“山水林田湖草”全要素調查監測!衛星遙感大顯神通

作者:管理員 來源:國土衛星中心 日期:2020-9-21 8:53:25 點擊:620
        生態文明建設進入快車道,如何摸清自然資源家底、及時掌握動態變化?對衛星遙感來說,是時代賦予的新命題。

       依托光學、高光譜、雷達等在軌陸地衛星協同組網觀測,我國遙感調查監測能力大幅度提升。從建設用地拓展為山水林田湖草全要素,由數量轉變為數量、質量、生態三位一體,衛星遙感服務于自然資源調查監測、確權登記、所有者權益、開發利用、國土空間規劃、用途管制、生態修復和督察執法等自然資源主責主業,同時支撐國家重大專項工程建設。一年多來,自然資源衛星遙感應用實現了良好的開局,破題自然資源調查監測監管。

摸清資源家底,

構建山水林田湖草全要素監測體系

        數量監測,是支撐自然資源督察和執法工作的基本需求。以往,衛星遙感監測以建設用地監測為主,進行年度監測。隨著2019年在軌衛星數量的不斷增加和類型的逐漸豐富,衛星組成星座協同觀測能力不斷增強,影像數據能做到當日獲取、處理、質檢、分發,遙感數據涵蓋了光學、高光譜、干涉雷達、激光測高和重力等類別,形成了多元化的數據產品體系,首次實現了2米級衛星遙感數據全國全覆蓋季度監測。

        衛星遙感監測頻次增加、精度提升,不僅對新增建設用地變化的“早發現”提供了實時有效的支撐,而且將覆蓋全國的季度化常態監測對象擴展到耕地、森林、濕地、水域、紅樹林、冰川等類別。2019年,山水林田湖草全要素、全天候、全天時、全尺度的衛星遙感監測體系,已經初步構建。

        紅樹林的遙感監測是常態化監測的一項重要內容。從廣西防城港市一路北上到浙江省臺州市,2米國產衛星影像覆蓋了我國沿海121個區縣的紅樹林地塊。

        “哪里增加了,哪里因為排污排廢萎縮了,或者是養殖占用了,衛星看得一清二楚?!弊匀毁Y源部國土衛星遙感應用中心(以下簡稱衛星中心)資源調查監測部主要負責人尤淑撐介紹,紅樹林的全面監測能夠準確掌握我國紅樹林的現狀和變化情況,為紅樹林的保護、生態修復提供動態的監管評估。在紅樹林監測的基礎上,衛星中心正在積極推進全國濕地遙感監測技術體系建設。

        全國三級以上河流及其關聯水庫、1平方公里以上湖泊地表水的變化狀況,我國也在進行持續監測。同時,全要素監測任務還將冰川也納入其中。

        “以往只能監測到面積,然而對冰川來說,面積變大不意味著儲量增多?,F在我們結合高分7號等立體測繪衛星,對冰川體積和儲量變化進行監測,監測結果更精準了?!庇仁鐡伪硎?,冰川監測是衛星中心對多元衛星遙感數據綜合應用的一個典范。

        隨著農業結構調整和現代農業的發展,優質耕地“非糧化”趨勢加劇,威脅我國糧食安全。對此,衛星中心今年開始探索開展耕地“非糧化”遙感監測。根據農作物的作物熟制、物候特征和種植制度等信息,通過長時序的監測,建立基于玉米、小麥、水稻、大豆等不同農作物物候特征的光譜曲線模型,提取出糧食作物、非糧食作物、糧食與非糧輪作和未耕種等4個種植類型信息,對全國耕地進行“非糧化”監測分析。

        為了更好地滿足新時期自然資源管理對各類遙感信息產品的需求,衛星中心積極開展技術創新,研發了自然資源常態化遙感監測平臺,基于工作流方式實現影像自動優選、監測底圖數據增量式更新、監測任務自動流轉、數據模板化統計分析、信息自動入庫、標準信息產品及監測日報、月報、季報自動生成等功能,基本實現監測全流程監控和成果自動化流轉;首次實現了深度學習等人工智能技術的業務化應用,實現了2米分辨率影像變化信息的每日自動提取,每月數據處理面積約450萬平方公里,通過人機交互方式逐圖斑核實,顯著提高了監測信息提取的效率,有效保障了各項遙感監測工作。

適應時代之需,

開展數量、質量、生態三位一體監測

        是什么?在哪里?有多少?數量監測只需要回答這3個簡單的問題。生態文明時代,要更進一步了解山水林田湖草的存在狀態及變化趨勢。比如植被長勢如何?水質是變好還是變壞?就必須開展質量監測,同時疊加長時間序列的觀測,綜合地理、氣候、經濟、人文等因素,進行生態狀況變化和生態系統功能分析等工作。這就是質量、數量、生態三位一體的調查監測。

        衛星中心生態調查監測部主要負責人肖晨超介紹,自然生態遙感監測是2019年剛開始的一項新任務。圍繞自然資源管理“質量、生態”管控需求,他們綜合利用大幅寬多光譜衛星的高重訪能力和高光譜衛星的地物光譜探測能力,通過植被覆蓋度、葉面積指數和凈初級生產力(NPP)等指標來監測植被覆蓋空間分布及變化特征,針對不同生態功能區、典型流域或生態單元開展大范圍、長時序的宏觀監測,同時通過疊加年際之間的變化,可有效獲取區域的植被生態狀況時空演變趨勢信息。

三江源地區多年6-9月NDVI_MVC

        “從時間維度上看,每年七、八、九3個月,三江源地區的植被指數達到峰值;從空間分布上看,三江源地區的中、東部多年月均值變化幅度較為明顯,這與植被本底狀況、氣候及放牧等因素有關?!睋こ砍榻B,2013年以來,三江源地區植被生長季葉面積指數呈總體增長趨勢,一定程度上也反映出政策對自然生態的積極作用。

三江源地區LAI 6-9月MVC動態

三江源地區多年月均NDVI

        除了三江源之外,全國其他一些主要生態功能區植被生態狀況遙感監測,長江經濟帶重點湖庫水質變化遙感監測與趨勢分析等工作,也是去年生態監測的重點任務。

高光譜遙感能夠獲取內陸水體中各種物質的光譜特征,可以反演葉綠素a、懸浮物、黃色物質等3種典型的水質參數,并進一步獲取水體透明度、渾濁度、營養狀態級別等水質要素參量,為衛星監測水質創造了良好的技術條件。

        借助多源衛星聯合應用在水質參數反演方面的突出優勢,衛星中心對長江經濟帶范圍內水域面積大于25平方公里的主要湖庫開展了水質監測,包括洱海、撫仙湖、洞庭湖、鄱陽湖、千島湖、太湖等近50個湖庫的渾濁程度和富營養化程度,結果顯示情況不容樂觀,主要湖庫整體水質有待改善。

        長江流域大小湖庫星羅棋布,水域豐富,水文格局復雜。為了詳細了解長江經濟帶水資源的生態狀況,肖晨超他們調取了從2000年到2019年的監測數據?!安粌H是水質,在大生態背景下,只有將時間的維度拉長,合理選取生態單元和監測尺度,生態狀況變化分析才能有效開展?!?/span>

               基于高分五號高光譜數據的湖庫水質監測結果


        不僅如此,生態遙感監測有時還需兼顧氣象、社會、經濟、政策等方面的因素。肖晨超舉例:“衛星遙感監測顯示,某個地區的植被覆蓋率突然降低、植被長勢有退化趨勢,且部分生態空間轉換為農業空間,此時需要結合氣象數據分析生態系統功能甚至價值的變化,并且盡可能探尋這些變化是氣候導致、人類活動因素或是政策影響?!?/span>

        “今年我們啟動黃河流域的生態調查監測分析,將更多采用空間分辨率更高的衛星遙感影像,對重點區域開展更加精細化的監測,如此可以將宏觀與區域特點疊加分析,滿足不同場景的應用需求?!?/span>

夯實主責主業根基,

服務保障國土空間規劃、用途管制和重大工程重大戰略實施

        科學繪就國土空間規劃“一張圖”,統籌國土空間保護、開發與利用,合理確定開發利用強度,科學劃定3條紅線,這些自然資源管理工作的“摩天大樓”,都需要借助衛星遙感技術來夯實基礎。

        “比如支撐國土空間規劃,衛星遙感技術能夠從3個階段進行服務保障。在規劃設計前期,衛星遙感提供基礎底圖數據作為規劃基礎;在規劃實施過程中,衛星遙感可以對實施效果進行監測監管;規劃實施后,衛星遙感可以對規劃結果進行宏觀的評估評價?!毙l星中心綜合調查監測部高級工程師王光輝介紹,綜合調查監測就是圍繞空間規劃、用途管制、綜合治理、重大戰略和工程等需求,在數量、質量和生態監測的基礎上,結合社會、經濟、文化、歷史及相關行業管理等數據,建立綜合分析評估評價模型,開展符合性分析、適宜性評估、綜合性評價等監測與分析評估。

        通過自然保護區的人類活動符合性分析,掌握全國各地自然保護區人類活動干擾情況,為保護區監管提供依據;通過對風力發電和光伏發電設施適宜性評估,為全國綠色能源設施布局提供參考;通過對全國新增建設用地的綜合性評價,挖掘重點城市發展態勢、分析全國經濟發展格局均衡狀況,為國家宏觀經濟調控提供決策支持——這些都是去年以來綜合調查監測的主要任務。

       “2019年,我們把整個長江經濟帶的所有城市機場、運動場、沿江化工廠、沿岸碼頭,通過衛星遙感做了信息提取,將數據提供給部空間規劃局?!蓖豕廨x說,在長江經濟帶數量和生態監測的基礎上,通過對地表溫度、植被覆蓋、經濟發展、生產生活要素等多方面進行綜合分析,全面揭示長江經濟帶的自然、人文、經濟的空間分布及時序演變過程和規律,為空間規劃以及長江經濟帶高質量發展作參考。

        城市熱島效應,也是城市發展的一個重要關注方向。利用熱紅外遙感影像數據,對武漢等30多個重點城市的熱島效應實施監測,通過長時序的動態分析,掌握城市熱島效應演變過程,分析原因,并結合植被指數、水體指數等,找出問題癥結?!袄眯l星遙感監測,可以找出以前規劃存在的問題,提供給新一輪的國土空間規劃來解決?!蓖豕廨x說。

“利用光學、熱紅外遙感影像開展鋼鐵、煤炭等去產能季度遙感監測,通過構建全國鋼鐵企業本底數據庫,監測企業內部設施變化以及生產狀況,可以為有關部門全面掌握我國鋼鐵企業數量及產能變化情況提供重要數據和技術支持。此外,化工圍江等國家重大工程遙感監測與分析,以及貴州六盤水滑坡、青海鹽湖水位上漲等應急監測,都是自然資源衛星遙感監測監管服務體系建設、保障服務國家重大專項工程監測的重要成果?!蓖豕廨x說。

        受新冠肺炎疫情影響,“復工復產”成為今年上半年的一個關鍵詞。同樣利用熱紅外遙感影像,衛星中心對51個國家級經濟技術開發區進行監測分析,2月下旬就看到多個經濟技術開發區逐漸恢復“熱度”。

        一年多來,自然資源衛星遙感應用實現了良好的開局破題,但要更好地支撐自然資源管理能力現代化,還需練好“答難題、解新題”的硬功夫。


業務咨詢Q1
業務咨詢Q1

業務咨詢Q2
業務咨詢Q2

業務咨詢Q3
業務咨詢Q3

技術咨詢Q4
技術咨詢Q4

技術咨詢Q5
技術咨詢Q5

国产成人啪精品视频网站午夜