国土空间规划的遥感监测技术思考和探讨*

刘自增，姚建华，张德政，李 欢，黄 涛，吕林涛，包玉斌，王 科，武 丹

（1.宁夏回族自治区遥感调查院，宁夏 银川750000；2.北京科技大学，北京100083）

国土空间是人们的生活资源，涉及山水林田湖草沙以及人类居住建筑设施等资源，在现代社会发展过程中，需要保障规划和布置的科学性，为人类生活、生产、生存的整个生态环境系统建设奠定基础。为了节省资源消耗，高效的规划国土空间，需要利用科学的方法监测国土空间规划实施。在实际工作中利用遥感监测技术具有较多的优势，可以科学地规划国土空间，因此需要开展系统性的研究遥感监测技术，在国土空间规划中充分发挥出遥感监测技术的优势，提高整体工作效率。

1 遥感技术概述

1.1 传感器

利用遥感监测技术主要是通过先进的机器和技术辅助人们观测事物，利用可见光、红外线及紫外线等光学信息观察事物。遥感监测技术中包括微光夜视技术，可以变大微弱光，并且形成图像模式，因此可以利用遥感监测技术观测夜间事物。对比遥感监测技术和传统的实地勘测技术，遥感监测技术速度更快，可以自动化测绘全球。此外利用遥感监测技术可以准确地收集数据信息，当前在军事和农业等领域都开始广泛利用遥感监测技术。我国科学技术快速发展，在重要的项目施工中广泛利用遥感监测技术，传感器是遥感监测技术重要的组成部分，传感器负责收集和接收信息，测量物体中可以感受到物体反射的电磁波，而实际工作中需要针对不同的监测对象，工作人员在选择传感器的过程中需要综合考虑传感器的实际用途和实际状况[1]。

1.2 摄影测量技术

2 遥感监测技术的相关概述

2.1 可视化、智能化监测技术

2.1.1 IDL

IDL 是一种交互式数据语言，可以保障产品开发环境的灵活性和有效性。开发IDL 技术，可以为工作人员提出分析解决方案，方便程序人员实现数据分析，实现跨平台编程。在多个科学项目研究中都可以利用IDL 技术，结合平台功能和林业遥感图像技术，可以将复杂的二维遥感影像灵活地展现出来，同时可以绘制地形分布图，将林业资源的变化过程动态地展现出来。

2.1.2 面向对象设计的编程工具

操作结构化程序的过程中，可以利用电子显示设备展示图形，从而建立可视化模型，实现遥感监测的智能化、信息化获取，但是这种方式也存在局限性，例如整体内存比较小，参数指标不准确等。传统程序开发更加重视程序的维护性和重用性。而面向对象的程序设计，主要是解决传统开发技术，封装数据和方法，可以建立程序包，可以根据工作需求创建不同的实体对象[3]。

2.1.3 可视化接口

可视化接口包括拨通的控件，可以利用控件实现数据模型的可视化。经过可视化获取的数据分析结果，在构建林业资源遥感图像可视化模型的过程中可以提供参考依据。实现遥感图像的可视化，要实现全方位观察功能，同时需要实现漫游和缩放等功能。

2.2 国土空间资源监测和图像处理技术

2.2.1 图像融合

近些年不断更新和淘汰图像融合方法，也开始利用Gram-Schmidt 技术，这种融合方法可以保障光谱信息的真实性，如果改变了地形位置，可以保持光谱波形的稳定性，利用这种方法可以保障信息融合的质量，同时可以提高信息的时效性，可以保持原有的影像光谱信息[4]。

为了满足电力通信设备自动巡检的要求，使得电力通信设备能够安全、稳定地运行，因此，基于状态感知的电力通信设备自动巡检技术需实现以下目标。

2.2.2 植被指数计算

利用相应的参数反映植物生长状况，利用卫星监测，通过该组合不同波段和探测数据形成植被指数。利用红光波段照射，植物叶面可以吸收红光波段，发挥出反射作用。植被指数指的是组合2 个波段测值获得的数据。

2.2.3 RS+AI

利用高分遥感技术、大数据、深度学习和人工智能技术，建设空间规划遥感智能监测系统，可及时发现并查明违反空间规划的开发建设行为，进而利用积累的空间信息数据和相关技术辅助开展空间规划落地实施情况的基本评估评价，探索切实可行的人机结合机器学习与深度学习的空间规划智能监督监测方式方法，通过深入系统研究和科学实践，并不断完善推广，对保障空间规划落地实施，推动空间治理能力和治理体系现代化具有非常重要的意义[5]。

3 遥感监测技术和国土空间规划

3.1 遥感监测技术的优势

在实际工作中，遥感监测技术可以精确地获取地理空间信息。近些年遥感监测技术不断快速发展，并且获得显著的工作成果，我国在监测森林资源、矿山资源及管理水文资源的过程中都开始利用遥感监测技术。在不同的工作领域利用遥感监测技术，主要包括陆地遥感和航空遥感两种模式，这两种模式实际飞行高度具有差异性，通过二者配合使用，可以提高国土空间规划的效率[6]。

针对国土空间规划试点监测工作，要求工作人员勘测当地的数据。技术不断发展衍生出更多的勘测工具，但是仍旧需要人工操作。当前在国土空间规划中利用遥感监测技术发挥着重要的作用，遥感监测技术可以更好地适应复杂环境。因为环境比较严峻，不利于开展人工工作，也无法收集数据集，因此突出了遥感监测技术的优势。此外对比人工操作模式，利用遥感监测技术可以精确地收集数据，降低数据容错率，为后期国土空间规划工作奠定技术基础，促进空间规划服务地方经济可持续发展。

3.2 国土空间规划的核心

在国土空间规划过程中，不能利用传统的工作思维处理国土资源问题。新时代空间规划是“多规合一”的规划体系，采用了“三区三线”覆盖了国土全范围，需要利用发展性思维分析国土资源，提高城市规划的合理性，满足国家政策规定。近些年我国不断发展城乡一体化，建设国家规划系统到国土空间规划工作，科学地规划国土空间，可以推动城市现代化发展。当前我国政府非常重视保护生态环境，逐步落实可持续发展观念。在国土空间规划阶段，不仅需要提高城市化发展进程，还要注重开发利用自然资源，有效保护生态环境，协调经济发展和生态环境保护工作[7]（如图1 所示）。

图1 国土空间规划的内容

4 遥感监测技术在国土空间规划中的应用

4.1 卫星遥感监测技术

卫星遥感监测技术拍摄范围更加广泛，可以掌握更多的国土空间信息，随着我国高分遥感系列卫星的运行和应用推广，国产卫星遥感数据获取可保障数据的精确性。但是这种技术也存在不足，例如数据更新周期较长，云层遮挡将会影响到卫星遥感监测技术的应用，具有较高的自动化程度，气候和实践都不会限制到数据获取的效率。

4.2 无人机遥感技术航空摄影

无人机是一种不载人飞行器，主要是利用无线电遥控技术和自动控制技术，对于无人机的体积没有提出硬性规定，可以在无人机搭设摄像头和遥感设备等设施，实现遥感和航拍等工作。在国土空间规划中，无人机航空摄影技术发挥着重要的作用，利用无人机搭设遥感设备和摄像设备等遥感拍摄国土空间，并且向地面信息中心传递收集的信息。在无人机上搭设不同的设备，可以输出高线图和地形图以及空间三维图等，建立国土空间数据模型，方便地面信息中心的工作人员全面观察，在多个角度缩放。无人机航空摄影具有较大的适用范围，可以识别住宅用地和工业用地以及商业用地等，无人机航空摄影具有较高的分辨率，产生的误差比较小，有利于满足国土空间规划要求。

4.3 辅助分析国土空间规划结构体系

利用遥感监测技术可以采集和处理三维空间坐标数据，此外可以获取表面纹理数据，高效地模拟实际地物。利用屏幕显示三维模型提升整体的可视化，同时具有丰富的表现形式，可以保障动态体验的真实性。在国土空间规划阶段利用三维GIS 技术，有利于构建国土空间规划系统。国土空间规划系统每个层次具有独立性，而每个层次又具有紧密的联系。不同层次独立负责不同的工作内容，下层结构要支持上层结构。数据库层利用数据库技术管理模型数据，为上层结构的工作提供支持。数据库主要包括现状数据和规划数据等，而现状数据中涉及到地质条件和基础地形等，而规划数据包括地下管线和地下交通设施等。

4.4 补充数据库的数据

遥感影像的信息获取可补充国土空间规划地区的集成数据，结合基础地理可以在多个维度分析获取的数据，形成多样化数据，通过整合和统一这些数据建立数据库，为后期二维建模工作奠定基础。首先利用这些数据建立数据库，并且在网络上共享这些数据，方便国土空间规划部门的工作人员及时了解工作现场实际情况。另外可以在建模阶段准确地分析国土空间规划，保障决策的科学性，同时可以结合反映的问题提出规划调整建议[8]。

基于遥感监测的二维建模过程中，可综合规划数据和现状数据实现二维建模，因为地质涉及地下数据的精密性要求，涉及到复杂的内容，因此需要利用自动建模模式，通过搭建二维模型，提高建模速度，从而节省建模支出。如果在地下工程建设阶段需要建模，需要保障建模的精密性，满足内部结构需求，这就需要利用更加专业的建模方式。二维平台利用二维建模和数据库层，可以全面显示出二维数据，帮助工作人员全面剖析数据及指定科学的设计规划方案。在全面剖析阶段，需要对规划方案实施比较、评估，不仅需要剖析规划方案，还要剖析专项内容和规划指标，从而为规划决策提供参考数据。在设计规划全面剖析的过程中，要注意实现全过程的追踪规划。

5 结束语

为了科学地开展国土空间规划工作，在国土空间规划中可以利用遥感监测技术，充分发挥出遥感监测技术的优势，结合遥感与计算机科学技术实现人工智能化遥感监测的技术突破，对空间规划实施情况的适时监测可实现高效合理调整和优化国土空间规划，促进我国城市化建设和生态修复高质量可持续发展，有效提升城市文明和社会经济建设过程中治理能力和治理体系现代化水平。