基于遙感技術的自然資源監測監管研究

宋松森

(包頭市自然資源與規劃信息中心,內蒙古 包頭 014010)

伴隨著科學技術的不斷提升，我國衛星監測體系持續向好發展，目前，資源、高分等系列在軌民用衛星不斷成熟完善，吉林、高景等商業衛星的投入使用，進一步提升了衛星數據獲取能力及獲取質量，夜光衛星、SAR等各類用途衛星不斷豐富，衛星分辨率不斷提高、重訪周期不斷縮小，多光譜、高光譜、雷達等技術手段不斷擴展，虛擬衛星、衛星虛擬組網及各類小衛星群的數據獲取能力得到有效提升。實時中國、遙感集市以及各類遙感數據接入業務系統使各類衛星應用數據的應用更加便捷化。在衛星監測體系取得進步的同時，我國無人機應用也進入井噴時期，各類旋翼、固定翼無人機以及載具層出不窮，傾斜攝影、熱成像、機載LIDAR等各類傳感器，使得無人機在不同行業上發揮相應的作用。在以上基礎上，利用各類遙感監測手段，對自然資源監測監管進行全天候、無人化、精細化管理成為一種高效、節約、精準的自然資源管理方式。

1 現狀分析

自然資源監測監管是一項自然資源日常管理業務，具體由各自然資源所負責，傳統手段由基層工作人員，通過巡查、執法等形式發現問題、整改問題。隨著公車改革、機構改革等工作逐步深化，基層自然資源所面臨執法人員、車輛不足等問題。同時，傳統監測監察手段周期相對較長，發現問題不夠及時，對違法行為不能有效制止，對監測發現的問題不能及時研判。大量人力、物力的投入，使得監測監管工作成本居高不下，而所產出的社會效益已不能達到自然資源管理的要求。而遙感技術是從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線，對目標進行探測和識別的技術，對解決以上問題具有先天優勢。伴隨著我國國產遙感技術的發展，在成本、效益等各方面已具備為自然資源管理進行全天候監測監管服務的能力。精準結合多光譜、高光譜、SAR、夜光等技術特點，分析自然資源監測監管對象的光譜及應用特征，對研究遙感技術在自然資源監測監管領域的應用場景和應用效益具有重要意義。

2 衛星遙感解決方案分析

2.1 輔助自然資源執法監察

2.1.1 違法建筑監測。通過AI、圖像識別與提取等技術，對一定周期內，建筑物變化區域進行圖斑化自動提取，同時結合歷年建設用地報批、供地業務數據，對未履行相關手續的疑似建設行為提出預警。同時，可結合規劃審批數據，通過太陽高度角、建筑物影長等因素，對采光、層高等要素進行估算，篩選出疑似違法行為，分發給基層執法人員進行研判，必要時進行現場核實。

2.1.2 土地閑置監測。通過與審批系統聯動，以審批所形成土地供應數據的范圍作為關注點，對目標地塊，參照違法建筑監測，結合人工智能技術，進行提取監測，對建筑物邊界范圍進行前后比對，在供應后一定時期內若未進行建設或未監測到明顯的建筑物變化，進行篩選預警，納入疑似閑置土地數據庫。

2.1.3 礦山私挖盜采監測。私挖盜采行為多具備夜間作業、需要大型工程設備、主要分布在山區等礦產資源集中的區域等特點。結合以上特點，對重點監控區域，進行礦山私挖盜采監測，在生產環節，可采用熱紅外、夜光等遙感手段進行監測；在運輸領域可對車輛運行軌跡進行有效監控，從而為打擊私挖盜采行為提供線索和證據。

2.2 耕地保護監測

2.2.1 耕地非農化。結合高分辨率衛星遙感影像，利用建筑物提取等技術，對基本農田內各類疑似違法建筑進行智能化提取，并進行預警，結合建設用地審批數據進行后臺比對，篩選出破壞耕地行為。對設施農用地進行年度、月度周期性監測監控。通過無人值守的方式進行變化監測。

2.2.2 耕地非糧化。結合高分辨率遙感影像、高光譜衛星等數據，尤其“紅邊”波段遙感數據，結合農作物波譜特征對農田作物類型、面積進行分類估算。并能有效識別出在耕地范圍內非糧化的具體區域、類型及面積，為耕地保護監督工作提供直接數據支撐。

2.2.3 產能動態評估核算。結合各類定標數據，利用高光譜數據，實現對指定作物的產能進行動態監測，為農用地分等提供動態的評估數據。

2.3 生態紅線監測

2.3.1 生產活動監測。對自然保護區范圍內的生產活動，通過可見光、熱紅外、夜光等手段，結合AI技術，進行生產器械、車輛等圖像的深度學習，從而實現疑似生產活動的監測，并記錄其活動位置進行預警。

2.3.2 生態破壞監測。利用SAR雷達等手段，對自然保護區內的山體破壞，人類生產活動造成的滑坡、塌方以及沙坑等進行監測。發現疑似破壞行為，及時預警，便于通過人工或者無人機巡查等方式進行核實，提升發現問題的及時性。

2.3.3 荒漠化趨勢監測。結合可見光、高光譜等多種類型的遙感數據，對草原、耕地進行月度、年度對比，通過提取技術和分類，判斷草原、耕地荒漠化的趨勢以及具體位置，為做好自然資源精細化管理提供數據支撐。

2.4 日常自然資源管理工作支撐

對關注度比較高的收儲、拆遷、建設等重點區域范圍，提供月度高分辨率遙感影像。為業務會審、土地儲備相關會議提供動態影像支撐，能夠直觀地反映重點項目區域周邊配套、區位以及土地縣城情況，從而實現對決策分析的支撐。

按季度提供高分辨率衛星影像(如高景系列)，為日常各類自然資源管理(如：不動產指認、業務圖件制作等)業務提供工作底圖。必要時可結合高分多模數據，實現對城市建筑傾斜攝影。尤其是城市周邊工業園區等區域，可利用衛星數據獲取的周期短、成本低等特點，生成衛星傾斜攝影數據，對城市重點區域的精細化建模進行補充完善，便于直觀反映城市內部的建設情況，尤其是在建筑方案審查時，可以直觀分析建筑的光照、通視、與周圍建筑風格的融合程度、對天際線的影響等內容，為自然資源精細化管理提供支撐。

3 地基、空基遙感監測方案

3.1 無人機

可以探索利用無人機等手段，實現對重點區域的巡邏，同時，通過人工神經網絡、深度學習等人工智能技術，實現對工程設備、礦山機械、運輸車輛等目標的自動識別，實現對違法行為的早發現、早預警。可搭載熱紅外監測載具，實現對火源、熱源的監測跟蹤。通過搭載激光LIDAR，實現對重點監控范圍內的礦山開采地形進行監測。

3.2 高空攝像頭

高空攝像頭監控可以在重點區域結合鐵塔搭載高空攝像頭，實現對大范圍違法行為的監控。同時，結合GIS平臺，實現疑似違法行為發現坐標實時提取，同時與自然資源管理業務系統進行聯動，及時調閱審批數據，分析是否具備相關審批手續、是否占用基本農田、是否符合土地利用總體規劃等，對不符合相關政策的建設行為及時預警、及時制止。

將以上監測監控手段，結合自然資源“一張圖”，進行地理空間位置的提取，實現對違法行為的網格化管理，建立監控、指揮中心，實現24h不間斷、全方位監控，發現疑似違規行為，依法及時處置。

4 結束語

通過以上手段，可有效解決自然資源監測監管過程中面臨的車輛人員不足、效率不高的問題，提升執法與監測的自動化水平，縮短了發現周期，通過地基、空基、天基多種遙感監測技術，根據監測監管對象的光譜及雷達特征，實現對違法行為的早發現、早制止。根據長期積累的遙感數據，實現對土地利用、資源開發、城市演變等自然資源管理內容的動態監測，提升自然資源管理水平。