技术原理及工艺路线
“一带一路”国家典型城市人居环境遥感监测技术中,关键的技术原理以及人居环境遥感监测产品加工路线如下:“一带一路”国家典型城市人居环境遥感监测系统,系统研发了多星联合建模与多模态数据语义信息融合技术,构建了城市多层级关键要素提取技术体系,突破城市环境质量与生态宜居度、生态效率与可持续性定量评估技术,研制多时空人居环境监测系统,实现“一带一路”国家典型城市人居环境评估与示范,提升城市人居环境评价的科学性,为“一带一路”国家城市人居环境健康诊断和可持续发展评价提供技术支撑与决策服务,主要技术原理包括: (1)多星多模态数据联合建模技术,通过挖掘多源卫星数据与地理大数据关联特征,深入分析多模态数据间的语义信息,为城市关键环境要素提取提供数据基础。 (2)针对多层级多维度城市环境要素提取技术体系缺乏的问题,从城市建成区、功能区两个层级,构建城市关键环境要素提取技术体系。基于高分辨率影像对和三维模拟技术实现城市绿度、灰度的多维信息提取,基于多源卫星、气象等数据研制大气质量和水热环境等关键要素时间序列遥感产品。 (3)针对城市人居环境遥感评价不足的问题,以“一带一路”国家典型城市为例,优选城市自然与人文环境代表因子,构建城4市宜居度遥感评价模型。综合城市“社会-经济-自然”代表因子,构建生态效率与可持续性定量评估模型。进而,实现城市宜居度和生态效率的多视角定量评价,为城市空间结构优化配置和可持续性评估提供技术基础。 (4)针对人居环境遥感监测业务性不足的问题,研发多源观测数据协同的城市人居环境监测系统,研制“一带一路”国家典型城市关键环境要素时间序列产品,实现城市环境质量综合定量评估与应用示范,提升业务服务能力。 面对“一带一路”国家典型城市人居环境遥感监测技术体系缺乏的问题,构建多星联合建模与分层模拟—城市多层级要素提取—城市环境质量定量评估—人居环境监测系统研制—城市应用示范的完整技术体系。 首先,结合多源卫星数据和街景、兴趣点(PointofInterest,POI)等多模态数据;进而,在建成区、功能区两个层级下,基于高分辨率影像对和三维模拟技术提取绿度、灰度空间等地表要素的多维特征,以及大气、水热环境等生态要素时空序列特征;构建基于自适应主成分分析的城市环境质量与生态宜居评估模型,和基于压力-状态-响应评价的生态效率与可持续性评估模型,从生态宜居与可持续性两个视角评价城市人居环境;研发基于“平台+插件”的多时空人居环境评估系统,开展多区域“一带一路”国家典型城市应用。
研究方案
技术适应性分析
近年,全球范围内城市化逐步加快,在城市快速发展的同时,城市环境问题日益突出,对城市环境、公共健康构成严重影响。特别是在城市发展进程中,如果没有科学合理的城市规划建设,将导致种种城市病的出现,使得城市可持续发展走向困境。因而城市人居环境遥感监测就显得尤为重要。 城市人居环境遥感监测主要面向用户为“一带一路”沿线国家政府部门,能够为当地政府部门提供城市可持续发展用户报告以及发展建议,进一步推动我国高分辨率遥感卫星的国际化应用,也为“一带一路”沿线国家城市可持续发展保驾护航。基于高分辨率遥感卫星的城市人居环境监测的上游数据供应为国产高分辨率遥感卫星,国产高分辨率遥感卫星是近些年来国家支持的项目,并且需要进行国际化应用,因而不存在相关数据限制条件。
技术稳定性分析
经多次实地探测以及用户部门反馈,城市人居环境遥感监测产品真实可靠,该技术能够得到较为精准的城市宜居度遥感监测结果。并且团队针对不同类型的城市,开展了大量相关技术稳定性研究,选取国内外典型性城市开展人居环境遥感评价工作,技术稳定,不会因为具体应用环境以及技术参数的改变产生较大的影响。目前该技术系统已经在国内外众多城市投入使用,已投入使用技术系统运行稳定,能够定期生成城市人居环境遥感监测产品,为相关部门定期提供城市发展监测报告,并给出城市规划建议。已经在海南海口、浙江杭州、广东广州进行了示范性应用,技术运行稳定,用户单位反馈良好。
技术安全性分析
城市人居环境遥感监测技术系统主要服务于“一带一路”国家政府部门,能够为其提供城市人居环境评价、环境整治工作准确的数据支撑,因此不存在技术系统应用风险。本技术主要依赖于国产高分辨率遥感卫星,国产高分辨率遥感卫星经国家多年以来大力扶持,已经形成较为完备的配套设施,但近些年来迫切需要相关项目支持国产卫星数据资源的国际化应用。“一带一路”沿线多个国家也针对城市人居环境问题开展了大量研究,例如本项目研究团队与以色列、埃及等国家和地区相关部门展开了城市人居环境监测技术系统研究,并取得较好的研究进展。近些年来,“一带一路”国家中大多数国家出台了对城市人居环境加强监管的相关政策,城市人居环境监测产品目前市场接受率高。因此本技术系统不存在上游资源限制、配套设施不完善、市场接受度不高的项目系统性风险。