高分卫星在城市复工复产监测中的应用研究

摘  要：高分卫星已取代传统卫星成为我国对地观测系统中的有效途径，高分卫星具有全色、多光谱和红外光谱成像能力，同时具有较高的空间分辨率和高时间分辨率的光学遥感或雷达遥感。文章概述了高分卫星在复工复产监测中的应用研究，利用高分卫星采集的夜间亮灯影像数据，分析出京津冀地区的复工情况，对地方统筹推进经济恢复发挥了积极作用。同时对高分卫星在复产监测方面的应用进行了展望。

关键词：高分卫星;光谱分析;复工复产;研究分析

中图分类号：P237      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）06-0019-03

Abstract：High resolution satellite has become an effective way to replace the traditional satellite in the earth observation system of our country. High resolution satellite has the ability of panchromatic，multispectral and infrared spectral imaging，high spatial resolution and high time resolution optical remote sensing or radar remote sensing. This paper summarizes the application and research of high resolution satellite in the resumption of production monitoring，analyzes the resumption of production in Beijing，Tianjin and Hebei by using the image data collected by high resolution satellite at night，and looks forward to the application of high resolution satellite in the resumption of production monitoring.

Keywords：high resolution satellite;spectral analysis;resume production;research analysis

0  引  言

高分辨率对地观测系统重大专项（简称高分专项）是我国中长期科学和技术发展规划的16个重大科技专项之一。从高分一号卫星到高分七号卫星，高分卫星的数量在不断增加，高分卫星组成的对地观测系统的本领也越来越强。目前，我国已成功发射宽幅的高分一号高分卫星、亚米全色的高分二号卫星、具备1米雷达的高分三号卫星、具备同步凝视功能的高分四号卫星、高光谱观测的高分五号卫星、实现陆地应急监测的高分六号卫星、实现亚米立体测绘的高分七号卫星。

空间分辨率是指两个接近的光源点能被分辨出的最小距离，在星载相机或雷达型号相同的条件下，运行轨道越高的遥感卫星，其空间分辨率越低。对于光学成像卫星，空间分辨率优于1米就属于高分辨率卫星;对于雷达成像卫星，空间分辨率优于3米就属于高分辨率卫星。随着高分工程的快速发展，我国已建成高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率的对地观测系统。高分卫星组成的高分辨率对地观测系统，显著加快了我国空间信息与应用技术的发展，推动了国民经济建设并保障了国家安全[1]。本文以京津冀地区为例，利用高分卫星，对其复工复产情况进行监测分析。

1  智慧城市高分卫星综合应用服务平台建设

高分辨率对地观测系统重大专项自2010年正式启动实施至今，已经建设成为具备条块统筹、布局合理的遥感应用组织和产业发展体系[2]。区域遥感监测信息化系统的建设，在京津冀一体化协同发展方面尤为重要。利用高分影像数据，对京津冀区域城乡一体化展开动态监测，可以有效提取生产环境要素并对工业发展状况进行评估[3]。厦门精图信息技术有限公司作为国内领先的空间信息综合服务企业，以卫星遥感、卫星导航、卫星通信为技术纽带，构建“天地一体化”技术体系，面向智慧城市规划和城市精细化管理，设计研发了智慧城市高分卫星综合应用服务平台，提供专业、全面、可持续的高分遥感信息服务。平台通过建立卫星遥感数据处理加工生产线，具有自动处理海量的卫星、航空遥感影像数据的强大功能，为决策者提供决策所需要的重要数据和信息。

2  京津冀宏观经济概况

京津冀位于东北亚中国地区环渤海心脏地带，属于首都经济圈，包括了北京、天津、河北省的衡水、邢台、沧州、承德、张家口、秦皇岛、邯郸、石家庄、廊坊、唐山、保定11个地级市以及辛集和定州两个省直管市，其中北京、天津、廊坊和保定属于核心功能区。

京津冀是中国北方经济规模最大、最具活力的地区，越来越引起中国乃至整个世界的瞩目。2019年京津冀地区生产总值合计84 580.1亿元，占到全国生产总值的8.5%左右，京津冀人口也占到全国的8.0%左右，其产业分布如表1所示。

联合国通常将产业分为三大类，第一产业是指农业、林业、畜牧业和渔业等;第二产业是指制造业、采掘业、建筑业、公共工程、水电油氣和医药制造业;第三产业是指金融、商业、交通运输、教育、通讯、服务业及其他非物质生产部门。

从表1中可知京津冀的第三产业比重均较高，河北省的第二产业占比明显高于北京和天津，说明北京和天津的外来劳动人口输入比例较高于河北省，因为河北省还包括了广大的农村地区，所以河北省的第一产业体量占比远超北京和天津。其中北京的第一产业和第二产业总值和天津相差不大，但是北京的第三产业总值超过了天津的三倍，说明北京的劳动人口流动量会更大。

3  灯光影像分析

自人类生活中出现了照明技术后，人们逐步摆脱了夜间的黑暗生活。随着生产需求不断提高和科学技术与经济的发展，夜间也成为人类的正常活动时间，人们的夜间活动强度也在逐渐增强。夜间灯光遥感影像分析技术的出现和发展，为监测人类的经济建设活动强度提供了一种新型有效的监测技术手段。将夜间灯光遥感影像进行俯视平铺显示，能够快速地获得夜间灯光分布与人类活动轨迹完全成正比例关系的规律。利用夜间灯光亮度统计信息能够反映出每个城市中心的社会经济情况，共包含最小亮度值、最大亮度值、总亮度值、平均亮度值和亮度标准差这五个指标。

春节是中国的农历新年，是中华民族最隆重的传统节日。距离春季前一个月，很多工厂开始削减订单，春节返乡高峰的序幕逐渐拉开。目前我国的农民工数量超过2亿，主要分布在京津冀地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区，其中在京津冀地区工作的农民工超过总量的20%。春节前两周，很大部分的农民工已经离开工作地区回到家乡。

因为春节期间为我国传统上的宏观数据真空期，获得的卫星高频数据有限，因此可以采用卫星灯光数据对复工复产情况进行对比分析。利用高分卫星分别采集春节前两周和春节后两周的京津冀地区的夜间灯光影像，如图1和图2所示。

一般春节后的第一周开始，返乡人群开始陆续从家乡返回工作的地方，其中小部分人群会变更工作地点去寻找新的就业岗位。一般春节后的第二周，大部分返城人员已经开始了新一年的工作。

2019年底突如其来的新冠肺炎将以往的回乡和返城时间节点彻底打乱，2019年12月31日，武汉卫健委首次披露了多例新冠肺炎的肺炎病例情况，2020年2月初开始进入全国全面抗疫阶段，国家出台复工复产政策，延长春节假期，延后复工复产日期。春节后的第二周，通过高分遥感京津冀一体化的服务平台对影像数据进行处理，基于复工复产率与夜间灯光覆盖率成正比的规律，获得的复工复产情况如表2所示。

从表2中可知河北省在春节前停工最早，夜间亮灯率的变化最小，人员流动最低;北京和天津在春节前停工较晚，夜间的亮灯率变化较大，春节后两周还有很大一部分外来劳动人口未返回，说明企业的复工复产形势严峻。此次新冠肺炎疫情传播范围广，而世界主要经济体的重要经济支撑地区均是人员聚集区域，处于疫情暴发的重灾区。历史上的多次疫情均对短期的经济产生了较大影响，此次新冠肺炎的严重程度超过2002年的非典，但长期的经济发展状况主要还是依靠自身趋势决定。

随着国内的疫情得到了有效的控制，各地随之出台了鼓励尽快复工复产的相关政策。在全球疫情尚未解除的情况下，企业遵守国家规定的复工复产政策，在做好防疫措施的基础上，相信复工复产速度会大幅加快，经济发展状况很快会恢复稳定。

4  结  论

除了对春节前两周和春节后两周的夜间亮灯率进行了比价，本文还对往年同时期的复工复产情况进行了比较分析。由于防疫政策的施行，同时期节后的复工复产率较往年大幅降低。春节后两周的河北省的亮灯率变化量最低，除了河北省的第三产业占比在京津冀中較低、外来劳动输入比例低的原因外，还有北京和天津的很大一部分输入劳动力来源于河北，使得河北的亮灯率变化显著低于北京和天津。春节后两周已有部分居住区的亮灯率显著上升，但是复工返程并不意味着正式复产，而只是复产顺利衔接的必要条件。针对当下新冠肺炎疫情尚未结束的情形，利用高分卫星对经济发达区域进行监测分析，可以辅助政府制定合理的应对策略。

企业的正式复产会不断释放热辐射，可以利用高分卫星的热红外遥感影像，分析企业的热辐射活跃程度，获知更为准确的企业复产数据。未来高分卫星在复工复产监测中的应用研究会得到进一步的发展，为推动国民经济发展做出新的贡献。本文通过夜间亮灯率对京津冀的复工复产情况进行了分析，同时发现通过城市夜间亮灯率，能够识别出城市区域所处的位置，延伸出对城市边界的提取，使得通过高分卫星影像数据对城市边界提取和城市扩张的量化分析成为了新的有效手段。

参考文献：

[1] 东方星.我国高分卫星与应用简析 [J].卫星应用，2015（3）：44-48.

[2] 佚名.2018年中国卫星应用若干重大进展 [J].卫星应用，2019（1）：10-16.

[3] 刘剋，王玉静，赵子辉，等.高分遥感京津冀一体化服务平台设计与实现 [J].计算机测量与控制，2019，27（12）：139-142.

作者简介：田瑜基（1986.09-），女，汉族，福建厦门人，售前支持中心总经理，中级测绘工程师，硕士，研究方向：GIS、信息化技术研究。