以张家口市为例看遥感技术在地方政府管理中的应用

徐雯佳

(1.河北省水文工程地质勘查院,石家庄050021；2.河北省遥感中心,石家庄050021)

1 引言

遥感技术具有大面积同步观测、实时、连续、客观等优点，是一种长期快速获取信息的有效手段。近二十年来，我国航天遥感事业迅猛发展，截至2020年底，中国在轨卫星总数已经超过200 颗，排名世界第二，仅次于美国。气象系列卫星、资源系列卫星、海洋系列卫星、环境减灾系列卫星、高分系列卫星等遥感卫星的成功发射，使我国卫星遥感实现了高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率、多模式雷达影像的有机结合，形成了全天候、全天时、全球覆盖的对地观测能力[1]。与航天遥感相比，以无人机遥感为代表的航空遥感发展也毫不逊色。无人机遥感具有全天时、实时化、高分辨率、灵活机动、高性价比等优势[2]，可以很容易地获取厘米级甚至更高分辨率的地面信息，在低成本的基础上实现了空间和时间的辩证统一，与卫星遥感形成了互补[3]。此外，以高塔、车、船等为平台的地面遥感发展也非常迅速，比如车载激光雷达、地面便携式光谱测量等的应用也越来越广。

将天基、空基和地基等多元感知系统进行集成，当代遥感技术已具备了“天空地”一体化的立体感知能力，呈现大数据特征，在社会经济发展中发挥的作用越来越强。众多遥感产品和技术已广泛应用于自然资源、生态环境、农牧业、气象、水利、应急、城建、交通、旅游等多领域，成为了政府部门开展业务工作的重要支撑手段。本文以张家口市为例，以服务自然资源开发与监管、生态环境保护与修复、农牧业生产管理、防灾减灾、旅游资源开发为研究对象，分析介绍了遥感技术在支撑地方政府管理中的作用。

2 张家口市概况

张家口市地处河北省西北部，东临首都北京、西连煤都大同、北靠内蒙古高原，南接华北平原，总面积3.68 万平方公里，总人口460 万。市辖10 个县（张北、康保、沽源、尚义、蔚县、阳原、怀安、怀来、涿鹿、赤城），6 个区（桥东、桥西、宣化、下花园、万全、崇礼），2 个管理区（察北、塞北），1 个高新区。地势西北高、东南低，阴山山脉横贯中部，将张家口市划分为坝上、坝下两大部分。境内洋河、桑干河横贯东西，汇入官厅水库。属于温带大陆性季风气候，多年平均水资源总量为17.99 亿m3。拥有较丰富的能源资源、森林资源、矿产资源、滑雪资源。区位交通优越，是京津冀（环渤海）经济圈和冀晋蒙（外长城）经济圈的交汇点。

3 遥感在政府管理中的应用

3.1 在自然资源管理中的应用

“十四五”时期，全力做好资源要素保障、强化生态支撑，修改完善国土空间规划，扎实做好耕地保护、矿山综合治理、农村乱占耕地建房清理规范等工作，助力经济社会高质量发展，推进自然资源治理体系和治理能力现代化是张家口自然资源管理的重点工作。应用高分遥感数据，开展自然资源与土地利用调查监测、矿产资源开发与环境监测、绿色能源调查、国土生态修复监测、地质环境调查监测等，可为地方自然资源监管、国土空间优化管理、国土空间生态修复、自然资源高效利用、自然资源治理等提供强有力的技术支撑。

在自然资源调查监测方面，充分发挥现代国产卫星遥感的“三高”优势，能够快速、客观、准确获取山水林田湖草沙等自然资源的分布现状与动态变化，为地方政府统筹开发与利用自然资源提供基础数据。

在土地利用调查监测方面，利用高分卫星遥感数据，结合其他土地调查数据资料，按照土地利用现状分类标准，开展相关土地利用调查与核查工作，可全面详细掌握全市土地利用变化情况，实现支撑土地资源监管，为建设用地批后监管、耕地目标责任考核、土地执法督察等相关工作提供客观依据，服务节约集约用地和耕地保护。

在矿产资源开发与环境监测方面，利用多源卫星遥感数据，可查明矿山开发占地、矿山环境恢复治理和矿山地质灾害的变化情况、表现特征及变化趋势，为管理部门准确摸清矿山环境底数、及时掌握矿山环境动态变化提供基础数据，为推动露天矿山污染持续整治提供决策依据。

在绿色能源开发方面，张家口有丰富的风能资源、太阳能资源和地热资源。利用可见光遥感和红外遥感技术，结合数值模拟技术，开展太阳能遥感监测和风能数值模拟，掌握风能太阳能资源分布状况，估算风能太阳能的资源总量。利用热红外遥感技术，通过提取地表温度的热异常点开展地热资源调查，获取地热资源的分布状况。监测成果可为合理科学地进行风能资源、太阳能资源和地热资源等绿色能源区划和开发利用提供支撑。

在国土空间生态修复监测方面，应用卫星遥感技术，可实现从项目申报、审批、工程部署、施工、竣工及验收、治理效果的国土空间生态修复项目全过程跟踪监测，真实反映治理进展及效果，并辅助工程申报、审批与绩效评价等工作。

在地质环境调查监测方面，基于遥感影像，可以直观的识别出滑坡、崩塌、泥石流、采煤区的采空塌陷等灾害体及其影响范围、发生的地质环境等，为地质灾害防治及处置提供决策支持；通过提取地貌、第四系、荒漠化、沙漠化、湿地、草场、林地等生态地质环境因子，评价生态地质环境状况，为地质环境保护与管理提供辅助信息；对矿产资源开发、地下水资源开采等原因造成的地面沉降进行动态监测，为地面沉降防治和应对提供基础数据。

3.2 在生态环境保护中的应用

张家口生态环境优美，正在着力打造“京津后花园”。生态环境质量事关张家口经济发展的命脉。应用遥感技术，实时获取水环境、大气环境、生态环境等变化信息可为生态环境保护提供数据支撑。

在水环境遥感监测方面，张家口水体均为内陆水体，水域面积相对小且污染类型多样，需要应用哨兵二号、高分五号等具有较高光谱分辨率和空间分辨率的遥感影像。通过建立水质定量反演算法，测定叶绿素a、悬浮物、可溶性有机物、水温、透明度等环境要素来反映水体的质量[4]。

在大气环境遥感监测方面，应用卫星遥感监测技术，可以实时获取PM2.5、PM10 等大气污染物的空间分布和变化过程，动态监控沙尘、秸秆焚烧等大气污染来源，为防治雾霾提供重要依据；还可以实现气溶胶、臭氧、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷等气体的动态监测，为大气污染防治提供决策依据[5]。

在生态环境遥感监测方面，利用多源遥感信息，以宣化区、蔚县、阳原县、怀安县、万全区、怀来县、涿鹿县、赤城县、崇礼区等重要生态功能区，小五台山自然保护区、大海陀自然保护区等国家级自然保护区，坝上农牧交错带，坝上生态脆弱区等区域为重点，开展土地利用/土地覆被分布现状与动态监测、生态环境质量动态监测和评价，为政府严守生态保护红线、修复治理生态环境、保护管理重点生态功能区、监督管理自然保护地提供基础数据。

3.3 在农牧业中的应用

张家口市已经初步形成了畜牧、葡萄、无公害蔬菜、脱毒马铃薯、杏扁、专用玉米、食用菌、奶业八大特色主导产业和50 个县级区域特色产业，各类农产品市场化程度逐步提高。农牧业是张家口经济的重要支柱之一。利用遥感技术，能够客观、准确、实时、长期获取作物的分布、类型、长势、田间作业等信息，应用于农牧业资源调查、作物估产、灾害监测和精准管理等，为农牧业管理部门确保粮食安全、优化种植结构、布局特色产业、灾害应急响应等提供技术支撑。

在农牧业资源调查方面，可采用作物物候的时序NDVI 和面向对象分类等方法，进行作物识别，掌握主要作物种类与分布状况，估算作物面积，分析张家口主要粮食作物、重要经济作物、牧草作物等的生产动态变化[6]。

在作物估产方面，通过反演植被指数、叶面积指数和叶绿素密度等能反映作物生长状况的指标，实现作物长势遥感监测，估算农作物产量和牧草作物产量。

在灾害监测方面，利用灾情发生前后的遥感数据，通过对比分析两种时期作物生长指数、植被指数、土壤水分、作物温度等参数的差异，掌握作物病虫害、干旱、洪涝、低温冷冻等灾害情况。

在精准管理方面，遥感可为精准农牧业提供两类空间分布信息。一类是基础信息，包括基础设施、地块分布及土壤肥力状况等信息；另一类是时空动态变化信息，包括作物产量、土壤熵情、作物养分状况、病虫害的发生发展状况、杂草的生长状况以及作物物候等信息。

3.4 在应急管理中的应用

遥感技术在应急管理中的主要服务对象包括森林草原火灾、水灾、旱灾、地质灾害、地震等主要灾害种类及其风险监测预警，以及安全生产领域事故（尾矿库、危化）等。服务模式主要有常规监测和应急监测[7]。

常规监测是在灾害事件未发生之前，利用稳定的资源系列、高分系列、环境减灾系列等卫星遥感数据开展全域巡查，以及灾害特征参数的监测与分析，为灾害风险识别、预警预报提供数据支撑，例如森林与草原烟火、地质灾害、干旱等，尤其是对高风险区重点目标的日常持续监测。张家口市森林草原资源丰富，在春季、秋季、冬季等火灾易发季，需重视火灾的常规遥感监测。此外，该市地貌类型丰富，地质灾害种类多，分布面积广，在汛期需重视地质灾害的遥感日常排查。

应急监测是在灾害事件发生后，快速采集相关卫星数据，并根据灾情部署无人机、地面监控车等将灾害现场及卫星数据实时传送后台指挥中心，为应急救助决策和恢复重建方案的制定提供数据支持；开展灾害快速制图、灾害影响范围、灾害损失评估等为应急救助和恢复重建方案的制定提供支撑。

3.5 在旅游资源开发利用中的应用

张家口市拥有独特的地理环境和浓郁的塞外风情，旅游资源丰富。遥感技术在旅游资源调查、旅游资源探索和拓展、旅游地图和导游图编制等方面拥有广泛应用[8]，可为旅游管理部门开展旅游资源普查、监测、开发、规划和保护等提供支撑。

在旅游资源调查监测方面，根据遥感多波段信息的差异，分类识别不同的旅游资源类型，进行各资源的数量、质量和分布特征的分析评价，为旅游资源保护和合理开发提供科学依据。尤其是，张家口市具备丰富的滑雪资源，并且邻近北京，为2022冬奥会举办城市之一。在滑雪资源遥感监测中，应充分利用遥感优势，对重点滑雪场的积雪厚度以及周围环境进行长期监测，关注滑雪场的动态变化，为养护奥运场地提供依据，以确保冬奥会滑雪运动的顺利开展。

在旅游资源探索和拓展方面，高空间分辨率遥感影像可直观、全面、清晰获取地物的色调、大小、形状、纹理、阴影、结构等信息，便于发现和拓展新的旅游资源[9]。

在编制旅游地图和导游图方面，遥感影像具有丰富的光谱信息、空间信息和纹理信息，以遥感影像为背景的地图图面清晰易懂，色彩鲜明，旅游者能从图上迅速而准确地判定所在位置，并直观掌握景点的整体情况。

4 结语

经过二十多年的发展，我国遥感数据类型数量日益增多且成体系化发展，“天空地”立体遥感监测为地方政府管理提供了长期、稳定的数据服务。而随着遥感大数据时代的来临，为实现海量遥感数据的快速处理分析和深度挖掘应用，遥感与大数据、人工智能、云计算、互联网等新一代信息技术融合发展已成为了遥感应用智能升级的重大方向。遥感大数据与人工智能融合技术，可使遥感技术应用由信息获取端向信息深加工端转移，实现全面的、精准的、高效的、智能的数据服务，为地方政府精确决策、精准治理、精细管理提供全方位的技术支撑，助力地方社会经济高质量发展及现代化经济体系建设。