理信息局黨委迅速部署，安排局屬單位省遙感測繪院積極配合省自然資源廳執法局開展基礎圖斑數據提取工作。

省遙感測繪院充分發揮衛星遙感與測繪地理信息技術的前哨作用，利用航空航天遙感影像、地理國情監測數據，劃定排查范圍，又結合河南省建設用地審批、河南省增減掛鉤、河南省農村集體土地使用權等資料數據，提取排查范圍內疑似占地建筑圖斑、取土挖沙圖斑，并完善相應地名屬性。

據介紹，該項工作共涉及省內黃河流域以及43 條鐵路、37 條高速公路的81 個區域，排查總長度14113公里。技術人員積極與省自然資源廳執法局和廳政務中心溝通聯系，利用視頻、微信、QQ、網絡、電話等手段，采取少量人員單位值守、多數人員在家辦公相結合的工作模式，克服技術難題，圓滿提取了全省“一河兩路”兩側自然資源違法違規問題圖斑，共排查出疑似問題圖斑6 萬多個，總面積20 余萬畝。

“依據這些圖斑，排查人員可以快速定位違法違規問題所在位置，大大減少了人工排查的工作量，提升了核查進展速度與精度，為全面加強黃河沿岸生態保護，助力構筑全省以主要交通道路及河流為骨架的‘多廊道’生態保護屏障。”河南省遙感測繪院院長武永斌介紹說。

黃河流域生態保護與高質量發展任重而道遠。“我們要保持歷史耐心和戰略定力，堅決扛穩黃河大保護、大治理的測繪擔當，以功成不必在我的精神境界和功成必定有我的歷史擔當，銳意進取，奮勇爭先，在黃河流域生態保護和高質量發展中譜寫更加出彩的測繪篇章。”河南省自然資源廳黨組成員，省測繪地理信息局黨委書記、局長劉濟寶如是說。