“黄河大合唱”中的测绘乐章——河南测绘保障黄河流域生态保护和高质量发展

本刊记者 王敏 通讯员 李旭

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和永续发展的千秋大计。

2019 年9 月18 日，习近平总书记在郑州主持召开座谈会时，将黄河流域生态保护和高质量发展上升为重大国家战略，为新时代黄河保护治理工作擘画蓝图、锚定航向。

厚望如山，催人奋进。作为国家经济建设的先行军、黄河流域生态保护和高质量发展的急先锋，一年多来，河南测绘人紧紧抓住这一重大战略机遇，努力创造无愧于历史、无愧于时代、无愧于人民的业绩——推动建设“黄河大脑”，构建时空大数据平台，让黄河流域生态保护更加智慧；编制相关规划工作底图，为黄河滩区综合治理规划提供地图可视化技术支撑；构建统一的黄河区域本底数据库，为黄河综合治理摸清底数；打造沿黄区域三维立体“一张图”，黄河生态廊道的美丽画卷，在黄河区域高质量发展应用系统里徐徐展开……

建设“黄河大脑”，让黄河保护更“智慧”

“黄河流域生态保护和高质量发展，是一个复杂巨系统工程，而不仅仅是水沙问题，建议构建‘黄河大脑’去服务流域保护与发展。”中国工程院院士、河南大学教授、河南省时空大数据产业技术研究院院长王家耀做了一辈子测绘研究，早在2001 年便开始研究数字黄河，与黄河有着不解之缘。

人的大脑具有感知、存储、记忆、加工、判断和决策的功能，随着人工智能时代的到来，王家耀院士认为，黄河也应该有自己的“大脑”，能感知、能存储、能判断和决策。

王家耀院士解释说，“黄河大脑”首先通过“天空地海”一体的智能感知传感器网络获取海量信息感知黄河。“黄河流域生态环境怎么样，植被、湿地、空气质量、沙漠化程度如何，都可以采用卫星对地观测、无人机、地面传感器等各种感知手段智能获取。”

掌握了各种数据，才能对整个黄河流域做出一个合乎实际的判断和决策。王家耀院士举例说：“黄河流域上中下游存在的问题不同，任务也就不同。比如，黄河流域中游水土流失严重，主要任务就是产业结构调整和水土流失治理 ；而下游生态流量偏低，湿地萎缩，主要进行产业结构转型升级和生态修复。”

有了数据，还要建立资源池，“用来存储计算、网络等信息基础设施资源，基础地理时空数据、各部门行业数据等时空大数据资源，以及模型、算法、知识和专家等功能资源。”王家耀院士强调，资源池的数据是源数据，不能随意修改。那么，多源数据标准不一，如何推进数据资源整合与开放共享呢？

习近平总书记提出：“以数据集中和共享为途径，建设全国一体化的国家大数据中心，推进技术融合、业务融合、数据融合，实现跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的协同管理和服务。”这为发展全国性的大数据中心指明了方向。

王家耀院士认为，要按照国家统一标准，建设黄河流域一体化时空大数据中心，实现传感器网络接入，时空大数据分布式存储、管理和动态更新，网络空间数据安全态势监控与防范等功能。要基于统一的时空基准，对不同来源的数据进行一致性处理，实现多源数据融合与共享，进而摸清黄河流域生态环境和经济发展历史、现状并监控其动态变化。

● 中国工程院院士王家耀

“黄河大脑”怎样“动脑”，进行判断和决策呢？这就需要有一个“操作系统”——“时空大数据平台”。

王家耀院士表示，利用时空大数据平台，聚合诸如黄河流域基础地理空间数据、生态屏障及生态环境数据、社会经济人文数据等多种数据，通过多维融合、关联分析、数据挖掘等，对黄河流域作出更精准、全面的分析判断，实现黄河流域生态环境智慧监测、评估、预警，流域农作物生长态势、矿藏资源动态、经济发展趋势监测，黄土高原水土流失和生态修复监测、分析与评估等。

“构建黄河大脑的目的很明确，就是为了服务黄河流域生态保护和高质量发展，起到感知、存储、分析、判断、决策的作用。”王家耀院士表示，要加强黄河流域“天空地海”一体的生态环境对地观测体系建设，充分利用国内外各类卫星遥感影像数据并进行快速处理，利用无人机进行多角度倾斜摄影，加强黄河流域9 省（区、市)多尺度基础地理空间数据的生产和更新，加强多源数据融合研究，特别是生态环境与农作物生长态势监测、评估和预警的自主可控模型和算法研究……

王家耀院士告诉记者：“目前，我们正在收集黄河流域各时间段的卫星影像、数字高程模型等数据，为构建黄河流域实景三维平台做准备，平台建成后将接入时空大数据平台，实现黄河流域所有数据的三维可视化表达。”

黄河流域生态保护和高质量发展这一重大战略的实施，赋予测绘行业重大历史机遇。“作为从事测绘地理信息和时空大数据研究的科技工作者，我们一定要建设一流的黄河流域时空大数据中心，支撑实现‘五跨’‘三融合’的时空大数据平台和以发展特色产业、传统制造业转型升级为目的的科技信息咨询服务平台，为实现黄河流域生态保护和高质量发展这一重大国家战略贡献力量。”王家耀院士如是说。

研发系统，打造沿黄区域三维立体“一张图”

黄河裹挟着泥沙一路向东，经四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西来到中原腹地河南，完成中游到下游、山地到平原的渐变。

2019 年9 月，黄河流域生态保护和高质量发展座谈会在河南省会郑州召开，意味着河南在黄河流域生态保护和高质量发展中肩负特殊使命和艰巨任务，必须担负起让黄河成为造福人民幸福河的重大责任。

“要按照‘一张蓝图保发展、一体共治建生态’的总体思路，强化综合治理、系统治理、源头治理，以点带面构建黄河流域大生态、大保护、大治理格局，以黄河流域生态保护治理带动全省生态文明建设。”河南省自然资源厅党组书记刘金山表示。

治理黄河，重在保护，要在治理。河南省自然资源厅高规格编制了黄河流域（河南段）国土空间规划，重点实施了黄河流域“百千万”试点工程——百公里生态廊道建设试点、千公顷湿地公园群建设试点、40万亩滩区耕地高效利用试点，并以第三次国土调查为基础，组织开展了黄河流域生态保护涉及的行政区域分布、黄河大堤坐落、区域内土地利用现状等情况的核查，集成建立黄河流域土地、矿产、水流、森林、草原、湿地以及生物资源等自然资源状况基础数据库和“一张底图”，进一步摸清了黄河流域（河南段）自然资源家底。

“这里是郑州沿黄生态廊道示范段，白蜡树随着骑行道延展，樱花随着步行道延展；这是新乡市生态廊道示范段，栽植了各种各样的苗木；三门峡生态廊示范段，在道路两侧打造了绿色长廊……”在河南省测绘地理信息局研发的黄河区域（河南段）高质量发展应用系统里，黄河生态廊道景色宜人，绘就一幅美丽的黄河流域生态画卷。

“按照河南省自然资源厅部署，我们安排局属单位省基础地理信息中心，依托国土空间基础信息平台，构建了黄河区域高质量发展应用系统，支撑黄河区域的空间规划和生态治理。”河南省测绘地理信息局副局长毛忠民介绍，系统基于二三维一体化的基础地理信息数据，集成三调、林业、草地、地灾、水利、住建、农业等基础现状和业务管理空间数据，空间化就业、舆情、宏观经济、人口等社会经济类数据，构建了黄河区域时空大数据体系，全面、丰富展示了黄河河南段各方面现状，形成了黄河区域的工作“底图”。

“系统里与黄河治理有关的行业数据，有基本农田、生态红线等专业管控数据，有表达地类和权属的土地利用现状数据，有湿地、自然保护区及保护动物分布等林业数据，有灾害易发区、隐患点分布等地灾数据，还有探矿权和采矿权数据可以服务生态修复与矿山治理……”河南省基础地理信息中心主任付治河举例说，“以大堤界线为例，系统显示，在界线内仍有耕地约195 万亩、住宅用地约29 万亩。基于这些数据，系统构建了统一的黄河本底数据库，为黄河综合治理摸清了底数，能有效避免各地项目规划和实施中的冲突，提高科学统筹能力。”

系统的最大亮点是拥有表达实景的黄河河南段三维地形数据和建筑物模型数据。付治河介绍：“我们以二三维一体化GIS 技术为基础框架，融合倾斜摄影、BIM、激光点云等多源异构数据，构建了二三维一体化实景应用场景，打造了沿黄区域三维立体‘一张图’”。

“你看，这是小浪底库区的三维地形，大坝真实场景和地形起伏都一目了然；在黄河豆腐腰地区，集成了农房倾斜摄影数据，展现了建筑物实景三维，逼真还原了村庄风貌；桃花峪和花园口集成了可以呈现实景的点云数据，炎黄二帝雕塑各个角度都清清楚楚……”项目负责人李旭打开系统，边演示边介绍。

据介绍，目前黄河区域高质量发展应用系统已取得初步成果，完成集地形三维、0.8 米分辨率卫星影像、1∶1 万地形图、国情普查、三调、永久基本农田、湿地资源、林地、鸟类分布、自然保护地、地灾、矿产等为一体的自然资源本底数据库及三维立体一张图建设，获取了沿黄大堤外扩5 公里范围共11000 平方公里的0.2 米高清航空摄影数据，正在制作高精度数字正射影像和数字高程模型。

● 实景呈现规划效果

开拓应用，服务领导决策与生态治理

兰考县东坝头黄河湾段，是九曲黄河最后一个大拐弯处，呈“U”字形，因地势险要，素有“豆腐腰”之称。

“准备起飞。”12 月26 日上午9 点左右，在东坝头镇的一片开阔空地上，随着操作口令的响起，一架无人机迅速升到80 米高空，四五分钟后，成功获取生态草场种植现状，无人机随即缓缓降落……

这是河南省基础地理信息中心的测绘队员王冬冬、胡馨方，在对黄河滩区综合整治项目进行无人机监测。下午3 点左右，兰考县生态草场监测甫一结束，二人便马不停蹄赶往黄河北岸封丘段，利用无人机监测村庄拆迁和新建社区现状……

“从9 月起，我们每隔两三周，就利用无人机对黄河滩区综合治理、居民迁建、控导工程建设等重点项目，开展周期性的动态监测，目前已经进行了四期无人机监测，监测数据都已集成在黄河区域高质量发展应用系统中。”付治河介绍，通过不同时段的无人机航测数据，系统可以对比发现项目的施工进展，直观展现郑州、开封、新乡、洛阳、三门峡、沿黄大道等地重点工程进度，为领导了解项目进展提供监测服务。

李旭以黄河生态廊道示范带为例，向记者演示了两期监测结果。“系统可以双屏展示对比结果，左边影像较早，右边较新。左边影像显示，开封黄河大堤内部分地区仍有居民地，有些地方正在建设步道，引水渠段完成部分廊道建设。而右边影像显示，居民点已拆除，开封黄河生态廊道示范带绿化工程完成，景观节点等正在推进。”

据介绍，黄河区域高质量发展应用系统实现了数据统计分析、项目管理、专题应用等功能，在项目开展过程中，可以为现状分析、规划落地、项目实施等业务提供数据和技术支撑。

在黄河生态治理方面，利用系统可划定治理范围，快速获得准确的人口数量、治理成本等现状信息。“随意划定一块区域，结果显示，该区域共涉及1 县2 乡15 村26125 人，还有湿地、耕地、种植园用地等13 个大类，坑塘水面、沟渠等50 余个小类的地类面积也准确无误。这些详尽、客观的数据成果可以支撑领导科学决策，更好地加强黄河生态治理。”李旭边演示边说。

项目规划时，方案是否合理，选址占地情况如何，这些都可以通过系统进行预判。在系统里选择项目空间位置，与规划数据、国土三调、市县发证采矿权、地灾隐患点、自然保护区等图层叠加，可以分析项目的选址范围、占地情况，确认用地类型是否符合相关规划等。

项目实施会不会与前期规划有差异，和预期不符？系统可以实景呈现项目规划后的场景，有效减少此类情况发生。“比如，在生态廊道和生态种植方面，系统实现了规划的升维表达，可在真实场景中沉浸感受未来的规划效果。你看，农作物、水面等都可以在三维场景中展现，树、草、花、鸟等局部细节清晰可见……”李旭说。

在项目实施过程中，系统也可以辅助决策。以东坝头村居民迁建工程为例，系统在查看征迁范围、确认补偿标准后，可以进行拆迁分析。“系统可以三维视角观看拆迁分析结果 ：三层以上5 栋，三层以下895 栋，共需拆除6.39 万平方米。”李旭介绍，通过周期性的数据采集，可以跟踪项目拆除进度，查看拆前、拆中和拆后的状态，最终生成分析报告。基于耕地、草地、工矿用地等土地使用现状数据，系统还可以评估项目实施指标与规划指标的差距，有效监管项目建设质量。

“地理信息等现代技术在保护耕地、精准监管、规划落地和项目实施方面成效明显，要提高政治站位，积极为我省黄河流域生态保护和高质量发展做好服务，进一步将国家和全省的黄河流域规划数据叠加到这张‘底图’上，供各级部门决策参考使用。”日前，河南省副省长刘玉江观看了黄河区域（河南段）高质量发展应用系统演示后，充分肯定了省测绘地理信息局所做的工作。

● 开展无人机监测

“下一步，我们将按照省委省政府和省自然资源厅的要求，在重点区域制作1∶2000 大比例尺地形图，建立高精度全景三维立体的数据体系，确保在东部较平坦地区依然可以看到地形的起伏变化 ；将黄河规划、项目实施等相关数据集成在一张三维底图上，为黄河流域生态保护和高质量发展做好地理信息支撑。”付治河介绍，“系统完成后，拟接入政务网，满足各单位应用服务需求。”

卫星遥感，助力“一河两路”违法违规问题清查整治

从年初开始，河南省大力清查整治“黄河、铁路、高速公路”（简称“一河两路”）两侧自然资源违法违规问题。具体范围包括：黄河大堤以内区域及大堤外扩500 米范围，西部山地丘陵区黄河无大堤部分以滩区或175 米等高线为边界外扩500 米为整治范围，铁路和高速公路实际占地位置两侧各外扩100米范围。

时间紧，任务重，又正值疫情管控关键阶段。河南省测绘地理信息局党委迅速部署，安排局属单位省遥感测绘院积极配合省自然资源厅执法局开展基础图斑数据提取工作。

省遥感测绘院充分发挥卫星遥感与测绘地理信息技术的前哨作用，利用航空航天遥感影像、地理国情监测数据，划定排查范围，又结合河南省建设用地审批、河南省增减挂钩、河南省农村集体土地使用权等资料数据，提取排查范围内疑似占地建筑图斑、取土挖沙图斑，并完善相应地名属性。

据介绍，该项工作共涉及省内黄河流域以及43 条铁路、37 条高速公路的81 个区域，排查总长度14113公里。技术人员积极与省自然资源厅执法局和厅政务中心沟通联系，利用视频、微信、QQ、网络、电话等手段，采取少量人员单位值守、多数人员在家办公相结合的工作模式，克服技术难题，圆满提取了全省“一河两路”两侧自然资源违法违规问题图斑，共排查出疑似问题图斑6 万多个，总面积20 余万亩。

“依据这些图斑，排查人员可以快速定位违法违规问题所在位置，大大减少了人工排查的工作量，提升了核查进展速度与精度，为全面加强黄河沿岸生态保护，助力构筑全省以主要交通道路及河流为骨架的‘多廊道’生态保护屏障。”河南省遥感测绘院院长武永斌介绍说。

黄河流域生态保护与高质量发展任重而道远。“我们要保持历史耐心和战略定力，坚决扛稳黄河大保护、大治理的测绘担当，以功成不必在我的精神境界和功成必定有我的历史担当，锐意进取，奋勇争先，在黄河流域生态保护和高质量发展中谱写更加出彩的测绘篇章。”河南省自然资源厅党组成员，省测绘地理信息局党委书记、局长刘济宝如是说。