基于遙感技術的自然資源動態監測研究

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一調查、評價、檢測制度，健全自然資源監管體制。可見，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狀，滿足生態文明建設、自然資源保護、科研需求對自然資源進行監測，實現自然資源管理和統一確權登記，是當前面臨的重大問題。

衛星遙感監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利用情況。近年來，國家衛星數據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星可供在軌使用，亞米級光學衛星可實現年有效覆蓋，為提高自然資源遙感監測能力提供了基礎數據保障。

1 技術流程

基于國內外高分辨率遙感衛星數據，設計和制定自然資源常態化遙感監測生產流程，制定常態化監測標準體系，突破“季度、月度和即時遙感監測”系列關鍵技術，搭建省域自然資源遙感監測服務平臺，實現自然資源要素變化監測和目標發現信息產品的規模化、自動化生產。在此基礎上，制作月度、季度、年度，形成監測統計分析數據、專題圖及監測報告等產品，開展業務化應用推廣，為自然資源管理部門和社會公眾提供標準化、定制化服務，實現遙感影像信息產品在線共享服務，自然資源衛星遙感監測生產流程如圖1所示。

圖1 自然資源衛星遙感監測生產流程

2 自然資源調查監測應用

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、基礎地理國情監測、河湖資源遙感監測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 號等優于（含）1.0m 的國產衛星影像為主。例如：廣東省第三次土地調查中，數字正射影像生產制作覆蓋全省的1∶10 000 比例尺成圖精度，按縣域分幅數字正射影像和城市建成區1∶2000 數字正射影像。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監測，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律，為自然資源保護、開發、利用提供決策建議。

2.2 基礎地理國情監測

湖北省基礎地理國情監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測。以GF-2號、BJ-2 號等國產衛星遙感影像為主，根據“內業為主、外業為輔”的原則，采用內外業相結合的方法，以前期監測成果為監測本底，以監測中獲取的覆蓋任務區的多源航空航天遙感影像數據為主要數據源，結合正射影像識別變化區域，收集利用各類行業專題數據。采用遙感影像解譯、變化信息提取、數據編輯與整理、外業調查等技術與方法，對本底數據進行更新。內業無法獲取和難以識別的區域輔以外業調查，其他內業能判定的變化區域也應合理確定核查路線開展外業調查，確保采集的變化信息的準確性，以實現基礎地理國情變化信息的快速、準確獲取，為優化國土空間開發格局和資源配置提供技術依據。

2.3 河湖資源遙感監測

基于GF-1號、GF-2號、ZY-3號、BJ-2號等國產高分辨率衛星遙感影像數據，結合地面巡查，以0.5a為監測周期，實現全流域的河湖沿岸固體垃圾、河道占用等違法問題的動態遙感監測，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。實現對全流域的全面監測，為河湖治理、監測等河湖管理保護工作提供有效的數據支撐。

3 省域自然資源遙感監測服務平臺設計與實現

3.1 系統總體架構

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 省域自然資源遙感監測服務平臺總體架構

3.2 功能設計與實現

3.2.1 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。

（1）業務數據疊加分析：提供耕地保護、批供應補差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。

3.2.2 平臺功能實現

（1）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、耕地利用狀況監測及農村亂占耕地建房監測等提供重要依據，如圖3所示。

圖3 某保護區土地利用變化遙感監測圖

（2）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。

（3）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4所示。

圖4 多源數據疊加分析

4 結語

目前，國產衛星遙感數據在自然資源領域的業務應用還有待加強，需進一步增強業務聯動和遙感數據深度融合應用研究。將國產衛星遙感技術更好地與自然資源主體業務應用進行融合，加大衛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務應用，更好地服務于自然資源主體。