共同唱好新时代“黄河大合唱”———专家学者为测绘服务黄河流域生态保护与高质量发展献策

编者按：

黄河落天走东海，万里写入胸怀间。黄河是中华民族的母亲河，保护黄河是事关中华民族伟大复兴的千秋大计。

2019 年9 月18 日，习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会并发表重要讲话，把黄河流域生态保护和高质量发展确定为重大国家战略，强调“深入挖掘黄河文化蕴含的时代价值，讲好‘黄河故事’，延续历史文脉，坚定文化自信，为实现中华民族伟大复兴的中国梦凝聚精神力量”。

黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，赋予了测绘行业重大历史机遇。黄河流域的自然资源调查、生态及地理国情监测、国土空间规划、资源勘查开发、交通运输、水利建设等都离不开测绘。

为更好落实习近平总书记就黄河流域生态保护和高质量发展作出的战略谋划，在总书记发表重要讲话一周年之际，河南省测绘学会在河南省测绘地理信息局指导下，于2020 年9 月16 日下午，举办了黄河流域生态保护和高质量发展高层科技论坛河南省测绘学会分论坛。会上，测绘行业专家学者畅所欲言，围绕生态环境监测修复、黄河流域地理国情监测等方面发表真知灼见，为测绘服务黄河流域生态保护和高质量发展建言献策。本期《特别关注》栏目特将专家学者们的报告摘要刊出，以飨读者。

黄河流域煤矿区生态损伤监测与修复

黄河流域上中下游生态特征鲜明，河南横跨黄河中下游，生态问题突出复杂。据统计，2019 年度全国煤炭产量为38.50 亿吨；而黄河流域九省区的煤炭产量为30.19 亿吨，占比为78.4%。黄河中上游，煤炭大规模开采后，黄土区生态环境恶化，增加了流入黄河的泥沙淤积，沙漠区加速了土地沙漠化的进程。黄河下游区，煤炭开采沉陷使陆地转变为水陆两相生态系统，耕地减少、湿地增加。 因此，黄河流域煤矿区生态损伤监测与修复尤为重要与迫切。

近年来，河南理工大学深入研究生态损伤监测与修复理论技术，在井上下定位导航及应急灾害监测预警、井上下三维激光扫描技术、矿区地质环境遥感监测、采动损害与开采防护、土地复垦与生态重建、数字矿山与智慧矿山等方面取得了显著成效。

在井上下定位导航及应急灾害监测预警方面，攻克了多平台、多类型空间数据快速融合技术，研发了基于传感网的“井上下一体化三维信息管理与应急系统”，提升了煤矿的信息化和应急决策水平；研制了井下定位与应急联动管理系统，实现了井下险源和矿工实时监测、井上下部门间资源共享和协同；基于小波分析和小波分解，采用鲁棒卡尔曼滤波实现了系统中未知或不确定状态参数及噪声的实时估计和修正，构建了GNSS 数据处理的鲁棒滤波模型，提高了采动地表沉陷的GNSS 监测精度；研发了GNSS/北斗地表移动自动化监测系统，开发了设备监控、数据采集、数据传输、数据处理与分析、三维显示、沉陷连续实时监测与预警等功能，实现了数据的高效处理和自动传输，为开采沉陷、边坡等地质灾害治理提供信息支持。

在矿区地质环境遥感监测方面，成功研制出我国首台小型主动式低空遥感装备—无人机载Mini-SAR 测绘系统，克服了在阴雨天气难以获取航空影像的困难，为矿山灾害应急监测和特殊测绘作业提供了新的技术保障；提出了遥感影像小波IHS 变换融合方法，研发了矿区多源多尺度主被动遥感数据逐级融合、精确校正、协同处理技术，发明了基于纹理分割融合的雷达遥感影像典型地物信息识别技术；建立了基于加权熵与概率随机森林融合的半监督高光谱分类模型，形成了土壤有机质、相对含水量、重金属等生态信息高精度反演技术，减少了分类样本库标记数量，让精度提高了11.7%。

采用“相邻式”和“累积式”DInSAR干涉策略，融合InSAR 与PIM 数据，提出了互为印证的多时相大范围时空数据DInSAR 干涉处理、工作面尺度SBAS InSAR 移动变形时序分析模型，为矿区快速高效实施大范围地质灾害时空信息调查、地表损毁区域快速识别与评估开辟了新途径；研究提出了航空、航天、机载、低空无人机、地面激光扫描多源信息协同提取理论，创新实施了井上下采动进度及损伤的“天、空、地、井”一体化信息监测技术，一次性获取了85处地表变形区，面积达225 km2，准确得到了沉陷区采动损害特征参数，实现了灾害信息的时空逐级融合处理，精度高达97%。

在土地复垦与生态重建方面，创立了高强度开采矿区生态环境“地表破坏源头驱动-侵蚀过程驱动-土壤质量下降-植被退化终端响应”链式驱动响应理论，建立了矿区植被生态环境与地表破坏的时空关系模型，揭示了矿区生态环境演变与地表破坏的时序演变关系，实现了矿区生态环境的正向演替；基于人地相关、可持续发展及生态经济理论，提出了适用于我国半干旱、半湿润气候条件的6 类20 种煤矿区土地复垦及生态重建模式体系，为矿区土地复垦与生态系统康复提供了理论基础和技术支撑；构造了适合植被恢复的立地条件和土壤剖面，提出了河南西部黄土沟壑、豫北太行山丘陵、豫东高潜水位矿区塌陷裂缝快速修复技术，建立了塌陷区侵蚀沟“截流沟+植物篱+土谷坊”控制综合治理模式。

构建了“矿区环境破坏与生态污染-超积累植物与适生植物优选-适生群落培育”的生态修复与环境重建体系，并在潞安、平顶山、鹤壁等煤炭主产区生态环境治理中进行示范应用，经济、社会、生态效益显著；建成河南省煤矿区基础信息数据库，支撑河南南太行山水林田湖草生态保护修复工程重点区域确定、修复问题诊断、布局及国家试点获批；完成河南、河北、山西、陕西等省102个矿山土地复垦与生态环境恢复治理方案、土地综合整治等项目实施，累计治理损毁土地5045.12 公顷，为推进土地生态与景观一体化协同高效修复提供了信息和方法支持。

下一步，河南理工大学将协同人工智能技术，深化RFID/ZigBee/视频/惯性导航等多元传感器数据智能化利用，实现矿井的高精度定位导航与自动化开采 ；尽快构建以GNSS 为主体，PNT（定位、导航、授时）与移动通信和互联网等信息载体融合的煤矿生产规模化应用服务体系，实现全时段全空间的无缝服务。研发更加精密的地下移动测量系统，加强井上下三维激光扫描技术在低山丘陵矿区的规模化应用，揭示下沉区域整体分布形态、水平移动的发育过程以及地形地貌对开采沉陷的影响规律。

将进一步融合卫星遥感、航空摄影、无人机测绘、地面三维激光扫描、测量机器人等遥感遥测方法，加快形成星-空-地-井多源遥感协同的矿山生产、安全、环境、灾害信息的高精度信息实时获取与监测体系。进一步分析研究大采深、超厚煤层、特软岩层、巨厚硬岩、富水地层等特殊地质条件，建立特殊地质条件下开采沉陷机理机制。建立面向大数据、5G 通信技术、云计算、人工智能环境下的智慧矿山建设标准，深化云计算和人工智能技术在矿山领域的应用，提高海量矿区信息数据的处理和利用效率，研发新一代矿区地理空间虚拟仿真系统，实现矿区地理信息智慧化应用。

发挥高校学科专业优势 助力生态环境保护发展

华北水利水电大学积极响应加强生态环境保护、保障黄河长治久安、推进水资源节约集约利用、推动黄河流域高质量发展、保护传承弘扬黄河文化五个方面的目标任务要求，勇担服务黄河流域生态保护和高质量发展重要使命。

牵头与水利部发展研究中心、黄委会有关单位、省社科院、省水利厅等九家单位共同发起成立“黄河流域生态保护和高质量发展研究院”，为新的国家战略培养适用人才、提供智力支持，共同开展科研攻关、搭建相关平台、传承黄河文化，助力相关国家交流合作。

服务国家和地方生态环境保护，完成水利部委托的全国31 个省（区、市）全面推行河（湖）长制评估任务，牵头与水利部8 个部属单位联合成立水利行业监管研究中心，承接的“引汉济渭智能化项目”成为水利部“智慧水利”示范项目，依托与省水利厅联合成立的河南河长学院，助推河（湖）长制深入发展，已培训省内外各级河（湖）长3000多人；利用高分卫星遥感影像数据分析技术，为微山湖、太湖、乌江、松花江、赣江等水资源保护利用、河湖治理、水利工程一线监管提供技术支持；深度参与南水北调工程运行治理、河南省“四水同治”等，通过水利大数据分析应用，助力信阳、南阳、新乡等地河道采砂治理，得到水利部高度赞扬。

结合学科专业特长，开展相关研究，助力生态环境保护和高质量发展：基于地理信息技术（GIS），研究掌握水资源分布情况和开发情况，把地质地貌、土壤植被等地理因素数字化应用到汇流理论中，为流域综合研究提供新的思维方法。建立水资源管理信息系统、数字流域空间信息系统，搭建我国水文站网管理信息系统；建设防洪管理平台和决策平台，在时空尺度上对数据进行管理，并与水利模型进行融合，建立洪涝灾害评估机制，划分灾害影响范围，实现对重灾区的全面监测和系统评估。依托遥感技术、GIS 强大的信息管理能力以及全球定位系统的高精度特点，对水土流失进行统一管理，用GIS 监测分析数据，为水土流失治理提供便利；推算水质的变化特点以及水环境的发展趋势，对污染物扩散趋势进行观测和模拟预测，阻断污染物的扩散。

研发“河道采砂监管大数据平台”，全面掌握河湖整体砂石开采情况，以“技防”有效补充河道采砂监管中的“人防”，对违法违规行为做到早发现、早制止、早处理，实现对规划河道采砂的可采区、禁采区、保留区，以及采砂区的采砂船、采砂车及采砂机具进行监管。平台对接已有砂石企业信息化系统、北斗/GPS 终端、视频监控、水利大数据一体机、物联网网关、智能界桩，实现对各类型接入对象的数据接入、抽取、转换、清洗加工等功能。受益于学校的技术支持，息县河道采砂治理工作成效显著，受到国务院通报表彰和1000 万元奖励。

下一阶段，华北水利水电大学将把生态环境保护发展与学校学科专业建设紧密结合，进一步加强团队建设，增强青年教师的归属感，发挥教师团队的积极性，特别是围绕当前黄河流域生态保护和高质量发展国家战略，发挥学科专业优势，积极服务地方经济社会发展和国家水利事业发展。深度参与河南省“四水同治”，统筹解决水灾害、水资源短缺、水生态损害、水环境污染等新老水问题，致力开展水资源高效利用、水生态保护修复、水环境科学治理等水利核心技术和关键问题的研究，不断提高水生态文明建设能力。加大产学研融合力度，以五大发展理念为引领，深入推进科教产教企教融合发展， 在提高科研创新水平的基础上，加大科技成果转化力度。加强与兄弟院校和相关单位的合作，汲取先进办学经验，树立学科交叉思维，加强校内学科融合，推进在科研项目、成果申报等方面的合作；立足学校水利特色，发挥学科技术优势，承接地方服务项目。

未来，华北水利水电大学将继续深入学习贯彻习近平生态文明思想，积极响应国家生态文明建设战略方针，发挥学科专业特长，助力生态环境保护和高质量发展；紧紧把握黄河流域生态保护和高质量发展重大战略机遇，坚定扛起河南省特色骨干大学建设重大使命，努力办好特色鲜明的高水平水利水电大学，更好服务新时代水利现代化建设和中原更加出彩事业！

河南省空间信息产业助推内河航运复兴工程及黄河流域高质量发展

内河航运及黄河治理应用建设要坚持“四个融合”，即军民融合，产学研用金融合，生产、服务与应用融合，多种所有制融合。

一是要进一步加强基础设施建设。将北斗卫星导航系统应用以及高分遥感技术作为行业信息化建设的标配，统一时空基准，统一使用国家认可的数据。要对现有CORS 站进行升级，全面支持北斗三号应用，统筹规划省内CORS 站建设，避免重复建设，增建覆盖黄河流域，沙颍河、淮河、唐河等省内主要内河航道的带状地基增强网络，统筹组织省内航天测绘、无人机测绘工作。

要基于高分遥感、北斗、5G、大数据强化内河航运生态保护修复，严守生态保护红线。升级现有北斗（河南）信息综合服务平台，建设统一数据库和时空基准，构建集约高效、协同的，经济高效衔接融合的空间信息航运综合信息服务大数据中心。充分运用云计算、大数据等先进理念和技术，以“云网合一、云数联动”为构架，提供安全可靠的资源云平台，物理部署于现有大数据中心，在有效降低重复建设投资、节能环保的基础上，实现基础设施共建共用、信息系统整体部署、数据资源汇聚共享、业务应用有效协同，满足空间信息基础设施的应用需求。

数据中心还需构建空间信息大数据智能分析平台，利用机器学习、神经网络、深度学习等先进技术，结合黄河综合治理及内河航运中的视频采集能力，对黄河治理、内河航运船舶监管、水文气象监测、应急救援、联运管理等场景进行数据分析，提供以数据为驱动的知识情报支撑。面向业务提供一站式的AI训练、AI 智能分析和任务管理，提升地质灾害、林草火灾、水旱灾害的监测评估能力，为各类应急管理、林草等资源调查监测提供立体化、智能化服务保障。

二是开展北斗区域通导遥一体化应用，建设多技术融合的感知网络。开展端-网-云架构下自动驾驶集卡、轨道平台、大型无人机等港口货物集疏运设备研究与应用。探索智能航运核心技术研究，实现智能综合信息高效便捷服务。精准对接公安、自然资源、交通运输、水利、气象等资源业务系统信息数据，建立集水域、堤岸、湿地等数据汇聚、管理、大数据分析、可视化展示为一体的监测评估信息系统。运用大数据、区块链等技术，构建多资源要素融合的港口经济生态圈，在重点水域、通航建筑物及港口加快5G 通信、卫星通信（北斗）等部署。完善感知网络建设，采取物联感知、卫星感知、航空感知、视频感知等手段，形成规模不少于10 万套的各型北斗应用配套终端的示范规模。

三是分类实施推进产业化推广。从产业发展角度将黄河治理和内河航运空间信息用户分为公益性用户、半公益半商业性用户和商业性用户三类。

公益性用户，即传统的行业部委和地方省级政府用户，以及军方总部级、各军兵种和战区用户等，对空间信息有宏观、大面积、快速等应用需求，比如基础设施建设、大数据中心建设。

半公益半商业性用户，包括市县-乡镇级中/基层政府、科研院所/高等学校等用户，对空间信息有精准、快捷、廉价、易用等应用需求。

商业性用户，主要针对市县-乡镇级中/基层政府用户、航运公司客户群和一线/二线/省会城市青少年用户对空间信息的应用需求。

四是加强组织领导。省融办牵头，多方协作，深入学习习近平总书记重要讲话和重要指示精神，统筹使用中央和地方财政资金，加强航道等公益性基础设施建设养护以及符合高质量发展、服务民生需求等重点领域的资金支持。加强与自然资源、生态环境、水利、农业农村等部门的协调，争取用地、用林、环评、水资源综合利用等政策支持。针对高分、北斗、大数据等信息化的绿色水运、航运文化服务、智能服务等新的发展模式、业态，开展试点示范，及时总结和推广经验，科学引导内河航运高质量发展。

测绘在黄河流域生态保护与高质量发展中的应用思考

测绘地理信息专业，应该充分发挥“天上看、地上测、在线用” 的优势，开展黄河流域基础测绘，提高测绘服务效率，加强测绘基础保障；促进3S 技术在河湖监管、生态环境监测中的推广应用；以地图为载体，讲好黄河故事、传承黄河文化，为黄河流域生态保护与高质量发展研究献计献策、添砖加瓦。

一是完善基础测绘成果。习近平总书记强调，黄河治理要因地制宜、分类施策，上下游、干支流、左右岸统筹谋划。测绘地理信息是基础，但目前的黄河流域基础测绘还存在数据覆盖范围不足、现势性不强、成果不丰富、服务效率低等问题，应该从扩充数据范围、更新常用数据、丰富成果种类、提供高效服务方面开展工作，形成完善、先进的黄河地理信息资源库与服务体系。

基于黄河基础测绘成果现状，需要开展的测绘工作包括：黄河流域平面控制测量和水准测量，黄河上游河源区水源涵养能力提升所需数据采集，黄河中游水土保持与污染治理信息采集，黄河下游生态廊道建设与生态治理地理信息数据采集，伊洛河、渭河、汾河等重要支流地形图数据采集。

二是提高测绘服务效率。建成黄河时空服务平台，集成黄河流域多尺度、多种类、多时相的基础地理信息数据，水雨情、工情信息，视频监控、气象等实时数据，开发在线地图、智能制图、专题服务、应用服务、资源目录等功能，让用户基于浏览器即可浏览大至全国、小至流域或局部重点工程的地形地物分布及实时监测信息。基于平台底图进行个性化专题图制作，对于有开发需求的用户，可快速调用平台提供的数据服务和功能服务，定制专属应用系统，大大节省开发成本。

三是加强河湖监管。发挥测绘调查优势，开展黄河流域水域调查，摸清水域家底，建成黄河流域水域调查数据库，划定水域保护三线。基于黄河一张图开发黄河流域河湖监管平台，集成水域保护三线、河道管理范围线、采砂规划区、岸线功能区、生态保护红线等控制红线，实现流域内水域信息查询、违法侵占分析、涉河项目管理、违法采砂巡查、违法问题智能识别上报等功能，为黄河流域河湖监管提供信息化的支撑手段。

四是提升生态环境监测能力。创新监测手段，在传统地面监测基础上，增加卫星遥感、无人机遥感的使用，从多光谱拓展到高光谱，从影像监测拓展到视频监测，实现全方位、立体化、规模化、常态化监测，提高应急、机动观测能力。建立黄河流域国内外多种类卫星资源接收机制，实现多源卫星影像的快速接收、高效处理、应用服务体系。提升大数据存储管理水平，建成黄河流域生态环境立体遥感监测大数据中心，实现生态环境遥感监测大数据的统一规划、建设、运行。深度挖掘生态遥感数据应用水平，基于大数据、遥感智能解译技术，快速、自动提取、挖掘生态环境监测专题信息，让数据真正“开口说话”，为解决各种生态环境问题提供科学依据。

五是传承黄河文化。习近平总书记强调，黄河文化是中华文明的重要组成部分，是中华民族的根和魂，要保护、传承、弘扬黄河文化。黄河测绘工作者要充分利用测绘地理信息技术优势，担当起文化传承的角色，初步考虑从黄河文化地图集编制、讲好黄河测绘故事、黄河文化展示平台三方面开展工作。

黄河流域文化地图集分自然环境、社会经济、历史文化、治理开发、生态环境保护、流域干支流图六个图组，让用户能宏观了解黄河流域地理位置、地形地貌、政区分布、水系分布、社会经济状况、治理开发工程分布、历史文物分布、名人故事发生地和气候、土壤、自然保护区分布等生态要素情况。组织开展“黄河测绘故事”系列讲座，邀请黄河基础测绘发展的见证者，为大家讲述黄河测绘人自己的故事。建设黄河文化服务平台，基于三维GIS、无人机倾斜摄影、3D 全景、虚拟现实等先进的信息化技术，建立真实黄河的三维虚拟化场景，并以此为载体，利用视频、声频、图片、文字等多种形式展示黄河流域各风景名胜、重点水利枢纽工程、重大历史事件、重要历史人物等黄河文化资源。

测绘是黄河流域生态保护与高质量发展的先行军。测绘工作者要以“功成不必在我”的精神境界和“功成必定有我”的历史担当，发挥测绘人特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献的精神，为黄河流域生态环境保护与高质量发展提供最优质的测绘服务。