地理國情監測研究中心。
中國測繪科學研究院(以下簡稱“研究院”)作為地理國情監測總體設計的責任單位、國務院第一次全國地理國情普查領導小組辦公室(以下簡稱“國普辦”)統計分析組的依托單位,堅持科技創新,全面完成地理國情普查統計分析,積極開展地理國情監測試點等工作,為地理國情普查與監測重大工程的實施提供了有力支撐。
開展技術設計 引領普查與監測
地理國情普查從地理國情監測中來,最終成果也應用于地理國情監測,地理國情監測總體設計是地理國情普查與監測工作的總規劃和總統領。2010年,按照國家測繪地理信息局黨組的要求和部署,研究院率先組織研發力量和工作團隊,謀劃測繪地理信息轉型升級的發展路徑,提出了地理國情監測的戰略決策,牽頭完成了《地理國情監測總體設計》和《地理國情監測經費預算》,以此為基礎,財政部于2012 年9 月正式批復,推動了第一次全國地理國情普查的實施。
2012年至2014年,在普查工作的前期,研究院發揮智囊團的作用,先后編制了9個技術方案和9項專業技術設計,其中《地理國情普查技術體系框架》《地理國情普查成果目錄體系》《地理國情普查基本統計技術規定》《地理國情統計分析方法與預期成果》《地理國情普查成果圖技術規定》等為地理國情普查的順利開展奠定了基礎;《地理國情監測內容指南》《重要地理國情信息監測總體方案》《2014 年度重要地理國情信息監測工作方案》《全國主體功能區規劃實施監測方案》《京津冀地區重要地理國情信息監測專業技術設計書》等為地理國情監測的開展提供了技術指導。2015年至2016年,在普查決戰時期,研究院面向普查成果發布需求,牽頭完成了《地理國情普查基本統計成果主要內容》《全國地理國情普查基本統計工作方案》《全國地理國情普查基本統計報告編寫規定》《中華人民共和國地理國情普查地圖集總體設計》《地理國情普查綜合統計分析總體技術方案》《全國地理國情普查信息綜合統計分析試點項目設計》《地貌類型數據精確定位生產項目設計》等為地理國情普查統計分析的順利開展提供技術支撐。2013年以來,按照“邊普查、邊監測、邊應用”的要求,結合國家發展戰略和部門業務工作開展需求,編寫了《京津冀協同發展重要地理國情監測》等19項專題性地理國情監測項目設計書,以及《國家重點生態功能區自然生態遙感監測技術規定》《常態化地理國情監測體系總體方案》等技術規定和方案,為全國開展地理國情監測提供技術指導,初步形成了常態化地理國情監測的技術方案和工作機制,為實現地理國情常態化監測打下了堅實的基礎。
研究院自主研發的地理國情要素提取與解譯系統和基本統計軟件系統。
住房與城鄉建設部部長陳政高(右二)、國家測繪地理信息局局長庫熱西(右三)視察地理國情監測成果。
研發作業平臺 服務普查與監測
地理國情監測作為一項全新的首創性工作,既要反映地理環境要素的分布及變化,又要揭示自然社會要素在地理空間上的內在關系,其技術難度和目標要求都前所未有。國務院副總理、國務院第一次全國地理國情普查領導小組組長張高麗強調,“充分利用新技術、新手段,堅持創新普查,利用最新數據、提供最新成果,進一步增強自主創新能力,用科技創新支撐和推動普查工作的順利實施”。
近年來,研究院面向地理國情普查和監測數據處理規模化、產品生產業務化、信息服務網絡化等需求,加強科技創新,促進成果轉化,研制了地理國情監測數據高性能集群處理、地理國情要素提取與解譯、地理國情信息統計與分析、專題性地理國情監測與分析系統軟件(TGCM)、多源遙感影像變化檢測軟件、城市空間擴展遙感監測系統、InSAR地表形變監測系統(GDEMSI)等軟件系統,為地理國情普查及重要地理國情監測中提供了有力的技術及平臺支撐。
地理國情監測數據高性能集群處理系統完成了全國400多萬平方公里的地理國情普查影像的制作,地理國情要素提取與解譯系統解決了傳統方法對于不同數據源、不同時相、不同地貌的影像分類普適性差的問題,實現了面向多種對象自動分類和地理要素自動、半自動提取,大大提高工作效率。
地理國情統計分析軟件系統平臺,包括地理國情信息基本統計軟件和地理國情普查綜合統計分析軟件。為研發該平臺,研究院與國土部、住建部、社科院、復旦大學等科研院所和高校廣泛開展合作,形成了地理國情普查綜合統計分析總體技術方案和11個國家級地理國情專題分析設計方案。
專題性地理國情監測與分析系統軟件(TGCM),實現了自然生態空間、重點大氣顆粒物污染源空間分布、綜合交通網絡、規劃實施評估等變化監測與分析,應用于北京、天津、湖北省武漢市等地的專題性地理國情監測。
城市空間擴展遙感監測系統針對城市空間擴展監測需求,開展了京津冀地區(含北京市、天津市、河北省153個縣級以上城市),以及全國31個省會級城市的城市空間擴展監測,查清城市城區輪廓范圍和面積變化,結合經濟狀況、人口數量、土地利用、宏觀政策、自然地理環境等因素,開展綜合分析與評價,進行城市承載力分析,預測未來的城市空間擴展趨勢,形成監測成果和統計分析報告。
InSAR地表形變監測系統(GDEMSI)完成了京津冀地表沉降專題性監測,并成功應用于山西省太原市、江蘇省蘇州市、浙江省杭嘉湖平原、溫黃平原、天津、京津高鐵、河南省欒川礦區、四川省汶川地震災區龍門山斷裂帶等地區的地表沉降監測,取得了顯著的社會和經濟效益。
地理國情普查統計分析動員會。
加強統計分析 深化普查成果應用
推進國家治理體系和治理能力現代化,不僅要全面準確地掌握地理國情信息,解決“是什么”的問題,而且要科學揭示資源生態環境與經濟社會發展的內在關系,解決“為什么”的問題。地理國情普查統計分析就是將地理國情普查要素與經濟社會信息相融合,反映經濟、社會、資源、環境的空間分布規律,科學揭示資源環境的承載力和發展潛力,推動地理國情普查要素向地理國情信息轉化和提升,這對于服務科學決策、加強科學管理具有重要意義。
張高麗強調,“要系統分析和深入研究普查獲取的海量數據,運用縱向分析、橫向分析、類比分析等方法,加強對成果的深度開發,尋找規律性,預測趨勢性,客觀反映我國的國土空間布局、生態協調程度、區域經濟發展狀況和社會事業發展水平,揭示經濟社會發展與自然資源環境的內在聯系和演變規律,為科學管理決策提供可靠依據。”
研究院作為國普辦統計分析組的依托單位,聯合中國科學院、中國社科院、武漢大學、復旦大學、環保部環境監測總站等單位組建了跨學科的地理國情統計分析研究團隊。自2012年以來,統計分析組圍繞地理國情普查指標體系、關鍵技術等,結合國家和地方統計分析技術需求,加強地理國情普查統計模型算法研究,完成4大類11項關鍵技術試驗,自主研發了統計分析軟件平臺,并在全國地理國情普查生產單位推廣使用;編制完成了《地理國情普查基本統計技術規定》《地理國情普查基本統計工作方案》《地理國情普查基本統計報告編寫技術規定》《地理國情普查基本統計成果內容》等多個技術規程和方案,為全面開展地理國情普查統計分析工作提供了技術支撐和方法指導。2016年上半年,研究院集中力量,基于普查數據庫,完成了基本統計計算和數據校核、對比分析,以及普查公報、統計數據匯編和系列圖件制作等工作,圓滿完成了全國地理國情普查國家級基本統計,形成普查最終成果,其中,普查公報、統計數據匯編是第一次全國地理國情普查的兩項重要成果,普查公報作為我國測繪地理信息部門首次發布地理國情普查成果的政府權威文件,統計數據匯編詳細記錄了國情普查的所有統計成果,作為“臺賬”,可為科學研究、政府決策等提供參考信息。
為做好綜合統計工作,研究院開展了大量的試驗與研究,充分聽取了國土、教育、資源、衛生、環境等多部門專家意見,將地理國情普查綜合統計劃分地表資源分布與利用、生態協調性、城鎮發展、基本公共服務均等化、區域經濟發展5 個主題,編制了《地理國情普查綜合統計分析總體技術方案》;指導四川、河北、山東、甘肅、江西、福建、天津7個省份完成第一批綜合統計分析試點,并選取湖北武漢市、遼寧阜新市、云南德宏州等地區開展第二批試點,深化試點綜合統計分析工作。聯合中科院地理所、中國社科院、復旦大學、武漢大學、環保部衛星中心5家科研機構,指導地方單位,分別就綜合統計分析5個主題開展試點,形成了21個綜合統計分析報告,試點成果實現了跨部門對接、移交、應用,在國家級新區規劃實施——蘭州新區、國家生態恢復工程——新疆庫魯斯臺草原等試點應用中起到了良好的決策支持作用,應用效果顯著。在試點基礎上不斷完善技術方案,同時編制了《地理國情普查綜合統計分析技術指南》《地理國情普查綜合統計分析工作方案》,作為普查和常態化監測持續開展國家和地方綜合統計工作的技術指導。
全國海岸帶開發利用變化監測技術培訓會。
城市空間擴展城區邊界野外調查。
構建監測體系 支撐常態化監測
研究院充分發揮科技創新優勢,在國家局的領導下,按照“邊普查、邊監測、邊應用”的要求和“以普查帶監測促轉型”的戰略途徑,堅持“區域性、熱點性、典型性”原則,積極開展先行先試,構建技術體系,形成監測機制,為常態化地理國情監測提供了技術支撐和寶貴經驗。
《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》明確提出了“提升測繪地理信息服務保障能力,開展地理國情常態化監測,推進全球地理信息資源開發”的要求。測繪地理信息部門將在第一次全國地理國情普查和地理國情監測示范試點的基礎上,以點帶線,以線促面,扎實開展常態化地理國情監測。
2012年以來,研究院聯合國內優勢單位,重點圍繞國家重大戰略和重大工程、優化國土空間開發格局、生態環境保護、資源節約利用、災害防治、服務生態文明體制改革6大領域的京津冀協同發展重要地理國情、國家級新區空間格局變化、自然生態修復工程實施、國土空間用途管制、重點區域地表沉降、服務領導干部自然資源資產離任審計等27個方向開展了100多個地理國情監測示范試點,取得了系列成果。
京津冀地區重要地理國情監測,主要利用了多期高分辨率遙感影像,結合基礎地理信息數據,以及相關部門專題數據資料等,開展了京津冀地區重點大氣顆粒物污染源、城市空間擴展、自然生態空間、地表沉降等地理國情監測,形成京津冀地區重要地理國情監測成果,掌握該地區不同時期重要地理國情的變化過程,旨在為京津冀協同發展提供有力保障。
京津冀地區重點大氣顆粒物污染源空間分布監測主要利用多期高分辨率遙感數據、污染企業法人數據庫數據及其他基礎地理信息數據對揚塵地表面污染源和污染型企業點污染源進行提取和定位,并經過外業核查完成。同時本項目充分利用了交通網絡、地形、氣象、地表覆蓋、空氣質量、人口普查等專題數據進行綜合統計分析。監測結果顯示,2013年揚塵地表總面積約4180平方公里,比2007年增加了約1250平方公里,2013年以后的增速趨緩,2013年京津冀污染型企業達到32000余家,比2007年增加了18000余家,其中北京市是污染型企業減少的唯一城市。2016年,雄安新區3個縣揚塵地表的占比均較小,而且總面積在逐漸減少,其中安新縣的堆放物和容城縣的建筑工地略有增加。
京津冀地區自然生態空間變化監測主要利用多期高分辨率遙感數據及其他基礎地理信息數據提取地表覆蓋和地理要素信息,并結合人口普查數據,應用GIS統計分析技術對京津冀地區的自然生態空間變化進行綜合分析。監測結果顯示,2015年京津冀地區的平均生境質量指數相比2007年變化不大,總體上是以太行山-燕山山脈為界,西北部地區普遍較好。2007年至2015年不透水地表面積年均增加266平方公里。山區和沿海地區水源涵養功能較高,其他地區較差。近些年林草覆蓋率變化不大,保持在41%左右,其中承德、張家口、北京的林草覆蓋率在50%以上。
京津冀地區城市空間擴展監測利用1990年至2015年多期中高分辨率航空航天遙感影像,并結合土地利用數據、城市規劃數據、地籍測繪數據等專題資料和基礎地理信息數據,開展了城市面積、擴展面積、擴展速度、擴展強度等監測,分析了從1990年以來京津冀地區縣級以上城市的空間擴展變化情況。監測結果顯示,2015年,京津冀地區城區面積約4100平方公里,相比1990年擴展了近2200平方公里,近10年來,城區擴展速度呈現加快趨勢,城市擴展與人口增長不協調,城區面積年增長率普遍高于人口年增長率。
青海湖位于青藏高原東北部,是我國最大的內陸湖和咸水湖,也是青藏高原東北部的重要水汽源,其面積演變在很大程度上反映著青藏高原整體生態環境的變化趨勢。青海湖水面面積變化監測利用23期衛星遙感影像和歷史基礎地理信息數據,參照同期的水位信息,采用人工解譯方式進行水涯線信息提取,并在此基礎上進行水面面積變化分析。監測結果顯示,1974年至2004年,青海湖面積從4477平方公里減少到4224平方公里。2004年以來,青海湖面積持續增加,2012年9月達到峰值4367平方公里,但與1974年相比,青海湖面積還是減少了約2.5%。
三江源保護區作為長江、黃河、瀾滄江的發源地,素有中華水塔之稱,其生態環境監測具有重要的戰略意義。青海三江源國家生態保護綜合試驗區草地監測利用中分辨率衛星遙感影像數據結合外業核查對保護區主要植被類型草地進行變化監測。監測結果顯示,2004年至2013年,試驗區內草地總體呈輕微恢復態勢,退化趨勢已經得到基本遏制,通過生態保護和建設工程的實施,試驗區黑土灘型退化草地面積減少近30%,但仍有近25萬平方公里的草地呈退化狀態,約占整個區域面積64%,這說明對該區的生態保護和建設是一項必須長期堅持的、艱巨的、復雜的系統工程。
2015年9月,研究院組織召開2014年重要地理國情監測研究成果發布會,向社會公開發布了2014年重要地理國情監測研究成果。人民日報、新華社、光明日報、科技日報等16家媒體記者參會,中央電視臺在現場進行了采訪。這些監測成果得到了相關領域專家和專業部門的高度重視,具有廣泛的應用前景,其中,京津冀地區重要地理國情監測發布成果得到了國務院張高麗副總理的批示,并引起國家發改委、國土部、環保部等部門和社會廣泛關注,充分體現了測繪地理信息在監測地理國情、服務科學發展的價值和作用。
中國測繪科學研究院院長程鵬飛(左一)接受湖南電視臺采訪。
加強團隊建設 建立創新協作機制
為滿足地理國情監測對于創新技術的需求,2012年12月,經國家測繪地理信息局批準,研究院成立了地理國情監測研究中心,該中心掛靠在研究院地理空間信息工程國家測繪地理信息局重點實驗室,集全院之力,整合大地、航測、遙感、地理信息系統、自然地理、人文地理、統計分析等不同方向的科技力量,組建了近60人的跨學科研究團隊,設立了地理國情監測總體設計組、國普辦統計分析組,統籌開展地理國情普查統計分析和地理國情監測技術研究。
地理國情監測研究中心堅持“開放、合作、流動”的原則,聯合發改委宏觀經濟研究院、中科院地理所、中國社科院、復旦大學、人民大學、武漢大學、中南大學等10余家單位共同開展地理國情普查與監測技術研究,在國際上,充分利用國際交流和合作渠道,已經和多個相關的國際知名組織、知名學者建立地理國情普查與監測研究的長期、穩定合作渠道,為常態化地理國情監測提供智力支持。
研究院與河南省科學院地理研究所共同組建地理國情監測中原中心,與中南大學、湖南省國土資源廳聯合組建地理國情監測湖南研究中心,與重慶市地理信息中心聯合組建了地理國情監測重慶中心,本著“優勢互補、協同創新”的原則,發揮各自優勢,強化學科團隊建設,加強地理國情監測研究領域的科技創新和成果應用,推進地理國情監測科技進步與成果應用水平,更好地服務于國家和地區地理國情監測。