基于遙感技術的自然資源動態(tài)監(jiān)測研究

邱清清

（廣東省國土資源測繪院 廣東廣州 510000）

自然資源是人類賴以生存的生命之源。黨的十九屆四中全會《決定》指出，要加快建立自然資源統(tǒng)一調查、評價、檢測制度，健全自然資源監(jiān)管體制?？梢?，人們對于自然資源從理性認知轉向量化實踐，從分類管理轉向制度治理。如何及時了解我國自然資源現(xiàn)狀，滿足生態(tài)文明建設、自然資源保護、科研需求對自然資源進行監(jiān)測，實現(xiàn)自然資源管理和統(tǒng)一確權登記，是當前面臨的重大問題。

衛(wèi)星遙感監(jiān)測作為一種重要的技術手段，可以快速、高效、客觀、準確地掌握自然資源的開發(fā)利用情況。近年來，國家衛(wèi)星數(shù)據(jù)采集和分辨能力有了很大提高。目前，國內有20多顆高分辨率遙感衛(wèi)星可供在軌使用，亞米級光學衛(wèi)星可實現(xiàn)年有效覆蓋，為提高自然資源遙感監(jiān)測能力提供了基礎數(shù)據(jù)保障。

1 技術流程

基于國內外高分辨率遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)，設計和制定自然資源常態(tài)化遙感監(jiān)測生產(chǎn)流程，制定常態(tài)化監(jiān)測標準體系，突破“季度、月度和即時遙感監(jiān)測”系列關鍵技術，搭建省域自然資源遙感監(jiān)測服務平臺，實現(xiàn)自然資源要素變化監(jiān)測和目標發(fā)現(xiàn)信息產(chǎn)品的規(guī)?；⒆詣踊a(chǎn)。在此基礎上，制作月度、季度、年度，形成監(jiān)測統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)、專題圖及監(jiān)測報告等產(chǎn)品，開展業(yè)務化應用推廣，為自然資源管理部門和社會公眾提供標準化、定制化服務，實現(xiàn)遙感影像信息產(chǎn)品在線共享服務，自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1 自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測生產(chǎn)流程

2 自然資源調查監(jiān)測應用

遙感技術在自然資源領域得到了廣泛應用。本文從國土資源調查、基礎地理國情監(jiān)測、河湖資源遙感監(jiān)測3個方面進行闡述。

2.1 國土資源調查

第三次全國國土調查是自然資源專項調查，以GF-2 號、BJ-2 號等優(yōu)于（含）1.0m 的國產(chǎn)衛(wèi)星影像為主。例如：廣東省第三次土地調查中，數(shù)字正射影像生產(chǎn)制作覆蓋全省的1∶10 000 比例尺成圖精度，按縣域分幅數(shù)字正射影像和城市建成區(qū)1∶2000 數(shù)字正射影像。以正射影像圖為基礎，實地調查土地的類型、面積和權屬，全面掌握全省各類用地的分布與利用狀況。采用室內解譯與野外調查相結合、面上展開與點上解剖相結合、調查與研究相結合的工作思路，開展廣東省國土資源遙感調查與動態(tài)監(jiān)測，獲取全省國土資源類型與空間分布狀況，綜合分析全省國土資源分布特征與變化規(guī)律，為自然資源保護、開發(fā)、利用提供決策建議。

2.2 基礎地理國情監(jiān)測

湖北省基礎地理國情監(jiān)測是對湖北省的地表自然和人文地理要素進行全覆蓋的基礎性監(jiān)測。以GF-2號、BJ-2 號等國產(chǎn)衛(wèi)星遙感影像為主，根據(jù)“內業(yè)為主、外業(yè)為輔”的原則，采用內外業(yè)相結合的方法，以前期監(jiān)測成果為監(jiān)測本底，以監(jiān)測中獲取的覆蓋任務區(qū)的多源航空航天遙感影像數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，結合正射影像識別變化區(qū)域，收集利用各類行業(yè)專題數(shù)據(jù)。采用遙感影像解譯、變化信息提取、數(shù)據(jù)編輯與整理、外業(yè)調查等技術與方法，對本底數(shù)據(jù)進行更新。內業(yè)無法獲取和難以識別的區(qū)域輔以外業(yè)調查，其他內業(yè)能判定的變化區(qū)域也應合理確定核查路線開展外業(yè)調查，確保采集的變化信息的準確性，以實現(xiàn)基礎地理國情變化信息的快速、準確獲取，為優(yōu)化國土空間開發(fā)格局和資源配置提供技術依據(jù)。

2.3 河湖資源遙感監(jiān)測

基于GF-1號、GF-2號、ZY-3號、BJ-2號等國產(chǎn)高分辨率衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，結合地面巡查，以0.5a為監(jiān)測周期，實現(xiàn)全流域的河湖沿岸固體垃圾、河道占用等違法問題的動態(tài)遙感監(jiān)測，全面支撐河長制工作，使河長能隨時隨地地查看河湖問題信息。利用多時相遙感影像。實現(xiàn)對全流域的全面監(jiān)測，為河湖治理、監(jiān)測等河湖管理保護工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

3 省域自然資源遙感監(jiān)測服務平臺設計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體架構

省域自然資源遙感動態(tài)監(jiān)測平臺總體架構分為基礎支撐層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層、用戶層。根據(jù)用戶硬件情況不同，基礎支撐層分為常用服務器及目前流行的云服務器，支持遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)搭建、網(wǎng)絡傳輸?shù)?。?shù)據(jù)層針對遙感監(jiān)測成果及用戶應用需求，建立自然資源遙感動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為后期平臺建設提供數(shù)據(jù)支撐。服務層通過遙感監(jiān)測共享平臺，為不同用戶定制所需圖斑數(shù)據(jù)服務、功能操作服務等，同時，預留接口，實現(xiàn)業(yè)務系統(tǒng)及數(shù)據(jù)服務接入。應用層通過自然資源遙感動態(tài)監(jiān)測平臺實現(xiàn)遙感監(jiān)測成果服務共享與應用。用戶層面向與遙感監(jiān)測相關土地執(zhí)法人員、耕地保護人員等，為其相關工作提供數(shù)據(jù)及軟件支持。系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

圖2 省域自然資源遙感監(jiān)測服務平臺總體架構

3.2 功能設計與實現(xiàn)

3.2.1 功能設計

平臺實現(xiàn)遙感監(jiān)測信息與基礎地理信息等數(shù)據(jù)疊加顯示、遙感監(jiān)測信息快速統(tǒng)計與分析及多期歷史影像比對分析等功能，主要包括業(yè)務數(shù)據(jù)疊加分析、監(jiān)測成果統(tǒng)計分析及時序遙感影像回溯等功能模塊。

（1）業(yè)務數(shù)據(jù)疊加分析：提供耕地保護、批供應補差及土地執(zhí)法等業(yè)務數(shù)據(jù)載入功能，實現(xiàn)各業(yè)務數(shù)據(jù)與系統(tǒng)監(jiān)測成果數(shù)據(jù)、歷史遙感影像數(shù)據(jù)及行政區(qū)劃數(shù)據(jù)融合。

（2）時序遙感影像回溯：基于遙感影像瓦片數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)遙感影像服務在線管理，在保證實用、安全的前提下，實現(xiàn)多歷史版本影像服務管理；針對監(jiān)測圖斑所在區(qū)域，獲取該區(qū)域所有歷史版本遙感影像服務資源，實現(xiàn)歷史遙感影像動態(tài)回溯。

（3）監(jiān)測成果統(tǒng)計分析：根據(jù)監(jiān)測類型、監(jiān)測周期及行政區(qū)劃等級，結合專題統(tǒng)計報表信息，對監(jiān)測圖斑類型、分布和面積等信息進行統(tǒng)計，生成統(tǒng)計圖表，為領導決策分析提供直觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù)支撐。

（4）監(jiān)測圖斑調查信息統(tǒng)計：根據(jù)外業(yè)核查人員調查信息記錄，統(tǒng)計監(jiān)測圖斑調查執(zhí)行總體情況，生成相應統(tǒng)計圖表，并可查看監(jiān)測圖斑現(xiàn)場調查表單、現(xiàn)場照片等信息。

（5）監(jiān)測報告生成：根據(jù)行政區(qū)劃等級，實現(xiàn)監(jiān)測報告定制生成或已有報告上傳，并發(fā)布監(jiān)測報告文件通知，提供監(jiān)測報告預覽和下載等功能。

3.2.2 平臺功能實現(xiàn)

（1）多期遙感影像比對：通過對監(jiān)測圖斑多期影像比對分析，得到監(jiān)測對象建設過程及其發(fā)展趨勢，為土地執(zhí)法督查、耕地利用狀況監(jiān)測及農村亂占耕地建房監(jiān)測等提供重要依據(jù)，如圖3所示。

圖3 某保護區(qū)土地利用變化遙感監(jiān)測圖

（2）監(jiān)測成果統(tǒng)計分析：系統(tǒng)通過表格和統(tǒng)計圖相結合的方式直觀地展示遙感監(jiān)測成果統(tǒng)計結果，為遙感監(jiān)測決策分析提供數(shù)據(jù)支撐，提高系統(tǒng)輔助領導決策能力。

（3）業(yè)務數(shù)據(jù)疊加分析：系統(tǒng)提供耕地保護、土地執(zhí)法等業(yè)務數(shù)據(jù)載入功能，實現(xiàn)各業(yè)務數(shù)據(jù)、影像底圖數(shù)據(jù)及行政區(qū)劃數(shù)據(jù)融合，為多渠道、多數(shù)據(jù)源疊加分析提供數(shù)據(jù)支撐，如圖4所示。

圖4 多源數(shù)據(jù)疊加分析

4 結語

目前，國產(chǎn)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)在自然資源領域的業(yè)務應用還有待加強，需進一步增強業(yè)務聯(lián)動和遙感數(shù)據(jù)深度融合應用研究。將國產(chǎn)衛(wèi)星遙感技術更好地與自然資源主體業(yè)務應用進行融合，加大衛(wèi)星遙感與自然資源管理相結合的研究力度，進一步拓展自然資源領域業(yè)務應用，更好地服務于自然資源主體。