徐雯佳

(1.河北省水文工程地質(zhì)勘查院,石家莊050021；2.河北省遙感中心,石家莊050021)

1 引言

遙感技術(shù)具有大面積同步觀測(cè)、實(shí)時(shí)、連續(xù)、客觀等優(yōu)點(diǎn)，是一種長(zhǎng)期快速獲取信息的有效手段。近二十年來(lái)，我國(guó)航天遙感事業(yè)迅猛發(fā)展，截至2020年底，中國(guó)在軌衛(wèi)星總數(shù)已經(jīng)超過(guò)200 顆，排名世界第二，僅次于美國(guó)。氣象系列衛(wèi)星、資源系列衛(wèi)星、海洋系列衛(wèi)星、環(huán)境減災(zāi)系列衛(wèi)星、高分系列衛(wèi)星等遙感衛(wèi)星的成功發(fā)射，使我國(guó)衛(wèi)星遙感實(shí)現(xiàn)了高空間分辨率、高時(shí)間分辨率、高光譜分辨率、多模式雷達(dá)影像的有機(jī)結(jié)合，形成了全天候、全天時(shí)、全球覆蓋的對(duì)地觀測(cè)能力[1]。與航天遙感相比，以無(wú)人機(jī)遙感為代表的航空遙感發(fā)展也毫不遜色。無(wú)人機(jī)遙感具有全天時(shí)、實(shí)時(shí)化、高分辨率、靈活機(jī)動(dòng)、高性?xún)r(jià)比等優(yōu)勢(shì)[2]，可以很容易地獲取厘米級(jí)甚至更高分辨率的地面信息，在低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了空間和時(shí)間的辯證統(tǒng)一，與衛(wèi)星遙感形成了互補(bǔ)[3]。此外，以高塔、車(chē)、船等為平臺(tái)的地面遙感發(fā)展也非常迅速，比如車(chē)載激光雷達(dá)、地面便攜式光譜測(cè)量等的應(yīng)用也越來(lái)越廣。

將天基、空基和地基等多元感知系統(tǒng)進(jìn)行集成，當(dāng)代遙感技術(shù)已具備了“天空地”一體化的立體感知能力，呈現(xiàn)大數(shù)據(jù)特征，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮的作用越來(lái)越強(qiáng)。眾多遙感產(chǎn)品和技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自然資源、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)牧業(yè)、氣象、水利、應(yīng)急、城建、交通、旅游等多領(lǐng)域，成為了政府部門(mén)開(kāi)展業(yè)務(wù)工作的重要支撐手段。本文以張家口市為例，以服務(wù)自然資源開(kāi)發(fā)與監(jiān)管、生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)管理、防災(zāi)減災(zāi)、旅游資源開(kāi)發(fā)為研究對(duì)象，分析介紹了遙感技術(shù)在支撐地方政府管理中的作用。

2 張家口市概況

張家口市地處河北省西北部，東臨首都北京、西連煤都大同、北靠?jī)?nèi)蒙古高原，南接華北平原，總面積3.68 萬(wàn)平方公里，總?cè)丝?60 萬(wàn)。市轄10 個(gè)縣（張北、康保、沽源、尚義、蔚縣、陽(yáng)原、懷安、懷來(lái)、涿鹿、赤城），6 個(gè)區(qū)（橋東、橋西、宣化、下花園、萬(wàn)全、崇禮），2 個(gè)管理區(qū)（察北、塞北），1 個(gè)高新區(qū)。地勢(shì)西北高、東南低，陰山山脈橫貫中部，將張家口市劃分為壩上、壩下兩大部分。境內(nèi)洋河、桑干河橫貫東西，匯入官?gòu)d水庫(kù)。屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，多年平均水資源總量為17.99 億m3。擁有較豐富的能源資源、森林資源、礦產(chǎn)資源、滑雪資源。區(qū)位交通優(yōu)越，是京津冀（環(huán)渤海）經(jīng)濟(jì)圈和冀晉蒙（外長(zhǎng)城）經(jīng)濟(jì)圈的交匯點(diǎn)。

3 遙感在政府管理中的應(yīng)用

3.1 在自然資源管理中的應(yīng)用

“十四五”時(shí)期，全力做好資源要素保障、強(qiáng)化生態(tài)支撐，修改完善國(guó)土空間規(guī)劃，扎實(shí)做好耕地保護(hù)、礦山綜合治理、農(nóng)村亂占耕地建房清理規(guī)范等工作，助力經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，推進(jìn)自然資源治理體系和治理能力現(xiàn)代化是張家口自然資源管理的重點(diǎn)工作。應(yīng)用高分遙感數(shù)據(jù)，開(kāi)展自然資源與土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)、綠色能源調(diào)查、國(guó)土生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)、地質(zhì)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)等，可為地方自然資源監(jiān)管、國(guó)土空間優(yōu)化管理、國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)、自然資源高效利用、自然資源治理等提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

在自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)方面，充分發(fā)揮現(xiàn)代國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星遙感的“三高”優(yōu)勢(shì)，能夠快速、客觀、準(zhǔn)確獲取山水林田湖草沙等自然資源的分布現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)變化，為地方政府統(tǒng)籌開(kāi)發(fā)與利用自然資源提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

在土地利用調(diào)查監(jiān)測(cè)方面，利用高分衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合其他土地調(diào)查數(shù)據(jù)資料，按照土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展相關(guān)土地利用調(diào)查與核查工作，可全面詳細(xì)掌握全市土地利用變化情況，實(shí)現(xiàn)支撐土地資源監(jiān)管，為建設(shè)用地批后監(jiān)管、耕地目標(biāo)責(zé)任考核、土地執(zhí)法督察等相關(guān)工作提供客觀依據(jù)，服務(wù)節(jié)約集約用地和耕地保護(hù)。

在礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境監(jiān)測(cè)方面，利用多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，可查明礦山開(kāi)發(fā)占地、礦山環(huán)境恢復(fù)治理和礦山地質(zhì)災(zāi)害的變化情況、表現(xiàn)特征及變化趨勢(shì)，為管理部門(mén)準(zhǔn)確摸清礦山環(huán)境底數(shù)、及時(shí)掌握礦山環(huán)境動(dòng)態(tài)變化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為推動(dòng)露天礦山污染持續(xù)整治提供決策依據(jù)。

在綠色能源開(kāi)發(fā)方面，張家口有豐富的風(fēng)能資源、太陽(yáng)能資源和地?zé)豳Y源。利用可見(jiàn)光遙感和紅外遙感技術(shù)，結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，開(kāi)展太陽(yáng)能遙感監(jiān)測(cè)和風(fēng)能數(shù)值模擬，掌握風(fēng)能太陽(yáng)能資源分布狀況，估算風(fēng)能太陽(yáng)能的資源總量。利用熱紅外遙感技術(shù)，通過(guò)提取地表溫度的熱異常點(diǎn)開(kāi)展地?zé)豳Y源調(diào)查，獲取地?zé)豳Y源的分布狀況。監(jiān)測(cè)成果可為合理科學(xué)地進(jìn)行風(fēng)能資源、太陽(yáng)能資源和地?zé)豳Y源等綠色能源區(qū)劃和開(kāi)發(fā)利用提供支撐。

在國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)從項(xiàng)目申報(bào)、審批、工程部署、施工、竣工及驗(yàn)收、治理效果的國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目全過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)，真實(shí)反映治理進(jìn)展及效果，并輔助工程申報(bào)、審批與績(jī)效評(píng)價(jià)等工作。

在地質(zhì)環(huán)境調(diào)查監(jiān)測(cè)方面，基于遙感影像，可以直觀的識(shí)別出滑坡、崩塌、泥石流、采煤區(qū)的采空塌陷等災(zāi)害體及其影響范圍、發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境等，為地質(zhì)災(zāi)害防治及處置提供決策支持；通過(guò)提取地貌、第四系、荒漠化、沙漠化、濕地、草場(chǎng)、林地等生態(tài)地質(zhì)環(huán)境因子，評(píng)價(jià)生態(tài)地質(zhì)環(huán)境狀況，為地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與管理提供輔助信息；對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)、地下水資源開(kāi)采等原因造成的地面沉降進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為地面沉降防治和應(yīng)對(duì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

張家口生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，正在著力打造“京津后花園”。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量事關(guān)張家口經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。應(yīng)用遙感技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取水環(huán)境、大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等變化信息可為生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。

在水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，張家口水體均為內(nèi)陸水體，水域面積相對(duì)小且污染類(lèi)型多樣，需要應(yīng)用哨兵二號(hào)、高分五號(hào)等具有較高光譜分辨率和空間分辨率的遙感影像。通過(guò)建立水質(zhì)定量反演算法，測(cè)定葉綠素a、懸浮物、可溶性有機(jī)物、水溫、透明度等環(huán)境要素來(lái)反映水體的質(zhì)量[4]。

在大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以實(shí)時(shí)獲取PM2.5、PM10 等大氣污染物的空間分布和變化過(guò)程，動(dòng)態(tài)監(jiān)控沙塵、秸稈焚燒等大氣污染來(lái)源，為防治霧霾提供重要依據(jù)；還可以實(shí)現(xiàn)氣溶膠、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷等氣體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為大氣污染防治提供決策依據(jù)[5]。

在生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)方面，利用多源遙感信息，以宣化區(qū)、蔚縣、陽(yáng)原縣、懷安縣、萬(wàn)全區(qū)、懷來(lái)縣、涿鹿縣、赤城縣、崇禮區(qū)等重要生態(tài)功能區(qū)，小五臺(tái)山自然保護(hù)區(qū)、大海陀自然保護(hù)區(qū)等國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，壩上農(nóng)牧交錯(cuò)帶，壩上生態(tài)脆弱區(qū)等區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，開(kāi)展土地利用/土地覆被分布現(xiàn)狀與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，為政府嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線(xiàn)、修復(fù)治理生態(tài)環(huán)境、保護(hù)管理重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)、監(jiān)督管理自然保護(hù)地提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.3 在農(nóng)牧業(yè)中的應(yīng)用

張家口市已經(jīng)初步形成了畜牧、葡萄、無(wú)公害蔬菜、脫毒馬鈴薯、杏扁、專(zhuān)用玉米、食用菌、奶業(yè)八大特色主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和50 個(gè)縣級(jí)區(qū)域特色產(chǎn)業(yè)，各類(lèi)農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)化程度逐步提高。農(nóng)牧業(yè)是張家口經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一。利用遙感技術(shù)，能夠客觀、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、長(zhǎng)期獲取作物的分布、類(lèi)型、長(zhǎng)勢(shì)、田間作業(yè)等信息，應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)資源調(diào)查、作物估產(chǎn)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)管理等，為農(nóng)牧業(yè)管理部門(mén)確保糧食安全、優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、布局特色產(chǎn)業(yè)、災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)等提供技術(shù)支撐。

在農(nóng)牧業(yè)資源調(diào)查方面，可采用作物物候的時(shí)序NDVI 和面向?qū)ο蠓诸?lèi)等方法，進(jìn)行作物識(shí)別，掌握主要作物種類(lèi)與分布狀況，估算作物面積，分析張家口主要糧食作物、重要經(jīng)濟(jì)作物、牧草作物等的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化[6]。

在作物估產(chǎn)方面，通過(guò)反演植被指數(shù)、葉面積指數(shù)和葉綠素密度等能反映作物生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)，估算農(nóng)作物產(chǎn)量和牧草作物產(chǎn)量。

在災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面，利用災(zāi)情發(fā)生前后的遙感數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)比分析兩種時(shí)期作物生長(zhǎng)指數(shù)、植被指數(shù)、土壤水分、作物溫度等參數(shù)的差異，掌握作物病蟲(chóng)害、干旱、洪澇、低溫冷凍等災(zāi)害情況。

在精準(zhǔn)管理方面，遙感可為精準(zhǔn)農(nóng)牧業(yè)提供兩類(lèi)空間分布信息。一類(lèi)是基礎(chǔ)信息，包括基礎(chǔ)設(shè)施、地塊分布及土壤肥力狀況等信息；另一類(lèi)是時(shí)空動(dòng)態(tài)變化信息，包括作物產(chǎn)量、土壤熵情、作物養(yǎng)分狀況、病蟲(chóng)害的發(fā)生發(fā)展?fàn)顩r、雜草的生長(zhǎng)狀況以及作物物候等信息。

3.4 在應(yīng)急管理中的應(yīng)用

遙感技術(shù)在應(yīng)急管理中的主要服務(wù)對(duì)象包括森林草原火災(zāi)、水災(zāi)、旱災(zāi)、地質(zhì)災(zāi)害、地震等主要災(zāi)害種類(lèi)及其風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警，以及安全生產(chǎn)領(lǐng)域事故（尾礦庫(kù)、?；┑取７?wù)模式主要有常規(guī)監(jiān)測(cè)和應(yīng)急監(jiān)測(cè)[7]。

常規(guī)監(jiān)測(cè)是在災(zāi)害事件未發(fā)生之前，利用穩(wěn)定的資源系列、高分系列、環(huán)境減災(zāi)系列等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)開(kāi)展全域巡查，以及災(zāi)害特征參數(shù)的監(jiān)測(cè)與分析，為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、預(yù)警預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)支撐，例如森林與草原煙火、地質(zhì)災(zāi)害、干旱等，尤其是對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)重點(diǎn)目標(biāo)的日常持續(xù)監(jiān)測(cè)。張家口市森林草原資源豐富，在春季、秋季、冬季等火災(zāi)易發(fā)季，需重視火災(zāi)的常規(guī)遙感監(jiān)測(cè)。此外，該市地貌類(lèi)型豐富，地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)多，分布面積廣，在汛期需重視地質(zhì)災(zāi)害的遙感日常排查。

應(yīng)急監(jiān)測(cè)是在災(zāi)害事件發(fā)生后，快速采集相關(guān)衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并根據(jù)災(zāi)情部署無(wú)人機(jī)、地面監(jiān)控車(chē)等將災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)及衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送后臺(tái)指揮中心，為應(yīng)急救助決策和恢復(fù)重建方案的制定提供數(shù)據(jù)支持；開(kāi)展災(zāi)害快速制圖、災(zāi)害影響范圍、災(zāi)害損失評(píng)估等為應(yīng)急救助和恢復(fù)重建方案的制定提供支撐。

3.5 在旅游資源開(kāi)發(fā)利用中的應(yīng)用

張家口市擁有獨(dú)特的地理環(huán)境和濃郁的塞外風(fēng)情，旅游資源豐富。遙感技術(shù)在旅游資源調(diào)查、旅游資源探索和拓展、旅游地圖和導(dǎo)游圖編制等方面擁有廣泛應(yīng)用[8]，可為旅游管理部門(mén)開(kāi)展旅游資源普查、監(jiān)測(cè)、開(kāi)發(fā)、規(guī)劃和保護(hù)等提供支撐。

在旅游資源調(diào)查監(jiān)測(cè)方面，根據(jù)遙感多波段信息的差異，分類(lèi)識(shí)別不同的旅游資源類(lèi)型，進(jìn)行各資源的數(shù)量、質(zhì)量和分布特征的分析評(píng)價(jià)，為旅游資源保護(hù)和合理開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。尤其是，張家口市具備豐富的滑雪資源，并且鄰近北京，為2022冬奧會(huì)舉辦城市之一。在滑雪資源遙感監(jiān)測(cè)中，應(yīng)充分利用遙感優(yōu)勢(shì)，對(duì)重點(diǎn)滑雪場(chǎng)的積雪厚度以及周?chē)h(huán)境進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，關(guān)注滑雪場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化，為養(yǎng)護(hù)奧運(yùn)場(chǎng)地提供依據(jù)，以確保冬奧會(huì)滑雪運(yùn)動(dòng)的順利開(kāi)展。

在旅游資源探索和拓展方面，高空間分辨率遙感影像可直觀、全面、清晰獲取地物的色調(diào)、大小、形狀、紋理、陰影、結(jié)構(gòu)等信息，便于發(fā)現(xiàn)和拓展新的旅游資源[9]。

在編制旅游地圖和導(dǎo)游圖方面，遙感影像具有豐富的光譜信息、空間信息和紋理信息，以遙感影像為背景的地圖圖面清晰易懂，色彩鮮明，旅游者能從圖上迅速而準(zhǔn)確地判定所在位置，并直觀掌握景點(diǎn)的整體情況。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)二十多年的發(fā)展，我國(guó)遙感數(shù)據(jù)類(lèi)型數(shù)量日益增多且成體系化發(fā)展，“天空地”立體遙感監(jiān)測(cè)為地方政府管理提供了長(zhǎng)期、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)服務(wù)。而隨著遙感大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，為實(shí)現(xiàn)海量遙感數(shù)據(jù)的快速處理分析和深度挖掘應(yīng)用，遙感與大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)融合發(fā)展已成為了遙感應(yīng)用智能升級(jí)的重大方向。遙感大數(shù)據(jù)與人工智能融合技術(shù)，可使遙感技術(shù)應(yīng)用由信息獲取端向信息深加工端轉(zhuǎn)移，實(shí)現(xiàn)全面的、精準(zhǔn)的、高效的、智能的數(shù)據(jù)服務(wù)，為地方政府精確決策、精準(zhǔn)治理、精細(xì)管理提供全方位的技術(shù)支撐，助力地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展及現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系建設(shè)。