创新研发 | 基于遥感AI的城市空间变化监测与分析应用

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基于遥感AI的

城市空间变化监测与分析应用

● 申报部门：技术创新中心数据运维部

● 合作单位：北京广图软件科技有限公司

阿里云计算有限公司

● 项目地点：北京

● 完成时间：2020年12月

在国家治理能力现代化的新时代背景下，建立规划动态监测评估预警机制，推进规划监督实施的重要性愈加凸显。当前规划实施过程中存在动态性和精细化不足，遥感等观测数据在业务实践中利用率低等问题，为空间监测提供高效手段的遥感AI技术也有缺乏规划领域实践检验、应用门槛高等缺陷。

为促进高质量国土空间开发保护，建立健全国土空间规划动态监测评估和实施监管机制，提升遥感AI技术在规划领域的应用性，本项目采用人工智能与大数据技术，针对城市建设用地变化监测、大棚房与非农利用设施监控、土地督察等业务需求，定制AI算法，进行专题分析，实现城市空间变化监测与变化特征分析，为规划实施的监测反馈和数据驱动精细治理提供良好技术支撑。

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项目内容

（1）定制空间变化监测AI算法

依据业务场景和数据特征，制定数据采集标准与技术路径，基于特征融合、多尺度带孔卷积、金字塔池化等深度学习技术进行模型构建，在模型演进中应用多尺度优化技术，快速开展城市空间要素变化判读。通过人工校核，AI准确率和召回率均可以达到85%以上（部分场景90%以上），能够达到城市空间变化信息快速、精准提取，满足实际业务需求。

（2）搭建遥感AI应用系统与空间变化数据库

搭载空间变化AI算法功能模块，研发遥感AI业务应用系统，降低遥感AI技术应用门槛；并建立空间变化数据库，梳理规划相关数据资源清单，与空间监测数据整合入库。

（3）融合多源数据分析城市空间变化特征

依据业务分析逻辑划分空间变化的类型，并将其结构化为建设增量、建设减量、无变化等变化趋势；利用空间变化图斑、国土空间规划、三调、拆违销账、土地督察、工程证审批等数据，基于决策和应用逻辑构建可持续的城市空间变化监测分析框架。

应用监测框架对城市用地变化类型与趋势开展市、区、环线、绿隔等多层次特征分析，针对两线三区与规划非建设空间进行针对性管控分析，针对违法用地、违法建设等进行专项治理分析比对，有效利用数据服务于体检评估和决策支持。

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创新点

（1）实现全过程应用体系

项目融合多源数据，实现了从数据采集、特征工程、机器学习到分析评估的全过程应用体系，显著提升了业务工作效率，为规划实施监测评估提供了有效技术支撑。

（2）突破多模态数据融合技术，建立可持续空间变化监测框架

应用遥感大数据及多种规划、管控、督察类数据，与国土空间规划监测评估紧密结合，构建可持续应用的城市空间变化监测框架，用于建设趋势监测与专项管控评估。

（3）将遥感AI算法在业务中实践应用

针对规划和自然资源管理中的真实业务场景，定制AI算法，提升高分遥感影像利用率与利用效率，降低遥感AI技术的使用门槛，提高空间监测的动态性和精细度。

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实施成效

项目成果包含北京市多期空间变化监测图斑、整合多源规划数据与空间监测数据的空间变化数据库、针对业务场景定制的遥感AI算法及应用平台、北京市空间变化监测框架及专题分析报告等内容。成果于2020年12月交付北京市规自委，服务于规划、执法、决策等方面，在规划与自然资源督察处、北京市测绘设计研究院、北京市规划和自然资源执法总队、北京市城市规划设计研究院、北京市丰台区规划信息中心等10家单位或部门实施应用并获高度评价。

本项目是AI技术在规自委业务部门的一次跨界应用，针对业务场景定制解决方案，为规划实施与用地监管提供专题化决策支持；探索AI与人工相互校核、持续优化的方式，逐步优化部门业务工作流程；将空间变化监测数据结构化入库，多部门共享，夯实城市长期动态监测的数据基础，为高效实现规划精准实施、长期监测、及时预警、定期评估的闭环运行体系提供重要保障。

专家点评

该项目创新点突出，突显了AI算法在国土空间变化监测评估、规划、执法、决策等方面的探索应用，为自然资源部国土空间规划实施监测提供了很好的参考借鉴。

原标题：《创新研发 | 基于遥感AI的城市空间变化监测与分析应用》

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