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(dòng)態(tài)變化？對(duì)衛(wèi)星遙感來(lái)說(shuō)，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(cè)，我國(guó)遙感調(diào)查監(jiān)測(cè)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(cè)、確權(quán)登記、所有者權(quán)益、開(kāi)發(fā)利用、國(guó)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(guó)家重大專項(xiàng)工程建設(shè)。一年多來(lái)，自然資源衛(wèi)星遙感應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了良好的開(kāi)局，破題自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)監(jiān)管。

摸清資源家底，構(gòu)建山水林田湖草全要素監(jiān)測(cè)體系

數(shù)量監(jiān)測(cè)，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(cè)以建設(shè)用地監(jiān)測(cè)為主，進(jìn)行年度監(jiān)測(cè)。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(cè)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(cè)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(jí)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)全國(guó)全覆蓋季度監(jiān)測(cè)。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)頻次增加、精度提升，不僅對(duì)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(guó)的季度化常態(tài)監(jiān)測(cè)對(duì)象擴(kuò)展到耕地、森林、濕地、水域、紅樹(shù)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(cè)體系，已經(jīng)初步構(gòu)建。

紅樹(shù)林的遙感監(jiān)測(cè)是常態(tài)化監(jiān)測(cè)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(tái)州市，2米國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星影像覆蓋了我國(guó)沿海121個(gè)區(qū)縣的紅樹(shù)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(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心(以下簡(jiǎn)稱衛(wèi)星中心)資源調(diào)查監(jiān)測(cè)部主要負(fù)責(zé)人尤淑撐介紹，紅樹(shù)林的全面監(jiān)測(cè)能夠準(zhǔn)確掌握我國(guó)紅樹(shù)林的現(xiàn)狀和變化情況，為紅樹(shù)林的保護(hù)、生態(tài)修復(fù)提供動(dòng)態(tài)的監(jiān)管評(píng)估。在紅樹(shù)林監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，衛(wèi)星中心正在積極推進(jìn)全國(guó)濕地遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)體系建設(shè)。

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

“以往只能監(jiān)測(cè)到面積，然而對(duì)冰川來(lái)說(shuō)，面積變大不意味著儲(chǔ)量增多?，F(xiàn)在我們結(jié)合高分7號(hào)等立體測(cè)繪衛(wèi)星，對(duì)冰川體積和儲(chǔ)量變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果更精準(zhǔn)了。”尤淑撐表示，冰川監(jiān)測(cè)是衛(wèi)星中心對(duì)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(shì)加劇，威脅我國(guó)糧食安全。對(duì)此，衛(wèi)星中心今年開(kāi)始探索開(kāi)展耕地“非糧化”遙感監(jiān)測(cè)。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(guò)長(zhǎng)時(shí)序的監(jiān)測(cè)，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(duì)全國(guó)耕地進(jìn)行“非糧化”監(jiān)測(cè)分析。

為了更好地滿足新時(shí)期自然資源管理對(duì)各類遙感信息產(chǎn)品的需求，衛(wèi)星中心積極開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)了自然資源常態(tài)化遙感監(jiān)測(cè)平臺(tái)，基于工作流方式實(shí)現(xiàn)影像自動(dòng)優(yōu)選、監(jiān)測(cè)底圖數(shù)據(jù)增量式更新、監(jiān)測(cè)任務(wù)自動(dòng)流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)模板化統(tǒng)計(jì)分析、信息自動(dòng)入庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)信息產(chǎn)品及監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)自動(dòng)生成等功能，基本實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)全流程監(jiān)控和成果自動(dòng)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(dòng)提取，每月數(shù)據(jù)處理面積約450萬(wàn)平方公里，通過(guò)人機(jī)交互方式逐圖斑核實(shí)，顯著提高了監(jiān)測(cè)信息提取的效率，有效保障了各項(xiàng)遙感監(jiān)測(cè)工作。

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

是什么？在哪里？有多少？數(shù)量監(jiān)測(cè)只需要回答這3個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)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(shì)。比如植被長(zhǎng)勢(shì)如何？水質(zhì)是變好還是變壞？就必須開(kāi)展質(zhì)量監(jiān)測(cè)，同時(shí)疊加長(zhǎng)時(shí)間序列的觀測(cè)，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(cè)。

衛(wèi)星中心生態(tài)調(diào)查監(jiān)測(cè)部主要負(fù)責(zé)人肖晨超介紹，自然生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)是2019年剛開(kāi)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(cè)能力，通過(guò)植被覆蓋度、葉面積指數(shù)和凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)等指標(biāo)來(lái)監(jiān)測(cè)植被覆蓋空間分布及變化特征，針對(duì)不同生態(tài)功能區(qū)、典型流域或生態(tài)單元開(kāi)展大范圍、長(zhǎng)時(shí)序的宏觀監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過(guò)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(shì)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(lái)，三江源地區(qū)植被生長(zhǎng)季葉面積指數(shù)呈總體增長(zhǎng)趨勢(shì)，一定程度上也反映出政策對(duì)自然生態(tài)的積極作用。

除了三江源之外，全國(guó)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(cè)，長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶重點(diǎn)湖庫(kù)水質(zhì)變化遙感監(jiān)測(cè)與趨勢(shì)分析等工作，也是去年生態(tài)監(jiān)測(cè)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(yíng)養(yǎng)狀態(tài)級(jí)別等水質(zhì)要素參量，為衛(wèi)星監(jiān)測(cè)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(shì)，衛(wèi)星中心對(duì)長(zhǎng)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(kù)開(kāi)展了水質(zhì)監(jiān)測(cè)，包括洱海、撫仙湖、洞庭湖、鄱陽(yáng)湖、千島湖、太湖等近50個(gè)湖庫(kù)的渾濁程度和富營(yíng)養(yǎng)化程度，結(jié)果顯示情況不容樂(lè)觀，主要湖庫(kù)整體水質(zhì)有待改善。

長(zhǎng)江流域大小湖庫(kù)星羅棋布，水域豐富，水文格局復(fù)雜。為了詳細(xì)了解長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)，合理選取生態(tài)單元和監(jiān)測(cè)尺度，生態(tài)狀況變化分析才能有效開(kāi)展。”

不僅如此，生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)有時(shí)還需兼顧氣象、社會(huì)、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(cè)顯示，某個(gè)地區(qū)的植被覆蓋率突然降低、植被長(zhǎng)勢(shì)有退化趨勢(shì)，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?dòng)因素或是政策影響。”

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

夯實(shí)主責(zé)主業(yè)根基，服務(wù)保障國(guó)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(guó)土空間規(guī)劃“一張圖”，統(tǒng)籌國(guó)土空間保護(hù)、開(kāi)發(fā)與利用，合理確定開(kāi)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(lái)夯實(shí)基礎(chǔ)。

“比如支撐國(guó)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(guò)程中，衛(wèi)星遙感可以對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)管；規(guī)劃實(shí)施后，衛(wèi)星遙感可以對(duì)規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行宏觀的評(píng)估評(píng)價(jià)。”衛(wèi)星中心綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)部高級(jí)工程師王光輝介紹，綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)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(cè)的基礎(chǔ)上，結(jié)合社會(huì)、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(píng)估評(píng)價(jià)模型，開(kāi)展符合性分析、適宜性評(píng)估、綜合性評(píng)價(jià)等監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估。

通過(guò)自然保護(hù)區(qū)的人類活動(dòng)符合性分析，掌握全國(guó)各地自然保護(hù)區(qū)人類活動(dòng)干擾情況，為保護(hù)區(qū)監(jiān)管提供依據(jù)；通過(guò)對(duì)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電設(shè)施適宜性評(píng)估，為全國(guó)綠色能源設(shè)施布局提供參考；通過(guò)對(duì)全國(guó)新增建設(shè)用地的綜合性評(píng)價(jià)，挖掘重點(diǎn)城市發(fā)展態(tài)勢(shì)、分析全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局均衡狀況，為國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控提供決策支持——這些都是去年以來(lái)綜合調(diào)查監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)。

“2019年，我們把整個(gè)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的所有城市機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、沿江化工廠、沿岸碼頭，通過(guò)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(shuō)，在長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶數(shù)量和生態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)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(zhǎng)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(guò)程和規(guī)律，為空間規(guī)劃以及長(zhǎng)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(duì)武漢等30多個(gè)重點(diǎn)城市的熱島效應(yīng)實(shí)施監(jiān)測(cè)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)序的動(dòng)態(tài)分析，掌握城市熱島效應(yīng)演變過(guò)程，分析原因，并結(jié)合植被指數(shù)、水體指數(shù)等，找出問(wèn)題癥結(jié)。“利用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)，可以找出以前規(guī)劃存在的問(wèn)題，提供給新一輪的國(guó)土空間規(guī)劃來(lái)解決。”王光輝說(shuō)。

“利用光學(xué)、熱紅外遙感影像開(kāi)展鋼鐵、煤炭等去產(chǎn)能季度遙感監(jiān)測(cè)，通過(guò)構(gòu)建全國(guó)鋼鐵企業(yè)本底數(shù)據(jù)庫(kù)，監(jiān)測(cè)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(guó)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(guó)家重大工程遙感監(jiān)測(cè)與分析，以及貴州六盤(pán)水滑坡、青海鹽湖水位上漲等應(yīng)急監(jiān)測(cè)，都是自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)監(jiān)管服務(wù)體系建設(shè)、保障服務(wù)國(guó)家重大專項(xiàng)工程監(jiān)測(cè)的重要成果。”王光輝說(shuō)。

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(duì)51個(gè)國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，2月下旬就看到多個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)逐漸恢復(fù)“熱度”。

一年多來(lái)，自然資源衛(wèi)星遙感應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了良好的開(kāi)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。