宋松森
(包頭市自然資源與規(guī)劃信息中心,內(nèi)蒙古 包頭 014010)
伴隨著科學技術的不斷提升,我國衛(wèi)星監(jiān)測體系持續(xù)向好發(fā)展,目前,資源、高分等系列在軌民用衛(wèi)星不斷成熟完善,吉林、高景等商業(yè)衛(wèi)星的投入使用,進一步提升了衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取能力及獲取質(zhì)量,夜光衛(wèi)星、SAR等各類用途衛(wèi)星不斷豐富,衛(wèi)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(wèi)星、衛(wèi)星虛擬組網(wǎng)及各類小衛(wèi)星群的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)接入業(yè)務系統(tǒng)使各類衛(wèi)星應用數(shù)據(jù)的應用更加便捷化。在衛(wèi)星監(jiān)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(yè)上發(fā)揮相應的作用。在以上基礎上,利用各類遙感監(jiān)測手段,對自然資源監(jiān)測監(jiān)管進行全天候、無人化、精細化管理成為一種高效、節(jié)約、精準的自然資源管理方式。
自然資源監(jiān)測監(jiān)管是一項自然資源日常管理業(yè)務,具體由各自然資源所負責,傳統(tǒng)手段由基層工作人員,通過巡查、執(zhí)法等形式發(fā)現(xiàn)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(zhí)法人員、車輛不足等問題。同時,傳統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)察手段周期相對較長,發(fā)現(xiàn)問題不夠及時,對違法行為不能有效制止,對監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的問題不能及時研判。大量人力、物力的投入,使得監(jiān)測監(jiān)管工作成本居高不下,而所產(chǎn)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(yōu)勢。伴隨著我國國產(chǎn)遙感技術的發(fā)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(jiān)測監(jiān)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(jiān)測監(jiān)管對象的光譜及應用特征,對研究遙感技術在自然資源監(jiān)測監(jiān)管領域的應用場景和應用效益具有重要意義。
2.1.1 違法建筑監(jiān)測。通過AI、圖像識別與提取等技術,對一定周期內(nèi),建筑物變化區(qū)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(yè)務數(shù)據(jù),對未履行相關手續(xù)的疑似建設行為提出預警。同時,可結合規(guī)劃審批數(shù)據(jù),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(fā)給基層執(zhí)法人員進行研判,必要時進行現(xiàn)場核實。
2.1.2 土地閑置監(jiān)測。通過與審批系統(tǒng)聯(lián)動,以審批所形成土地供應數(shù)據(jù)的范圍作為關注點,對目標地塊,參照違法建筑監(jiān)測,結合人工智能技術,進行提取監(jiān)測,對建筑物邊界范圍進行前后比對,在供應后一定時期內(nèi)若未進行建設或未監(jiān)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(shù)據(jù)庫。
2.1.3 礦山私挖盜采監(jiān)測。私挖盜采行為多具備夜間作業(yè)、需要大型工程設備、主要分布在山區(qū)等礦產(chǎn)資源集中的區(qū)域等特點。結合以上特點,對重點監(jiān)控區(qū)域,進行礦山私挖盜采監(jiān)測,在生產(chǎn)環(huán)節(jié),可采用熱紅外、夜光等遙感手段進行監(jiān)測;在運輸領域可對車輛運行軌跡進行有效監(jiān)控,從而為打擊私挖盜采行為提供線索和證據(jù)。
2.2.1 耕地非農(nóng)化。結合高分辨率衛(wèi)星遙感影像,利用建筑物提取等技術,對基本農(nóng)田內(nèi)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(shù)據(jù)進行后臺比對,篩選出破壞耕地行為。對設施農(nóng)用地進行年度、月度周期性監(jiān)測監(jiān)控。通過無人值守的方式進行變化監(jiān)測。
2.2.2 耕地非糧化。結合高分辨率遙感影像、高光譜衛(wèi)星等數(shù)據(jù),尤其“紅邊”波段遙感數(shù)據(jù),結合農(nóng)作物波譜特征對農(nóng)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(nèi)非糧化的具體區(qū)域、類型及面積,為耕地保護監(jiān)督工作提供直接數(shù)據(jù)支撐。
2.2.3 產(chǎn)能動態(tài)評估核算。結合各類定標數(shù)據(jù),利用高光譜數(shù)據(jù),實現(xiàn)對指定作物的產(chǎn)能進行動態(tài)監(jiān)測,為農(nóng)用地分等提供動態(tài)的評估數(shù)據(jù)。
2.3.1 生產(chǎn)活動監(jiān)測。對自然保護區(qū)范圍內(nèi)的生產(chǎn)活動,通過可見光、熱紅外、夜光等手段,結合AI技術,進行生產(chǎn)器械、車輛等圖像的深度學習,從而實現(xiàn)疑似生產(chǎn)活動的監(jiān)測,并記錄其活動位置進行預警。
2.3.2 生態(tài)破壞監(jiān)測。利用SAR雷達等手段,對自然保護區(qū)內(nèi)的山體破壞,人類生產(chǎn)活動造成的滑坡、塌方以及沙坑等進行監(jiān)測。發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)問題的及時性。
2.3.3 荒漠化趨勢監(jiān)測。結合可見光、高光譜等多種類型的遙感數(shù)據(jù),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(shù)據(jù)支撐。
對關注度比較高的收儲、拆遷、建設等重點區(qū)域范圍,提供月度高分辨率遙感影像。為業(yè)務會審、土地儲備相關會議提供動態(tài)影像支撐,能夠直觀地反映重點項目區(qū)域周邊配套、區(qū)位以及土地縣城情況,從而實現(xiàn)對決策分析的支撐。
按季度提供高分辨率衛(wèi)星影像(如高景系列),為日常各類自然資源管理(如:不動產(chǎn)指認、業(yè)務圖件制作等)業(yè)務提供工作底圖。必要時可結合高分多模數(shù)據(jù),實現(xiàn)對城市建筑傾斜攝影。尤其是城市周邊工業(yè)園區(qū)等區(qū)域,可利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取的周期短、成本低等特點,生成衛(wèi)星傾斜攝影數(shù)據(jù),對城市重點區(qū)域的精細化建模進行補充完善,便于直觀反映城市內(nèi)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(nèi)容,為自然資源精細化管理提供支撐。
可以探索利用無人機等手段,實現(xiàn)對重點區(qū)域的巡邏,同時,通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習等人工智能技術,實現(xiàn)對工程設備、礦山機械、運輸車輛等目標的自動識別,實現(xiàn)對違法行為的早發(fā)現(xiàn)、早預警??纱钶d熱紅外監(jiān)測載具,實現(xiàn)對火源、熱源的監(jiān)測跟蹤。通過搭載激光LIDAR,實現(xiàn)對重點監(jiān)控范圍內(nèi)的礦山開采地形進行監(jiān)測。
高空攝像頭監(jiān)控可以在重點區(qū)域結合鐵塔搭載高空攝像頭,實現(xiàn)對大范圍違法行為的監(jiān)控。同時,結合GIS平臺,實現(xiàn)疑似違法行為發(fā)現(xiàn)坐標實時提取,同時與自然資源管理業(yè)務系統(tǒng)進行聯(lián)動,及時調(diào)閱審批數(shù)據(jù),分析是否具備相關審批手續(xù)、是否占用基本農(nóng)田、是否符合土地利用總體規(guī)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(jiān)測監(jiān)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(xiàn)對違法行為的網(wǎng)格化管理,建立監(jiān)控、指揮中心,實現(xiàn)24h不間斷、全方位監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)疑似違規(guī)行為,依法及時處置。
通過以上手段,可有效解決自然資源監(jiān)測監(jiān)管過程中面臨的車輛人員不足、效率不高的問題,提升執(zhí)法與監(jiān)測的自動化水平,縮短了發(fā)現(xiàn)周期,通過地基、空基、天基多種遙感監(jiān)測技術,根據(jù)監(jiān)測監(jiān)管對象的光譜及雷達特征,實現(xiàn)對違法行為的早發(fā)現(xiàn)、早制止。根據(jù)長期積累的遙感數(shù)據(jù),實現(xiàn)對土地利用、資源開發(fā)、城市演變等自然資源管理內(nèi)容的動態(tài)監(jiān)測,提升自然資源管理水平。