基于遥感技术的自然资源监测监管研究

宋松森

(包头市自然资源与规划信息中心,内蒙古 包头 014010)

伴随着科学技术的不断提升，我国卫星监测体系持续向好发展，目前，资源、高分等系列在轨民用卫星不断成熟完善，吉林、高景等商业卫星的投入使用，进一步提升了卫星数据获取能力及获取质量，夜光卫星、SAR等各类用途卫星不断丰富，卫星分辨率不断提高、重访周期不断缩小，多光谱、高光谱、雷达等技术手段不断扩展，虚拟卫星、卫星虚拟组网及各类小卫星群的数据获取能力得到有效提升。实时中国、遥感集市以及各类遥感数据接入业务系统使各类卫星应用数据的应用更加便捷化。在卫星监测体系取得进步的同时，我国无人机应用也进入井喷时期，各类旋翼、固定翼无人机以及载具层出不穷，倾斜摄影、热成像、机载LIDAR等各类传感器，使得无人机在不同行业上发挥相应的作用。在以上基础上，利用各类遥感监测手段，对自然资源监测监管进行全天候、无人化、精细化管理成为一种高效、节约、精准的自然资源管理方式。

1 现状分析

自然资源监测监管是一项自然资源日常管理业务，具体由各自然资源所负责，传统手段由基层工作人员，通过巡查、执法等形式发现问题、整改问题。随着公车改革、机构改革等工作逐步深化，基层自然资源所面临执法人员、车辆不足等问题。同时，传统监测监察手段周期相对较长，发现问题不够及时，对违法行为不能有效制止，对监测发现的问题不能及时研判。大量人力、物力的投入，使得监测监管工作成本居高不下，而所产出的社会效益已不能达到自然资源管理的要求。而遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线，对目标进行探测和识别的技术，对解决以上问题具有先天优势。伴随着我国国产遥感技术的发展，在成本、效益等各方面已具备为自然资源管理进行全天候监测监管服务的能力。精准结合多光谱、高光谱、SAR、夜光等技术特点，分析自然资源监测监管对象的光谱及应用特征，对研究遥感技术在自然资源监测监管领域的应用场景和应用效益具有重要意义。

2 卫星遥感解决方案分析

2.1 辅助自然资源执法监察

2.1.1 违法建筑监测。通过AI、图像识别与提取等技术，对一定周期内，建筑物变化区域进行图斑化自动提取，同时结合历年建设用地报批、供地业务数据，对未履行相关手续的疑似建设行为提出预警。同时，可结合规划审批数据，通过太阳高度角、建筑物影长等因素，对采光、层高等要素进行估算，筛选出疑似违法行为，分发给基层执法人员进行研判，必要时进行现场核实。

2.1.2 土地闲置监测。通过与审批系统联动，以审批所形成土地供应数据的范围作为关注点，对目标地块，参照违法建筑监测，结合人工智能技术，进行提取监测，对建筑物边界范围进行前后比对，在供应后一定时期内若未进行建设或未监测到明显的建筑物变化，进行筛选预警，纳入疑似闲置土地数据库。

2.1.3 矿山私挖盗采监测。私挖盗采行为多具备夜间作业、需要大型工程设备、主要分布在山区等矿产资源集中的区域等特点。结合以上特点，对重点监控区域，进行矿山私挖盗采监测，在生产环节，可采用热红外、夜光等遥感手段进行监测；在运输领域可对车辆运行轨迹进行有效监控，从而为打击私挖盗采行为提供线索和证据。

2.2 耕地保护监测

2.2.1 耕地非农化。结合高分辨率卫星遥感影像，利用建筑物提取等技术，对基本农田内各类疑似违法建筑进行智能化提取，并进行预警，结合建设用地审批数据进行后台比对，筛选出破坏耕地行为。对设施农用地进行年度、月度周期性监测监控。通过无人值守的方式进行变化监测。

2.2.2 耕地非粮化。结合高分辨率遥感影像、高光谱卫星等数据，尤其“红边”波段遥感数据，结合农作物波谱特征对农田作物类型、面积进行分类估算。并能有效识别出在耕地范围内非粮化的具体区域、类型及面积，为耕地保护监督工作提供直接数据支撑。

2.2.3 产能动态评估核算。结合各类定标数据，利用高光谱数据，实现对指定作物的产能进行动态监测，为农用地分等提供动态的评估数据。

2.3 生态红线监测

2.3.1 生产活动监测。对自然保护区范围内的生产活动，通过可见光、热红外、夜光等手段，结合AI技术，进行生产器械、车辆等图像的深度学习，从而实现疑似生产活动的监测，并记录其活动位置进行预警。

2.3.2 生态破坏监测。利用SAR雷达等手段，对自然保护区内的山体破坏，人类生产活动造成的滑坡、塌方以及沙坑等进行监测。发现疑似破坏行为，及时预警，便于通过人工或者无人机巡查等方式进行核实，提升发现问题的及时性。

2.3.3 荒漠化趋势监测。结合可见光、高光谱等多种类型的遥感数据，对草原、耕地进行月度、年度对比，通过提取技术和分类，判断草原、耕地荒漠化的趋势以及具体位置，为做好自然资源精细化管理提供数据支撑。

2.4 日常自然资源管理工作支撑

对关注度比较高的收储、拆迁、建设等重点区域范围，提供月度高分辨率遥感影像。为业务会审、土地储备相关会议提供动态影像支撑，能够直观地反映重点项目区域周边配套、区位以及土地县城情况，从而实现对决策分析的支撑。

按季度提供高分辨率卫星影像(如高景系列)，为日常各类自然资源管理(如：不动产指认、业务图件制作等)业务提供工作底图。必要时可结合高分多模数据，实现对城市建筑倾斜摄影。尤其是城市周边工业园区等区域，可利用卫星数据获取的周期短、成本低等特点，生成卫星倾斜摄影数据，对城市重点区域的精细化建模进行补充完善，便于直观反映城市内部的建设情况，尤其是在建筑方案审查时，可以直观分析建筑的光照、通视、与周围建筑风格的融合程度、对天际线的影响等内容，为自然资源精细化管理提供支撑。

3 地基、空基遥感监测方案

3.1 无人机

可以探索利用无人机等手段，实现对重点区域的巡逻，同时，通过人工神经网络、深度学习等人工智能技术，实现对工程设备、矿山机械、运输车辆等目标的自动识别，实现对违法行为的早发现、早预警。可搭载热红外监测载具，实现对火源、热源的监测跟踪。通过搭载激光LIDAR，实现对重点监控范围内的矿山开采地形进行监测。

3.2 高空摄像头

高空摄像头监控可以在重点区域结合铁塔搭载高空摄像头，实现对大范围违法行为的监控。同时，结合GIS平台，实现疑似违法行为发现坐标实时提取，同时与自然资源管理业务系统进行联动，及时调阅审批数据，分析是否具备相关审批手续、是否占用基本农田、是否符合土地利用总体规划等，对不符合相关政策的建设行为及时预警、及时制止。

将以上监测监控手段，结合自然资源“一张图”，进行地理空间位置的提取，实现对违法行为的网格化管理，建立监控、指挥中心，实现24h不间断、全方位监控，发现疑似违规行为，依法及时处置。

4 结束语

通过以上手段，可有效解决自然资源监测监管过程中面临的车辆人员不足、效率不高的问题，提升执法与监测的自动化水平，缩短了发现周期，通过地基、空基、天基多种遥感监测技术，根据监测监管对象的光谱及雷达特征，实现对违法行为的早发现、早制止。根据长期积累的遥感数据，实现对土地利用、资源开发、城市演变等自然资源管理内容的动态监测，提升自然资源管理水平。