面向规划与国土资源管理全周期管控的遥感综合应用

陈永强 张 茜 刘子健 陈 岩

(1.北京清华同衡规划设计研究院有限公司，北京 100085； 2.北京市测绘设计研究院，北京 100038； 3.二十一世纪空间技术应用股份有限公司，北京 100096)

1 概述

城乡规划与社会经济发展规划、土地利用规划、生态环境总体规划等规划的统筹衔接是时代背景下的发展要求。同时国土资源管理要与城乡建设、区域发展、环境保护等规划相协调，推动经济社会发展、城乡建设、土地利用、生态环境保护等“多规合一”。随着“多规合一”工作的推进，分属多个部门的业务需要进一步梳理、整合。

在此背景下，北京市规划委员会和市国土资源局于2017年7月29日进行了机构合并，新成立的北京市规划和国土资源管理委员会将在逐步推进机构、人员和职责整合的同时，开展业务整合。而遥感作为一项重要的技术手段，一直在规划部门的规划编制、监督、评价等业务和国土部门的土地调查、监测、监管、执法等业务中发挥着不可替代的作用，随着卫星及应用产业的高速发展，自主、商业化运行的卫星资源已具备为规划和国土资源管理工作提供更高分辨率、更短周期和更加灵活选择的能力。

基于遥感技术具备的上述能力支撑，结合本次机构合并的契机，本研究从规划与国土资源管理全周期角度统筹考虑，探索一整套适应北京市规划和国土资源管理工作新局面的规划与国土资源管理全周期管控监测技术及应用模式，获取统一、现势、客观、准确的空间信息，实现一源多用，全面支撑宏观决策、多规合一、资源管理和生态保护，进一步提升管理水平、提高管理效率、节约管理成本。以期为其他省市在规划和国土资源管理工作中提供一种新思路。

2 遥感数据应用需求分析

2.1 整体思路

原北京市规划委员会(首都规划建设委员会办公室)与原北京市国土资源局在遥感数据应用中，从数据来源、数据应用、数据分析方法及数据存储等方面，均有各自部门独立的运行体系。2017年3月19日，北京市政府正式批准这两个机构承担的职责整合，合并划入北京市规划国土委(首规委办)，两个机构的业务需要全面整合。

因此，遥感数据应用需要从机构合并、业务整合的基本诉求出发，挖掘遥感数据自身属性，借鉴国内外先进经验，结合大数据、互联网+、智慧城市等新技术、新趋势，梳理遥感数据在机构整合后的业务综合应用。针对上述工作与业务需求特点，遥感数据应用应突出以下原则：

1)一源多用。

利用统一的遥感数据，对城乡规划管理、国土资源管理的全周期管控。充分利用遥感影像数据的直观性、现势性、综合可比性等特点，全面应用于规划编制、规划方案技术审查、规划行政审批、建设实施监管、土地资源现状调查、土地利用动态监测等城乡规划与国土资源管理的全生命周期的各个阶段，同时可为道路工程调查、绿地水系调查、生态调查、城镇地籍调查、耕地保护调查等专项研究提供丰富多元的基础数据，提高相关业务审查与审批、专项研究的工作效率。

2)数据协同。

从空间、时间以及数据要素分析等角度，深度分析遥感数据自身属性，结合现状以及未来业务需求，形成基础数据应用模块。

同时，引入规划审批、规划研究数据以及相关大数据等内容，进行数据协同比对分析，能够衍生出多种数据应用，为专项研究、审批管理与实施监控提供不同时间维度、空间维度、有较强时效性的分析结果。

3)平台对接。

随着遥感数据技术的不断发展，可将应用于市规划国土委业务的遥感数据及其应用后产生的数据，分阶段、分层次，逐步对接其他政府部门系统，实现数据平台对接、数据资源共享，最终形成智慧政务乃至智慧城市的空间数据基础。

2.2 数据类型分解

1)应用需求角度。

现状调查阶段：依托北京二号卫星星座为主的自主数据源，能够形成对大范围地区或特定区域、特定时间的遥感数据，也能够周期性、重复地对同一地区进行对地观测，可形成不同时间维度的地面事物的现状情况，形成地质、地貌、土壤、植被、水文、人工构筑物等地物的特征综合信息，对现状生态条件、城乡土地使用现状、建筑物分布、建筑质量等内容形成有效分析，为研究城市发展、土地利用、自然灾害、环境污染等提供一手资料。

规划编制阶段：城乡规划体系包括城市总体规划、详细规划以及村庄规划等不同空间尺度与编制深度的规划类型，同时，还包括不同内容类型的专题、专项研究内容。同时，在土地管理中，根据《中华人民共和国土地管理法》，各级人民政府应当依据国民经济和社会发展规划、国土整治和资源环境保护的要求、土地供给能力以及各项建设对土地的需求，组织编制土地利用总体规划。在上述不同类型的规划编制过程中，需要大量、全方位的空间地理基础数据。遥感数据能够提供当前以及以往历史遥感数据，支撑规划编制过程中对相关规划内容的数据分析，并指导规划编制的科学合理性与准确性。

审查审批阶段：在城乡规划与土地资源管理中，需要对当前建设情况以及历史建设情况的对比分析，可遥感影像数据纳入空间信息库，利用地理信息系统，实现与各类规划编制成果数据、规划审批红线数据、现状地形图数据等多源数据叠加，帮助管理人员更方便、快捷的了解现状与规划情况，更加科学合理的开展规划审批决策工作。

监督管理阶段：在土地使用与开发建设等行为中，相关管理部门可动态监督拆迁、还林还绿、房屋建设等情况，掌握相关信息，及时查处违法建设行为。通过历年遥感影像的对比，发现遥感影像变化图斑，将图斑与城乡规划、土地利用总体规划以及相关行政许可数据对比，及时发现并制止各类违法、违规的建设行为。同时，采用遥感手段发现和查处违法建筑，可形成确凿的技术数据，为规划监察执法工作提供了一种有效的技术保障手段。

同时，为土地督察、耕地保护、两线三区、特定用地减量、建设项目实施时序等专项工作与业务，做好相关信息的收集、整理、交流、上报等相关工作，加强与上级主管部门的日常联系、情况沟通与信息反馈等工作。

2)数据属性角度。

在本次研究中，遥感数据将主要来源于“北京二号”民用商业遥感卫星星座(DMC3)，其是由位于650 km轨道高度的三颗1 m全色、 4 m多光谱的光学遥感卫星组成，具有全球任意一点1 d～2 d重访能力，可提供覆盖全球的遥感卫星数据和空间信息数据。因此，从数据获取的空间尺度、时间段以及能够获取的信息要素等方面，进行分类，为精细化研究数据应用奠定基础。主要包括以下三方面：

时间维度:针对地表事物，可获取各类要素的长、中、短周期或者特定时间段的遥感数据，用于不同时期的数据前后变化对比，分析相关要素的变化。

在本次初期，遥感数据拍摄及基础处理以季度为单位，在一个季度内根据天气等情况多次拍摄，最终合成本底数据，今后可根据不同的业务需求进行优化调整获取周期。

空间尺度:根据卫星图像采集范围及其遥感数据精度来分，在空间尺度上可分为宏中微观三种。宏观尺度，采用15 m～30 m的精度，范围主要覆盖北京市及其周边城市区域。中观尺度，采用1 m～2.5 m的精度，重点覆盖如北京城市副中心155 km2及其周边乡镇等特定区域，具体对象可分析3 km2～5 km2,10 km2～20 km2的不同范围用地建设情况，或者特定区域中的单一体系要素，如水系、绿地、道路等体系。微观尺度，采用优于1 m的精度，可分析项目地块、单体建筑的相关要素。

数据要素：针对遥感数据的本底数据内容，结合市规划国土委相关业务，本研究报告重点提出以下分析对象，具体包括城市空间格局、生态绿化资源、污染源、土地使用功能(道路、住宅、工业、棚户区、绿地、林地、耕地等)、各类控制界线(城市边界、生态红线、耕地红线、四线、用地红线等)、建筑(新建、改扩建、顶层加建)、公共开敞空间等。

2.3 数据应用模块分析

通过上述数据类型的分解，可从遥感本底数据分析、遥感本底数据与其他数据多源协同分析两方面进行数据应用筛选，形成适合当前市规划国土委相关处室业务需求的应用模块。

1)宏观尺度。

在宏观尺度的分析中，将采用精度为15 m～30 m的遥感数据，基于遥感本底数据可分析城市空间格局演变(包括城乡建设行为、各类用地规模与边界的演变等)、耕地红线变化监测、两线三区变化监测(包括生态保护红线、城市增长边界、生态红线区、限制建设区、集中建设区等)、土地整治项目监测(土地复垦项目、退耕还林)、大型基础设施建设管理(交通、能源、水利工程等的建设动态)、大型产业园区规划建设管理等。

于多源协同分析，将城乡规划、土地利用总体规划及相关行政许可数据对比分析，可进行违法建设监测、实施进度监测。

2)中观尺度。

在中观尺度的分析中，将采用精度为1 m～2.5 m的遥感数据，基于遥感本底数据可分析特定区域空间演变(如城乡结合部地区、绿化隔离地区)、区域道路交通现状评价(如道路网密度、道路交叉口密度)、道路施工情况(如道路建设进度是否存在重复施工情况)、断头路情况普查等。

基于多源协同分析，将城乡规划、土地利用总体规划及相关行政许可数据对比分析，可分析审批项目的空间分布(也可具体分析处于不同审批阶段的项目分布情况)、土地整理储备空间分布、违法地块空间分布、在建地块空间分布、道路施工情况(如年度计划实现率、道路实现率)等。

3)微观尺度。

在微观尺度的分析中，将采用精度为优于1 m的遥感数据，基于遥感本底数据可监测建筑建设状态、开放空间状态、计算绿化覆盖率、调查现状停车情况(如路内停车数量、分布情况、路外地面停车分布情况、路外地面停车数量)、封闭小区开放率等。

基于多源协同分析，将城乡规划、土地利用总体规划及相关行政许可数据对比分析，可分析建设用地占补的增减挂钩、项目实施进度监管、存量用地减量(如工业大院腾退、宅基地腾退)、违法建设项目监管等。

3 结语

随着遥感技术的不断发展，遥感数据空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率和辐射分辨率越来越高，数据类型越来越丰富，数据量也越来越大。遥感数据已经具有了大容量、高效率、多类型、难辨识、高价值等明显的大数据特征。近年来，遥感大数据已经在分布式集群化存储、面向数据密集型应用的高性能计算、多源异构数据关联分析、遥感大数据地理可视化等关键技术研究方面取得了一定的突破。

遥感技术的应用丰富了城乡规划与国土资源管理人员的数据获取手段，在提高城市建设的决策、规划和管理水平方面扮演着越来越重要的角色。面对越来越庞大的数据量，如何一源多用、对接协调加以高效的管理与应用，是新时代城乡规划和国土资源管理人员面临的机遇与挑战。

注释:本论文部分结论来自《规划与国土资源融合全周期管控监测遥感技术研究与示范》课题研究成果，在此一并感谢北京市规划和国土资源管理委员会科技与信息化处、北京清华同衡规划设计研究院有限公司、二十一世纪空间技术应用股份有限公司课题组人员对本论文的贡献。