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中国测绘科学研究院地理国情监测科技创新纪实

浏览:1001次   发布时间:2017/4/28 18:28:05

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地理国情监测研究中心。

中国测绘科学研究院(以下简称“研究院”)作为地理国情监测总体设计的责任单位、国务院第一次全国地理国情普查领导小组办公室(以下简称“国普办”)统计分析组的依托单位,坚持科技创新,全面完成地理国情普查统计分析,积极开展地理国情监测试点等工作,为地理国情普查与监测重大工程的实施提供了有力支撑。

开展技术设计   引领普查与监测

地理国情普查从地理国情监测中来,最终成果也应用于地理国情监测,地理国情监测总体设计是地理国情普查与监测工作的总规划和总统领。2010年,按照国家测绘地理信息局党组的要求和部署,研究院率先组织研发力量和工作团队,谋划测绘地理信息转型升级的发展路径,提出了地理国情监测的战略决策,牵头完成了《地理国情监测总体设计》和《地理国情监测经费预算》,以此为基础,财政部于2012 年9 月正式批复,推动了第一次全国地理国情普查的实施。

2012年至2014年,在普查工作的前期,研究院发挥智囊团的作用,先后编制了9个技术方案和9项专业技术设计,其中《地理国情普查技术体系框架》《地理国情普查成果目录体系》《地理国情普查基本统计技术规定》《地理国情统计分析方法与预期成果》《地理国情普查成果图技术规定》等为地理国情普查的顺利开展奠定了基础;《地理国情监测内容指南》《重要地理国情信息监测总体方案》《2014 年度重要地理国情信息监测工作方案》《全国主体功能区规划实施监测方案》《京津冀地区重要地理国情信息监测专业技术设计书》等为地理国情监测的开展提供了技术指导。2015年至2016年,在普查决战时期,研究院面向普查成果发布需求,牵头完成了《地理国情普查基本统计成果主要内容》《全国地理国情普查基本统计工作方案》《全国地理国情普查基本统计报告编写规定》《中华人民共和国地理国情普查地图集总体设计》《地理国情普查综合统计分析总体技术方案》《全国地理国情普查信息综合统计分析试点项目设计》《地貌类型数据精确定位生产项目设计》等为地理国情普查统计分析的顺利开展提供技术支撑。2013年以来,按照“边普查、边监测、边应用”的要求,结合国家发展战略和部门业务工作开展需求,编写了《京津冀协同发展重要地理国情监测》等19项专题性地理国情监测项目设计书,以及《国家重点生态功能区自然生态遥感监测技术规定》《常态化地理国情监测体系总体方案》等技术规定和方案,为全国开展地理国情监测提供技术指导,初步形成了常态化地理国情监测的技术方案和工作机制,为实现地理国情常态化监测打下了坚实的基础。

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研究院自主研发的地理国情要素提取与解译系统和基本统计软件系统。

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住房与城乡建设部部长陈政高(右二)、国家测绘地理信息局局长库热西(右三)视察地理国情监测成果。

研发作业平台   服务普查与监测

地理国情监测作为一项全新的首创性工作,既要反映地理环境要素的分布及变化,又要揭示自然社会要素在地理空间上的内在关系,其技术难度和目标要求都前所未有。国务院副总理、国务院第一次全国地理国情普查领导小组组长张高丽强调,“充分利用新技术、新手段,坚持创新普查,利用最新数据、提供最新成果,进一步增强自主创新能力,用科技创新支撑和推动普查工作的顺利实施”。

近年来,研究院面向地理国情普查和监测数据处理规模化、产品生产业务化、信息服务网络化等需求,加强科技创新,促进成果转化,研制了地理国情监测数据高性能集群处理、地理国情要素提取与解译、地理国情信息统计与分析、专题性地理国情监测与分析系统软件(TGCM)、多源遥感影像变化检测软件、城市空间扩展遥感监测系统、InSAR地表形变监测系统(GDEMSI)等软件系统,为地理国情普查及重要地理国情监测中提供了有力的技术及平台支撑。

地理国情监测数据高性能集群处理系统完成了全国400多万平方公里的地理国情普查影像的制作,地理国情要素提取与解译系统解决了传统方法对于不同数据源、不同时相、不同地貌的影像分类普适性差的问题,实现了面向多种对象自动分类和地理要素自动、半自动提取,大大提高工作效率。

地理国情统计分析软件系统平台,包括地理国情信息基本统计软件和地理国情普查综合统计分析软件。为研发该平台,研究院与国土部、住建部、社科院、复旦大学等科研院所和高校广泛开展合作,形成了地理国情普查综合统计分析总体技术方案和11个国家级地理国情专题分析设计方案。

专题性地理国情监测与分析系统软件(TGCM),实现了自然生态空间、重点大气颗粒物污染源空间分布、综合交通网络、规划实施评估等变化监测与分析,应用于北京、天津、湖北省武汉市等地的专题性地理国情监测。

城市空间扩展遥感监测系统针对城市空间扩展监测需求,开展了京津冀地区(含北京市、天津市、河北省153个县级以上城市),以及全国31个省会级城市的城市空间扩展监测,查清城市城区轮廓范围和面积变化,结合经济状况、人口数量、土地利用、宏观政策、自然地理环境等因素,开展综合分析与评价,进行城市承载力分析,预测未来的城市空间扩展趋势,形成监测成果和统计分析报告。

InSAR地表形变监测系统(GDEMSI)完成了京津冀地表沉降专题性监测,并成功应用于山西省太原市、江苏省苏州市、浙江省杭嘉湖平原、温黄平原、天津、京津高铁、河南省栾川矿区、四川省汶川地震灾区龙门山断裂带等地区的地表沉降监测,取得了显著的社会和经济效益。

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地理国情普查统计分析动员会。

加强统计分析   深化普查成果应用

推进国家治理体系和治理能力现代化,不仅要全面准确地掌握地理国情信息,解决“是什么”的问题,而且要科学揭示资源生态环境与经济社会发展的内在关系,解决“为什么”的问题。地理国情普查统计分析就是将地理国情普查要素与经济社会信息相融合,反映经济、社会、资源、环境的空间分布规律,科学揭示资源环境的承载力和发展潜力,推动地理国情普查要素向地理国情信息转化和提升,这对于服务科学决策、加强科学管理具有重要意义。

张高丽强调,“要系统分析和深入研究普查获取的海量数据,运用纵向分析、横向分析、类比分析等方法,加强对成果的深度开发,寻找规律性,预测趋势性,客观反映我国的国土空间布局、生态协调程度、区域经济发展状况和社会事业发展水平,揭示经济社会发展与自然资源环境的内在联系和演变规律,为科学管理决策提供可靠依据。”

研究院作为国普办统计分析组的依托单位,联合中国科学院、中国社科院、武汉大学、复旦大学、环保部环境监测总站等单位组建了跨学科的地理国情统计分析研究团队。自2012年以来,统计分析组围绕地理国情普查指标体系、关键技术等,结合国家和地方统计分析技术需求,加强地理国情普查统计模型算法研究,完成4大类11项关键技术试验,自主研发了统计分析软件平台,并在全国地理国情普查生产单位推广使用;编制完成了《地理国情普查基本统计技术规定》《地理国情普查基本统计工作方案》《地理国情普查基本统计报告编写技术规定》《地理国情普查基本统计成果内容》等多个技术规程和方案,为全面开展地理国情普查统计分析工作提供了技术支撑和方法指导。2016年上半年,研究院集中力量,基于普查数据库,完成了基本统计计算和数据校核、对比分析,以及普查公报、统计数据汇编和系列图件制作等工作,圆满完成了全国地理国情普查国家级基本统计,形成普查最终成果,其中,普查公报、统计数据汇编是第一次全国地理国情普查的两项重要成果,普查公报作为我国测绘地理信息部门首次发布地理国情普查成果的政府权威文件,统计数据汇编详细记录了国情普查的所有统计成果,作为“台账”,可为科学研究、政府决策等提供参考信息。

为做好综合统计工作,研究院开展了大量的试验与研究,充分听取了国土、教育、资源、卫生、环境等多部门专家意见,将地理国情普查综合统计划分地表资源分布与利用、生态协调性、城镇发展、基本公共服务均等化、区域经济发展5 个主题,编制了《地理国情普查综合统计分析总体技术方案》;指导四川、河北、山东、甘肃、江西、福建、天津7个省份完成第一批综合统计分析试点,并选取湖北武汉市、辽宁阜新市、云南德宏州等地区开展第二批试点,深化试点综合统计分析工作。联合中科院地理所、中国社科院、复旦大学、武汉大学、环保部卫星中心5家科研机构,指导地方单位,分别就综合统计分析5个主题开展试点,形成了21个综合统计分析报告,试点成果实现了跨部门对接、移交、应用,在国家级新区规划实施——兰州新区、国家生态恢复工程——新疆库鲁斯台草原等试点应用中起到了良好的决策支持作用,应用效果显著。在试点基础上不断完善技术方案,同时编制了《地理国情普查综合统计分析技术指南》《地理国情普查综合统计分析工作方案》,作为普查和常态化监测持续开展国家和地方综合统计工作的技术指导。

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全国海岸带开发利用变化监测技术培训会。

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城市空间扩展城区边界野外调查。

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构建监测体系   支撑常态化监测

研究院充分发挥科技创新优势,在国家局的领导下,按照“边普查、边监测、边应用”的要求和“以普查带监测促转型”的战略途径,坚持“区域性、热点性、典型性”原则,积极开展先行先试,构建技术体系,形成监测机制,为常态化地理国情监测提供了技术支撑和宝贵经验。

《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出了“提升测绘地理信息服务保障能力,开展地理国情常态化监测,推进全球地理信息资源开发”的要求。测绘地理信息部门将在第一次全国地理国情普查和地理国情监测示范试点的基础上,以点带线,以线促面,扎实开展常态化地理国情监测。

2012年以来,研究院联合国内优势单位,重点围绕国家重大战略和重大工程、优化国土空间开发格局、生态环境保护、资源节约利用、灾害防治、服务生态文明体制改革6大领域的京津冀协同发展重要地理国情、国家级新区空间格局变化、自然生态修复工程实施、国土空间用途管制、重点区域地表沉降、服务领导干部自然资源资产离任审计等27个方向开展了100多个地理国情监测示范试点,取得了系列成果。

京津冀地区重要地理国情监测,主要利用了多期高分辨率遥感影像,结合基础地理信息数据,以及相关部门专题数据资料等,开展了京津冀地区重点大气颗粒物污染源、城市空间扩展、自然生态空间、地表沉降等地理国情监测,形成京津冀地区重要地理国情监测成果,掌握该地区不同时期重要地理国情的变化过程,旨在为京津冀协同发展提供有力保障。

京津冀地区重点大气颗粒物污染源空间分布监测主要利用多期高分辨率遥感数据、污染企业法人数据库数据及其他基础地理信息数据对扬尘地表面污染源和污染型企业点污染源进行提取和定位,并经过外业核查完成。同时本项目充分利用了交通网络、地形、气象、地表覆盖、空气质量、人口普查等专题数据进行综合统计分析。监测结果显示,2013年扬尘地表总面积约4180平方公里,比2007年增加了约1250平方公里,2013年以后的增速趋缓,2013年京津冀污染型企业达到32000余家,比2007年增加了18000余家,其中北京市是污染型企业减少的唯一城市。2016年,雄安新区3个县扬尘地表的占比均较小,而且总面积在逐渐减少,其中安新县的堆放物和容城县的建筑工地略有增加。

京津冀地区自然生态空间变化监测主要利用多期高分辨率遥感数据及其他基础地理信息数据提取地表覆盖和地理要素信息,并结合人口普查数据,应用GIS统计分析技术对京津冀地区的自然生态空间变化进行综合分析。监测结果显示,2015年京津冀地区的平均生境质量指数相比2007年变化不大,总体上是以太行山-燕山山脉为界,西北部地区普遍较好。2007年至2015年不透水地表面积年均增加266平方公里。山区和沿海地区水源涵养功能较高,其他地区较差。近些年林草覆盖率变化不大,保持在41%左右,其中承德、张家口、北京的林草覆盖率在50%以上。

京津冀地区城市空间扩展监测利用1990年至2015年多期中高分辨率航空航天遥感影像,并结合土地利用数据、城市规划数据、地籍测绘数据等专题资料和基础地理信息数据,开展了城市面积、扩展面积、扩展速度、扩展强度等监测,分析了从1990年以来京津冀地区县级以上城市的空间扩展变化情况。监测结果显示,2015年,京津冀地区城区面积约4100平方公里,相比1990年扩展了近2200平方公里,近10年来,城区扩展速度呈现加快趋势,城市扩展与人口增长不协调,城区面积年增长率普遍高于人口年增长率。

青海湖位于青藏高原东北部,是我国最大的内陆湖和咸水湖,也是青藏高原东北部的重要水汽源,其面积演变在很大程度上反映着青藏高原整体生态环境的变化趋势。青海湖水面面积变化监测利用23期卫星遥感影像和历史基础地理信息数据,参照同期的水位信息,采用人工解译方式进行水涯线信息提取,并在此基础上进行水面面积变化分析。监测结果显示,1974年至2004年,青海湖面积从4477平方公里减少到4224平方公里。2004年以来,青海湖面积持续增加,2012年9月达到峰值4367平方公里,但与1974年相比,青海湖面积还是减少了约2.5%。

三江源保护区作为长江、黄河、澜沧江的发源地,素有中华水塔之称,其生态环境监测具有重要的战略意义。青海三江源国家生态保护综合试验区草地监测利用中分辨率卫星遥感影像数据结合外业核查对保护区主要植被类型草地进行变化监测。监测结果显示,2004年至2013年,试验区内草地总体呈轻微恢复态势,退化趋势已经得到基本遏制,通过生态保护和建设工程的实施,试验区黑土滩型退化草地面积减少近30%,但仍有近25万平方公里的草地呈退化状态,约占整个区域面积64%,这说明对该区的生态保护和建设是一项必须长期坚持的、艰巨的、复杂的系统工程。

2015年9月,研究院组织召开2014年重要地理国情监测研究成果发布会,向社会公开发布了2014年重要地理国情监测研究成果。人民日报、新华社、光明日报、科技日报等16家媒体记者参会,中央电视台在现场进行了采访。这些监测成果得到了相关领域专家和专业部门的高度重视,具有广泛的应用前景,其中,京津冀地区重要地理国情监测发布成果得到了国务院张高丽副总理的批示,并引起国家发改委、国土部、环保部等部门和社会广泛关注,充分体现了测绘地理信息在监测地理国情、服务科学发展的价值和作用。

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中国测绘科学研究院院长程鹏飞(左一)接受湖南电视台采访。

加强团队建设   建立创新协作机制

为满足地理国情监测对于创新技术的需求,2012年12月,经国家测绘地理信息局批准,研究院成立了地理国情监测研究中心,该中心挂靠在研究院地理空间信息工程国家测绘地理信息局重点实验室,集全院之力,整合大地、航测、遥感、地理信息系统、自然地理、人文地理、统计分析等不同方向的科技力量,组建了近60人的跨学科研究团队,设立了地理国情监测总体设计组、国普办统计分析组,统筹开展地理国情普查统计分析和地理国情监测技术研究。

地理国情监测研究中心坚持“开放、合作、流动”的原则,联合发改委宏观经济研究院、中科院地理所、中国社科院、复旦大学、人民大学、武汉大学、中南大学等10余家单位共同开展地理国情普查与监测技术研究,在国际上,充分利用国际交流和合作渠道,已经和多个相关的国际知名组织、知名学者建立地理国情普查与监测研究的长期、稳定合作渠道,为常态化地理国情监测提供智力支持。

研究院与河南省科学院地理研究所共同组建地理国情监测中原中心,与中南大学、湖南省国土资源厅联合组建地理国情监测湖南研究中心,与重庆市地理信息中心联合组建了地理国情监测重庆中心,本着“优势互补、协同创新”的原则,发挥各自优势,强化学科团队建设,加强地理国情监测研究领域的科技创新和成果应用,推进地理国情监测科技进步与成果应用水平,更好地服务于国家和地区地理国情监测。 

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