生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)入快車道，如何摸清自然資源家底、及時(shí)掌握動態(tài)變化？對衛(wèi)星遙感來說，是時(shí)代賦予的新命題。

依托光學(xué)、高光譜、雷達(dá)等在軌陸地衛(wèi)星協(xié)同組網(wǎng)觀測，我國遙感調(diào)查監(jiān)測能力大幅度提升。從建設(shè)用地拓展為山水林田湖草全要素，由數(shù)量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體，衛(wèi)星遙感服務(wù)于自然資源調(diào)查監(jiān)測、確權(quán)登記、所有者權(quán)益、開發(fā)利用、國土空間規(guī)劃、用途管制、生態(tài)修復(fù)和督察執(zhí)法等自然資源主責(zé)主業(yè)，同時(shí)支撐國家重大專項(xiàng)工程建設(shè)。一年多來，自然資源衛(wèi)星遙感應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了良好的開局，破題自然資源調(diào)查監(jiān)測監(jiān)管。

摸清資源家底，構(gòu)建山水林田湖草全要素監(jiān)測體系

數(shù)量監(jiān)測，是支撐自然資源督察和執(zhí)法工作的基本需求。以往，衛(wèi)星遙感監(jiān)測以建設(shè)用地監(jiān)測為主，進(jìn)行年度監(jiān)測。隨著2019年在軌衛(wèi)星數(shù)量的不斷增加和類型的逐漸豐富，衛(wèi)星組成星座協(xié)同觀測能力不斷增強(qiáng)，影像數(shù)據(jù)能做到當(dāng)日獲取、處理、質(zhì)檢、分發(fā)，遙感數(shù)據(jù)涵蓋了光學(xué)、高光譜、干涉雷達(dá)、激光測高和重力等類別，形成了多元化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品體系，首次實(shí)現(xiàn)了2米級衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)全國全覆蓋季度監(jiān)測。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測頻次增加、精度提升，不僅對新增建設(shè)用地變化的“早發(fā)現(xiàn)”提供了實(shí)時(shí)有效的支撐，而且將覆蓋全國的季度化常態(tài)監(jiān)測對象擴(kuò)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(shí)、全尺度的衛(wèi)星遙感監(jiān)測體系，已經(jīng)初步構(gòu)建。

紅樹林的遙感監(jiān)測是常態(tài)化監(jiān)測的一項(xiàng)重要內(nèi)容。從廣西防城港市一路北上到浙江省臺州市，2米國產(chǎn)衛(wèi)星影像覆蓋了我國沿海121個(gè)區(qū)縣的紅樹林地塊。

“哪里增加了，哪里因?yàn)榕盼叟艔U萎縮了，或者是養(yǎng)殖占用了，衛(wèi)星看得一清二楚。”自然資源部國土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心(以下簡稱衛(wèi)星中心)資源調(diào)查監(jiān)測部主要負(fù)責(zé)人尤淑撐介紹，紅樹林的全面監(jiān)測能夠準(zhǔn)確掌握我國紅樹林的現(xiàn)狀和變化情況，為紅樹林的保護(hù)、生態(tài)修復(fù)提供動態(tài)的監(jiān)管評估。在紅樹林監(jiān)測的基礎(chǔ)上，衛(wèi)星中心正在積極推進(jìn)全國濕地遙感監(jiān)測技術(shù)體系建設(shè)。

全國三級以上河流及其關(guān)聯(lián)水庫、1平方公里以上湖泊地表水的變化狀況，我國也在進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。同時(shí)，全要素監(jiān)測任務(wù)還將冰川也納入其中。

“以往只能監(jiān)測到面積，然而對冰川來說，面積變大不意味著儲量增多。現(xiàn)在我們結(jié)合高分7號等立體測繪衛(wèi)星，對冰川體積和儲量變化進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果更精準(zhǔn)了。”尤淑撐表示，冰川監(jiān)測是衛(wèi)星中心對多元衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用的一個(gè)典范。

隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，優(yōu)質(zhì)耕地“非糧化”趨勢加劇，威脅我國糧食安全。對此，衛(wèi)星中心今年開始探索開展耕地“非糧化”遙感監(jiān)測。根據(jù)農(nóng)作物的作物熟制、物候特征和種植制度等信息，通過長時(shí)序的監(jiān)測，建立基于玉米、小麥、水稻、大豆等不同農(nóng)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(gè)種植類型信息，對全國耕地進(jìn)行“非糧化”監(jiān)測分析。

為了更好地滿足新時(shí)期自然資源管理對各類遙感信息產(chǎn)品的需求，衛(wèi)星中心積極開展技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)了自然資源常態(tài)化遙感監(jiān)測平臺，基于工作流方式實(shí)現(xiàn)影像自動優(yōu)選、監(jiān)測底圖數(shù)據(jù)增量式更新、監(jiān)測任務(wù)自動流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)模板化統(tǒng)計(jì)分析、信息自動入庫、標(biāo)準(zhǔn)信息產(chǎn)品及監(jiān)測日報(bào)、月報(bào)、季報(bào)自動生成等功能，基本實(shí)現(xiàn)監(jiān)測全流程監(jiān)控和成果自動化流轉(zhuǎn)；首次實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的業(yè)務(wù)化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了2米分辨率影像變化信息的每日自動提取，每月數(shù)據(jù)處理面積約450萬平方公里，通過人機(jī)交互方式逐圖斑核實(shí)，顯著提高了監(jiān)測信息提取的效率，有效保障了各項(xiàng)遙感監(jiān)測工作。

適應(yīng)時(shí)代之需，開展數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體監(jiān)測

是什么？在哪里？有多少？數(shù)量監(jiān)測只需要回答這3個(gè)簡單的問題。生態(tài)文明時(shí)代，要更進(jìn)一步了解山水林田湖草的存在狀態(tài)及變化趨勢。比如植被長勢如何？水質(zhì)是變好還是變壞？就必須開展質(zhì)量監(jiān)測，同時(shí)疊加長時(shí)間序列的觀測，綜合地理、氣候、經(jīng)濟(jì)、人文等因素，進(jìn)行生態(tài)狀況變化和生態(tài)系統(tǒng)功能分析等工作。這就是質(zhì)量、數(shù)量、生態(tài)三位一體的調(diào)查監(jiān)測。

衛(wèi)星中心生態(tài)調(diào)查監(jiān)測部主要負(fù)責(zé)人肖晨超介紹，自然生態(tài)遙感監(jiān)測是2019年剛開始的一項(xiàng)新任務(wù)。圍繞自然資源管理“質(zhì)量、生態(tài)”管控需求，他們綜合利用大幅寬多光譜衛(wèi)星的高重訪能力和高光譜衛(wèi)星的地物光譜探測能力，通過植被覆蓋度、葉面積指數(shù)和凈初級生產(chǎn)力(NPP)等指標(biāo)來監(jiān)測植被覆蓋空間分布及變化特征，針對不同生態(tài)功能區(qū)、典型流域或生態(tài)單元開展大范圍、長時(shí)序的宏觀監(jiān)測，同時(shí)通過疊加年際之間的變化，可有效獲取區(qū)域的植被生態(tài)狀況時(shí)空演變趨勢信息。

“從時(shí)間維度上看，每年七、八、九3個(gè)月，三江源地區(qū)的植被指數(shù)達(dá)到峰值；從空間分布上看，三江源地區(qū)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(guān)。”據(jù)肖晨超介紹，2013年以來，三江源地區(qū)植被生長季葉面積指數(shù)呈總體增長趨勢，一定程度上也反映出政策對自然生態(tài)的積極作用。

除了三江源之外，全國其他一些主要生態(tài)功能區(qū)植被生態(tài)狀況遙感監(jiān)測，長江經(jīng)濟(jì)帶重點(diǎn)湖庫水質(zhì)變化遙感監(jiān)測與趨勢分析等工作，也是去年生態(tài)監(jiān)測的重點(diǎn)任務(wù)。

高光譜遙感能夠獲取內(nèi)陸水體中各種物質(zhì)的光譜特征，可以反演葉綠素a、懸浮物、黃色物質(zhì)等3種典型的水質(zhì)參數(shù)，并進(jìn)一步獲取水體透明度、渾濁度、營養(yǎng)狀態(tài)級別等水質(zhì)要素參量，為衛(wèi)星監(jiān)測水質(zhì)創(chuàng)造了良好的技術(shù)條件。

借助多源衛(wèi)星聯(lián)合應(yīng)用在水質(zhì)參數(shù)反演方面的突出優(yōu)勢，衛(wèi)星中心對長江經(jīng)濟(jì)帶范圍內(nèi)水域面積大于25平方公里的主要湖庫開展了水質(zhì)監(jiān)測，包括洱海、撫仙湖、洞庭湖、鄱陽湖、千島湖、太湖等近50個(gè)湖庫的渾濁程度和富營養(yǎng)化程度，結(jié)果顯示情況不容樂觀，主要湖庫整體水質(zhì)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(fù)雜。為了詳細(xì)了解長江經(jīng)濟(jì)帶水資源的生態(tài)狀況，肖晨超他們調(diào)取了從2000年到2019年的監(jiān)測數(shù)據(jù)。“不僅是水質(zhì)，在大生態(tài)背景下，只有將時(shí)間的維度拉長，合理選取生態(tài)單元和監(jiān)測尺度，生態(tài)狀況變化分析才能有效開展。”

不僅如此，生態(tài)遙感監(jiān)測有時(shí)還需兼顧氣象、社會、經(jīng)濟(jì)、政策等方面的因素。肖晨超舉例：“衛(wèi)星遙感監(jiān)測顯示，某個(gè)地區(qū)的植被覆蓋率突然降低、植被長勢有退化趨勢，且部分生態(tài)空間轉(zhuǎn)換為農(nóng)業(yè)空間，此時(shí)需要結(jié)合氣象數(shù)據(jù)分析生態(tài)系統(tǒng)功能甚至價(jià)值的變化，并且盡可能探尋這些變化是氣候?qū)е隆⑷祟惢顒右蛩鼗蚴钦哂绊憽?rdquo;

“今年我們啟動黃河流域的生態(tài)調(diào)查監(jiān)測分析，將更多采用空間分辨率更高的衛(wèi)星遙感影像，對重點(diǎn)區(qū)域開展更加精細(xì)化的監(jiān)測，如此可以將宏觀與區(qū)域特點(diǎn)疊加分析，滿足不同場景的應(yīng)用需求。”

夯實(shí)主責(zé)主業(yè)根基，服務(wù)保障國土空間規(guī)劃、用途管制和重大工程重大戰(zhàn)略實(shí)施

科學(xué)繪就國土空間規(guī)劃“一張圖”，統(tǒng)籌國土空間保護(hù)、開發(fā)與利用，合理確定開發(fā)利用強(qiáng)度，科學(xué)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(wèi)星遙感技術(shù)來夯實(shí)基礎(chǔ)。

“比如支撐國土空間規(guī)劃，衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠從3個(gè)階段進(jìn)行服務(wù)保障。在規(guī)劃設(shè)計(jì)前期，衛(wèi)星遙感提供基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)作為規(guī)劃基礎(chǔ)；在規(guī)劃實(shí)施過程中，衛(wèi)星遙感可以對實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)管；規(guī)劃實(shí)施后，衛(wèi)星遙感可以對規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行宏觀的評估評價(jià)。”衛(wèi)星中心綜合調(diào)查監(jiān)測部高級工程師王光輝介紹，綜合調(diào)查監(jiān)測就是圍繞空間規(guī)劃、用途管制、綜合治理、重大戰(zhàn)略和工程等需求，在數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，結(jié)合社會、經(jīng)濟(jì)、文化、歷史及相關(guān)行業(yè)管理等數(shù)據(jù)，建立綜合分析評估評價(jià)模型，開展符合性分析、適宜性評估、綜合性評價(jià)等監(jiān)測與分析評估。

通過自然保護(hù)區(qū)的人類活動符合性分析，掌握全國各地自然保護(hù)區(qū)人類活動干擾情況，為保護(hù)區(qū)監(jiān)管提供依據(jù)；通過對風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電設(shè)施適宜性評估，為全國綠色能源設(shè)施布局提供參考；通過對全國新增建設(shè)用地的綜合性評價(jià)，挖掘重點(diǎn)城市發(fā)展態(tài)勢、分析全國經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局均衡狀況，為國家宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控提供決策支持——這些都是去年以來綜合調(diào)查監(jiān)測的主要任務(wù)。

“2019年，我們把整個(gè)長江經(jīng)濟(jì)帶的所有城市機(jī)場、運(yùn)動場、沿江化工廠、沿岸碼頭，通過衛(wèi)星遙感做了信息提取，將數(shù)據(jù)提供給部空間規(guī)劃局。”王光輝說，在長江經(jīng)濟(jì)帶數(shù)量和生態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過對地表溫度、植被覆蓋、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生產(chǎn)生活要素等多方面進(jìn)行綜合分析，全面揭示長江經(jīng)濟(jì)帶的自然、人文、經(jīng)濟(jì)的空間分布及時(shí)序演變過程和規(guī)律，為空間規(guī)劃以及長江經(jīng)濟(jì)帶高質(zhì)量發(fā)展作參考。

城市熱島效應(yīng)，也是城市發(fā)展的一個(gè)重要關(guān)注方向。利用熱紅外遙感影像數(shù)據(jù)，對武漢等30多個(gè)重點(diǎn)城市的熱島效應(yīng)實(shí)施監(jiān)測，通過長時(shí)序的動態(tài)分析，掌握城市熱島效應(yīng)演變過程，分析原因，并結(jié)合植被指數(shù)、水體指數(shù)等，找出問題癥結(jié)。“利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測，可以找出以前規(guī)劃存在的問題，提供給新一輪的國土空間規(guī)劃來解決。”王光輝說。

“利用光學(xué)、熱紅外遙感影像開展鋼鐵、煤炭等去產(chǎn)能季度遙感監(jiān)測，通過構(gòu)建全國鋼鐵企業(yè)本底數(shù)據(jù)庫，監(jiān)測企業(yè)內(nèi)部設(shè)施變化以及生產(chǎn)狀況，可以為有關(guān)部門全面掌握我國鋼鐵企業(yè)數(shù)量及產(chǎn)能變化情況提供重要數(shù)據(jù)和技術(shù)支持。此外，化工圍江等國家重大工程遙感監(jiān)測與分析，以及貴州六盤水滑坡、青海鹽湖水位上漲等應(yīng)急監(jiān)測，都是自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測監(jiān)管服務(wù)體系建設(shè)、保障服務(wù)國家重大專項(xiàng)工程監(jiān)測的重要成果。”王光輝說。

受新冠肺炎疫情影響，“復(fù)工復(fù)產(chǎn)”成為今年上半年的一個(gè)關(guān)鍵詞。同樣利用熱紅外遙感影像，衛(wèi)星中心對51個(gè)國家級經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測分析，2月下旬就看到多個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)逐漸恢復(fù)“熱度”。

一年多來，自然資源衛(wèi)星遙感應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了良好的開局破題，但要更好地支撐自然資源管理能力現(xiàn)代化，還需練好“答難題、解新題”的硬功夫。