省域自然資源遙感監測服務平臺設計與實現

顏懷成 熊鵬波 薛 嬌 劉明月

(1. 江蘇省測繪工程院, 江蘇 南京 210013; 2. 自然資源部國土衛星遙感應用重點實驗室, 江蘇 南京 210013)

0 引言

隨著社會科學技術的快速發展,遙感技術尤其是衛星遙感技術以其低成本、高效率和實時動態連續監測等優勢受到廣泛關注,并成為國家自然資源動態監視監測的重要手段[1-3]。自然資源部《關于加快推進自然資源省級衛星應用技術體系建設的函》(自然資科函〔2019〕33號)明確要求江蘇省做好衛星應用技術體系建設試點、總結經驗、進行推廣示范[4-7]。為全面落實自然資源“兩統一”職責,貫徹落實文件要求,拓展衛星遙感在自然資源主體業務中的應用廣度和深度,把自然資源衛星應用技術體系建設的重要性提升到新的高度[8-9],啟動省域自然資源遙感動態監測服務平臺建設。

平臺以省域遙感監測成果數據為基礎,實現遙感監測成果數據入庫、管理、統計分析等一體化管理與應用,保障遙感監測成果科學、有序、合理利用;通過系統化建設實現遙感監測成果管理的網絡化和流程化,完成對自然資源監測管理、批供用補查管理等應用管理的信息化,提升遙感監測成果管理應用能力,提升自然資源治理體系和治理能力現代化水平[10-11]。

1 系統設計

1.1 技術路線

針對項目目標和要求,制定項目技術路線,具體分為以下五個部分:

(1)方案設計與標準制定階段:根據國家、地方相關標準規范,結合當前省域自然資源數據現狀和業務需求,開展技術方案設計。

(2)自然資源遙感動態監測階段:根據技術方案開展省域自然資源動態監測,即時發現自然資源變化信息,形成遙感監測成果數據。

(3)動態監測數據庫構建階段:根據數據情況及平臺建設需求,開展動態監測數據庫設計,并對動態監測成果數據進行檢查并入庫,建立動態監測數據庫,為后期平臺建設提供數據支撐。

(4)平臺建設階段:基于動態監測數據庫,利用地理信息系統(Geographic Information System,GIS)、遙感(Remote Sensing,RS)、Web等技術研發省域自然資源遙感動態監測服務平臺。

(5)項目檢查與驗收階段:開展項目成果檢查工作,并整理驗收材料,提交給甲方開展項目驗收工作。

技術路線圖如圖1所示。

圖1 系統技術路線圖

1.2 系統總體框架

省域自然資源遙感動態監測平臺總體架構分為基礎支撐層、數據層、服務層、應用層、用戶層。根據用戶硬件情況不同，基礎支撐層分為常用服務器以及目前流行的云服務器,支持遙感監測數據存儲、系統搭建、網絡傳輸等。數據層針對遙感監測成果及用戶應用需求建立自然資源遙感動態監測數據庫,為后期平臺建設提供數據支撐。服務層通過遙感監測共享平臺為不同用戶定制所需圖斑數據服務、功能操作服務等,同時預留接口實現業務系統及數據服務接入。應用層通過自然資源遙感動態監測平臺實現遙感監測成果服務共享與應用。用戶層面向與遙感監測相關土地執法人員、耕地保護人員等,為其相關工作提供數據及軟件支持。系統總體框架如圖2所示。

圖2 系統總體框架圖

2 功能設計與實現

2.1 平臺功能設計

平臺實現遙感監測信息與基礎地理信息等數據疊加顯示、遙感監測信息快速統計與分析以及多期歷史影像比對分析等功能,主要包括業務數據疊加分析、監測成果統計分析及時序遙感影像回溯等功能模塊,主要功能如圖3所示。

圖3 平臺功能設計圖

(1)業務數據疊加分析:提供耕地保護、批供應補差以及土地執法等業務數據載入功能,實現各業務數據與系統監測成果數據、歷史遙感影像數據以及行政區劃數據融合。

(2)時序遙感影像回溯:基于遙感影像瓦片數據庫,實現遙感影像服務在線管理,在保證實用、安全的前提下,實現多歷史版本影像服務管理;針對監測圖斑所在區域,獲取該區域所有歷史版本遙感影像服務資源,實現歷史遙感影像動態回溯。

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

(4)監測圖斑調查信息統計:根據外業核查人員調查信息記錄,統計監測圖斑調查執行總體情況,生成相應統計圖表,并可查看監測圖斑現場調查表單、現場照片等信息。

(5)監測報告生成:根據行政區劃等級,實現監測報告定制生成或已有報告上傳,并發布監測報告文件通知,提供監測報告預覽和下載等功能。

(6)站點鏈接:系統以可視化的形式提供自然資源其他業務系統的站點接口,實現多系統快速訪問、統籌管理。

2.2 平臺功能實現

(1)站點鏈接

首頁以可視化形式提供多種監測專題的入口,并支持站點鏈接動態配置,將用戶經常訪問、重點關注的專題優先展示,實現系統功能模塊快速訪問、統籌管理，如圖4所示。

圖4 站點鏈接功能圖

(2)多期遙感影像比對

通過對監測圖斑多期影像比對分析得到監測對象建設過程及其發展趨勢,為土地執法督查、耕地利用狀況監測以及農村亂占耕地建房監測等提供重要依據，如圖5所示。

圖5 多期影像比對功能圖

(3)監測成果統計分析

系統通過表格和統計圖相結合的方式直觀地展示遙感監測成果統計結果,為遙感監測決策分析提供數據支撐,提高系統輔助領導決策能力，如圖6所示。

圖6 耕地數量變化監測成果統計分析功能圖

(4)業務數據疊加分析

系統提供耕地保護、土地執法等業務數據載入功能,實現各業務數據、影像底圖數據以及行政區劃數據融合,為多渠道、多數據源疊加分析提供數據支撐。如圖7所示。

圖7 業務數據疊加分析功能圖

3 結束語

本文以省域遙感監測成果與多期歷史影像數據為基礎,并利用GIS、RS和Web等技術研發出省域自然資源遙感動態監測服務平臺。目前該平臺已成功實現江蘇省農村亂占耕地建房監測、南京市地理空間變化監測、太倉市耕地數量變化監測等多個專題監測的展示與應用,為各級自然資源部門在環境督查、土地巡查、耕地保護等工作提供信息化支撐。今后將進一步完善平臺功能,提高平臺功能可配置性以及功能模塊平衡性,切實為自然資源遙感監測成果應用提供技術保障。