国土遥感综合调查工程总体目标的设计与实现

聂洪峰，方洪宾，杨金中，杨清华，孙永军，童立强

（中国国土资源航空物探遥感中心，北京 100083）

国土遥感综合调查工程总体目标的设计与实现

聂洪峰，方洪宾，杨金中，杨清华，孙永军，童立强

（中国国土资源航空物探遥感中心，北京 100083）

紧密围绕我国自然资源管理、保护与生态文明建设的需求，结合当前国土资源遥感调查的工作实际，系统论述了国土遥感综合调查工程的目标任务，拟定了矿山开发环境遥感监测、边海防地区基础地质环境遥感调查、青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感调查及自然资源与生态地质环境遥感综合调查等4大工作内容，提出了实现目标的总体技术思路、拟解决的关键技术和预期成果，并对成果潜在的社会经济效益进行了展望。

遥感综合调查；矿山开发环境；自然资源；基础地质；冰湖灾害

0 引言

党的“十八大”把建成“美丽中国”作为我国未来生态文明建设的宏伟目标，将生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设与社会建设的各方面和全过程。中共中央、国务院日前印发的《关于加快推进生态文明建设的意见》，要求严守资源环境生态红线，树立底线思维，设定并严守资源消耗上限、环境质量底线和生态保护红线［1］。为更好地服务和支撑生态文明建设，优化国土空间开发格局，实现自然资源与生态环境的有效管护，需要全面掌握我国自然资源和生态环境的现实状况，准确把控自然资源与生态环境的变化趋势。

目前，我国自然资源区域分布不平衡，不合理开发利用导致的生态环境问题严重［2］。例如：我国土地资源的绝对数量大，但人均占有量少，可开发后备资源稀缺；森林资源覆盖率低，水资源地区分布不平衡；部分地区矿产无序开发引发了严重的矿山生态环境恶化；全国湿地面积不断减小，冰川范围持续萎缩，土地荒漠化虽整体得到初步遏制，但局部地区仍在扩展等等。由于各行业管理职责的不同，全国资源、环境主要专业分类体系还不统一，调查数据不一致，精度与现势性差别较大，尚难适应当前社会经济快速协调发展的需求。因此，形成客观、系统、科学和共享的自然资源与生态环境调查成果，更好地服务于国土空间开发规划和自然资源管理体制改革需要，已变得越来越迫切。遥感技术作为人类观测地球的“天眼”，具有宏观、快速、客观、准确等特点［3-4］，随着我国国产卫星的组网化发射、国产卫星数据质量的显著提高和统筹使用，开展全国性、大区域遥感调查与监测不仅变得越来越经济，国土资源与环境信息的获取越来越安全，而且取得的成果将越来越适应各领域发展的需要。

“国土遥感综合调查工程”是中国地质调查局组织实施的地质调查“九大计划”中“国土开发与保护基础地质支撑计划”的重要组成部分［5］，其核心目标就是利用先进的遥感技术，快速、准确地获取涵盖我国自然资源与生态地质环境的全要素信息，监测其动态变化特征，从而为我国生态文明建设、自然资源管护和国土资源中心工作提供强有力的技术支撑和信息服务。国土遥感综合调查是一项系统工程，合理设立工程目标与调查内容，提出解决思路与关键技术问题，形成能满足自然资源与生态地质环境管护需求的成果，展望预期成果潜在的社会经济效益是本工程实施的基础和主线。为此，本文将围绕这一主线进行全面论述。

1 总体目标任务与技术路线

1.1 总体目标任务

以服务于国家自然资源管理机制改革、生态文明建设、经济发展与国防建设以及国土资源部中心工作为目标，在充分收集已有调查成果资料基础上，以国产最新卫星遥感数据为主要数据源，按照经统一完善制定的调查监测分级分类标准，开展我国土地、水、矿产等自然资源的分布，以及荒漠化、湿地萎缩、地质灾害等生态地质环境因子现状与变化趋势的遥感调查监测和综合集成；开展全国重点矿集区和重要矿山开发环境遥感监测；开展边海防地区工程地质、水文地质、界河分布现状与动态变化，以及重要目标等基础地质环境条件遥感调查；开展青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感综合调查；建立国土遥感综合调查信息系统和监测技术体系，编制多因子系列专题图件，形成各类因子现状数据、动态变化数据与综合集成研究报告，为我国自然资源与生态地质环境管护、经济发展与国防建设以及青藏艰险地区冰湖溃决减灾防灾工作提供基础数据与科学决策支撑。

1.2 技术路线

紧密围绕工程的总体目标任务，在系统分析、利用已有工作成果的基础上，以最新国产高分数据为主要基准数据，多期次遥感数据为监测对比数据，运用“3S”、三维可视化与综合集成等技术，结合野外调查等手段，快速开展多要素、多尺度国土遥感综合调查工作，形成系列专题图件与成果数据，建立相应数据库、成果应用平台和遥感监测技术体系，系统开展成果集成与综合研究，并将年度成果及时提供政府与社会共享服务，为自然资源与生态地质环境管护、矿产资源管理和边海防地区国防建设及青藏高原艰险地区冰湖溃决减灾防灾工作提供基础资料与决策支撑。总体技术路线如图1所示。

图1 国土遥感综合调查工程技术路线Fig.1 Technical route of land remote sensing integrated survey engineering

具体工作思路为实现如下5个“统一”。

（1）分类标准体系的统一。完善已有的矿产资源开发环境遥感监测标准体系和边海防基础地质遥感调查标准体系；制定自然资源（耕地、园地、林地、草地、其他土地、矿产资源、地表水资源和其他资源）与生态地质环境（河流湖泊、冰川雪线、湿地、荒漠化、海岸带等）遥感综合调查标准体系，形成统一的分类分级技术标准。

（2）数据获取与制作的统一。根据已有资料（农、林、水环等部门资料）收集情况，确定引用资料时限、精度、内容等的统一。根据目前国产高分卫星数据覆盖情况，采用统一遥感数据，包括遥感数据来源、空间分辨率、校正精度、投影参数和数据格式等的统一。并针对不同目标物、不同地区等确定统一的遥感监测周期。

（3）技术流程的统一。针对不同调查与监测目标，确立统一的技术流程，保证成果的一致性与高质量。包括数据获取与处理方法、信息提取方法、实地验证内容与方法、成果集成综合研究内容与方法、信息系统建设等。

（4）质量控制的统一。依据中国地质调查局项目管理办法和地质调查项目质量监督管理等相关要求，开展三级质量检查，严控项目各环节成果质量。自检率达到100%，互检率达到100%，专家抽检率不低于30%。形成固定专家团队，对项目质量进行全程查控，保证检查要求的统一性、检查方法的有效性和检查质量的高标准。

（5）成果表达的统一。按地质调查成果管理的有关规定，制定统一的图件绘制、数据库建设和成果报告编写要求，力求所有成果图件、数据库和报告内容充实、完整，表达形式规范、统一，并及时汇交归档，以方便用户使用，加快成果转化。

2 主要工作内容

2.1 矿山开发环境遥感监测

根据国家矿政管理工作的需要，利用高分辨率遥感数据，按年度开展全国陆域矿产资源开发利用状况、矿山地质环境、矿山环境恢复治理、矿产资源规划执行情况等遥感调查，以及重点矿集区矿产资源开发利用状况遥感监测和重要矿山环境问题区遥感调查工作［4］，获取客观基础数据，编制系列成果图件，形成综合分析与评价报告，为保持矿产资源的可持续开发与利用，矿业秩序维护及矿区环境综合整治等提供基础数据与决策依据［5-7］。主要任务包括4方面。

（1）采用以国产高分辨率遥感数据为主的遥感数据，开展全国陆域矿山地质环境调查、矿山环境恢复治理状况（含复绿工程）监测、矿产资源规划执行情况监测、矿产勘查/开采图斑遥感解译等工作；在不同景观区（干旱-半干旱区、高寒高原湖泊区、黄土覆盖区、冲积平原区、岩溶石山区和湿润半湿润中低山区），选择矿山环境地质问题较多的重点矿区，开展矿山地质环境等遥感调查工作，有针对性地进行矿山地质环境问题剖析，总结其成因、分布特征及变化规律，提出矿山地质环境管护对策建议。

（2）选择矿业秩序混乱的重点矿区，利用最新高分遥感数据，开展矿产资源开发利用状况遥感监测工作，查明全国矿业秩序存在的主要问题及其发生原因与变化特征，提出矿产资源可持续利用和有效整治矿业秩序的对策建议。

（3）按照国土资源部中心工作要求，开展矿产资源开发环境遥感监测成果集成与综合研究工作，按年度提交1∶400万比例尺全国矿山地质环境现状图、全国矿山地质环境恢复治理现状图、全国矿山地质灾害分布图、矿产勘查/开采图斑分布图、矿产资源规划遥感监测图等成果图件及与之相关的成果报告。

（4）建设矿产资源开发环境遥感监测数据库系统，建立并完善覆盖全国的矿产资源开发环境遥感监测技术体系。

2.2 边海防地区基础地质环境遥感调查

在充分收集我国边海防地区已有地质矿产、地质环境等相关资料的基础上，以现代遥感技术为主要手段，开展东北边境、西北边境、西南边境、中蒙边境、海域边境岛礁的基础地质、工程地质、水文地质等专题因子遥感调查；依托调查数据开展地质数据转换方法和图件编制方法研究，形成覆盖全国边海防地区的军民共享调查成果，建立全国边海防地区遥感地质调查技术体系和共享数据库，为边海防地区社会经济和国防建设提供基础数据和技术支撑。主要任务包括5方面。

（1）开展边海防地区岩性、构造、地貌及地表风化程度等基础地质遥感调查。

（2）开展边海防地区工程地质和水文地质条件遥感调查，重点调查工程岩土体和含水岩组类型。

（3）开展界河（湖）岸线侵蚀淤积及崩滑流地质灾害遥感调查，研究界河侵蚀淤积及其动态变化规律。

（4）开展边海防地区土地覆被、交通设施、城镇及重要目标物等因子分布状况的遥感调查。

（5）以遥感地质调查成果为基础开展综合研究，开展边海防地区地质数据转换方法和图件编制方法研究，建立边海防地区遥感地质调查技术体系，编制调查成果基础图件、专题应用成果图件，建立边海防地区遥感地质调查技术体系和共享数据库系统。

2.3 青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感调查

紧紧围绕地质灾害防治与地质环境保护需要，开展青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感综合调查，建立较完善的青藏高原冰川与冰川湖变化及冰川湖溃决地质灾害信息数据库，研究冰川变化、冰川湖溃决灾害形成条件和规律，评价冰川湖溃决危险性和风险性，服务于防灾减灾、国家重大工程建设和边境地区涉外地质灾害事件外交事务处理，显著提升冰湖溃决灾害调查对经济社会发展和生态文明建设的支撑能力与服务水平。主要任务包括4方面。

（1）在已有调查成果的基础上，利用遥感解译和地质调查等手段，开展青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感综合调查，获取冰湖溃决灾害高易发区冰湖和溃决冰湖分布及特征数据，查明溃决冰湖地质环境背景。

（2）开展冰湖发育规律、冰湖溃决成灾机理及冰湖溃决灾害风险评估技术的综合研究。

（3）对以往调查中已评价为冰湖溃决危险性大的地段和具有溃决可能的重点冰湖进行持续的卫星遥感监测，及时做好溃决灾害的预测预警。

（4）建立青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害调查数据集，为青藏高原的突发地质灾害应急处置、防灾减灾、经济社会发展和生态文明建设提供支撑和服务。

2.4 自然资源与生态地质环境遥感综合调查

围绕新时期自然资源管理与生态文明建设的重大需求，在现有工作基础上，主要采用国产卫星遥感数据，开展我国土地、水、矿产、能源、海洋与海岸带等自然资源、生态地质环境遥感调查监测与综合集成工作，建立全国自然资源遥感综合调查信息系统和监测技术体系，形成我国自然资源与生态地质环境现状数据、年度动态变化数据、系列成果图件及综合分析与评价报告，为我国自然资源管护和生态地质环境保护提供科学依据。主要任务包括5方面。

（1）在充分收集与分析各行业有关的自然资源与生态地质环境分类体系的基础上，通过广泛征求相关专家意见，制定具有综合性与可操作性的自然资源遥感综合调查与信息系统建设技术要求。

（2）选择重点区开展土地利用、植被、地表水体、湿地、荒漠化等因子遥感监测，更新其全国现状分布数据。

（3）综合集成已有成果资料，摸清我国陆域范围内主要自然资源的空间分布，以及生态地质环境因子的现状和演变规律，形成我国自然资源与生态地质环境成果数据库。

（4）建立全国自然资源遥感综合调查信息系统，形成自然资源遥感监测技术体系。

（5）编制全国自然资源和生态地质环境系列图件与图集；综合研究自然资源和生态地质环境分布规律，全面、准确地掌握我国自然资源和生态地质环境的变化趋势，提出相应对策或政策建议，为我国生态文明建设以及自然资源的保护和合理开发利用提供科学依据。

3 拟解决的关键技术

（1）建立自然资源与生态地质环境分类和分级指标体系。目前，我国自然资源与生态地质环境分类和分级指标体系尚未统一，导致成果数据存在许多不一致性，需要综合考虑多种影响因素确立分级分类标准。初步确定，自然资源与生态地质环境分类和分级指标体系的建立基于以下原则：

1）以自然资源管护为出发点，制定分类体系；

2）分类体系的建立以国土资源分类为基础，综合林业部、环境保护部、民政部、中国科学院等部门相关分类标准的内容；

3）分类体系与指标以遥感可有效观测的要素为主制定；

4）分类体系与指标在广泛征求相关领导、专家意见后形成。

（2）建立边海防地区遥感地质调查方法与技术体系。针对边海防地区复杂的地理环境及地区经济、国防建设对地质条件的应用需求，以卫星遥感技术为主要手段，以区域地质背景为主要研究对象，以地形地貌、岩组类型、地质构造、生态因子、水资源、重要目标等为主要调查内容，形成可服务于边海防地区经济、国防建设的遥感地质调查指标体系和遥感地质调查方法体系。

（3）研究边海防地区地质条件专题应用成果图件编制方法。针对边海防地区获取实况调查资料和开展实地验证困难的特殊性，专题应用成果图件的编制主要依托遥感地质调查内容，重点突出地区经济建设和国防建设需要。为此，需要围绕不同的专题应用类型，对图件的承载内容、表达方式、编制技术和质量评价方法等开展研究，使之在图件类型、编图技术、图件精度和数据共享等方面形成体系。

（4）研究基于国产卫星遥感图像的多目标信息提取方法。国产高分遥感数据空间分辨率的大幅度提高，使其图像中目标地物的解译标志与以往中等分辨率图像有了明显的不同，在大量地物细节被揭示而有利于解译出更多自然资源和生态地质环境亚类的同时，也增加了发生误判的可能。因此，如何确保国产卫星遥感图像中相关专题信息提取的准确性，提高成果的总体精度，是必须解决的关键问题之一。

国土遥感监测地域范围广，地物目标的影像特征复杂多变，目前，除了人机交互解译外，还没有非常理想的遥感信息全自动提取方法。如何有效利用国产高分遥感数据，实现国土遥感专题地物目标的半自动识别与变化检测是本工程面临的重要任务。其基本解决思路是充分利用多源、多分辨率国产卫星遥感数据，深入挖掘影像光谱、纹理、目标空间格局以及地理环境背景等的特征信息，逐步建立起完备的地物目标特征库、影像解译标志库和自动识别模型库；引入人工智能与机器学习等新技术，充分结合人工目视解译和机助自动解译的优势，深入开展自然资源和生态地质环境等要素的计算机遥感解译和变化检测方法研究，建立自然资源与生态地质环境遥感监测和更新技术系统；进行遥感解译人员的岗前培训，加强新技术、新方法的推广普及，大力推崇创新发展。

（5）研究冰湖溃决成因、灾害危险性和风险评价方法。基于青藏高原冰川演变和冰湖溃决灾害遥感综合调查成果，通过对大数据量调查样本的总结，深入研究青藏高原冰湖溃决灾害的基本形成条件（物质条件、结构条件、地形条件和气候条件）和触发机理，进而开展冰湖溃决灾害的危险性评价、灾情评估和预测预警方法的研究，提高青藏高原冰湖溃决灾害防灾减灾部署的针对性和实效性。

4 总体预期成果

为了满足自然资源与生态地质环境管护、矿产资源开发监管、经济与国防建设的需求，本工程将形成本底数据或现势更新数据、数据库与信息系统平台、技术标准与技术体系、技术方法、专题系列图件、综合研究报告等一系列重大成果。

4.1 调查监测类成果

（1）形成全国矿产开发利用状况、土地压占与破坏情况、矿山地质灾害分布情况、矿山环境恢复治理情况以及矿山开发秩序态势等成果，包括系列图件、数据库、综合研究报告等。

（2）形成全国自然资源与生态地质环境现状数据和更新数据、系列图件、图册和调查报告等，掌握自然资源开发与生态地质环境动态变化规律，提出相应对策或政策建议。

（3）形成我国边海防地区基础地质条件、工程地质条件、水文地质条件、地形地貌、土地覆被、地质灾害、界河变迁、交通信息和重要目标专题因子遥感调查成果，包括遥感调查监测数据、实况调查验证数据、系列图件、图册和调查报告等，形成工程选址、给水、重要目标等地质条件专题应用成果和共享数据库。

（4）形成青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感调查成果，包括遥感调查与实况调查数据集、系列图件、图册和调查报告等。

4.2 信息系统建设类成果

（1）建设矿产资源开发环境遥感监测信息系统，实现调查数据的管理、查询、统计、分析、更新、决策支持、成果展示等功能。

（2）建设全国自然资源和生态地质环境遥感综合调查信息系统，实现调查数据的管理、查询、统计、分析、更新、决策支持、成果应用等功能。

（3）建设边海防地区基础地质条件数据库。

4.3 技术标准与方法技术体系成果

（1）形成矿产资源开发环境遥感监测技术标准、全国自然资源遥感综合调查与信息系统建设技术标准和边海防地区基础地质环境遥感调查技术标准，规范调查监测技术行为，确保调查成果的标准化、系列化、规范化和统一化。

（2）建立全要素、全天候矿产资源开发环境遥感监测技术体系。

（3）完善自然资源与生态地质环境遥感监测技术流程，初步建立全国自然资源遥感综合调查信息系统，形成规模化应用的全国自然资源与生态地质环境遥感监测技术体系。

（4）形成边海防基础地质遥感调查成果数据转换方法技术与边海防地区基础地质遥感调查技术体系。

（5）形成青藏高原冰川、冰川湖动态变化遥感监测与分析技术流程，完善冰川湖溃决灾害的危险性、风险评估遥感模型，构建青藏高原地区冰川湖溃决灾害遥感监测技术体系。

5 成果效益展望

国土遥感综合调查工程形成的系列成果，包括现状数据、年度更新数据和一批系列成果图件与分析评价报告、信息系统等成果，可直接面向国家、部局和各省提供基础资料与决策支撑服务，将产生显著的社会经济效益。

（1）系统客观的自然资源和生态地质环境现状数据与年度变化数据，不同尺度的系列专题图件以及综合分析评价成果，是国家和省部宏观决策规划等部门进行自然资源管理体制机制改革、自然资源与生态地质环境管护、国土空间开发规划等必备的基础资料与决策依据。

（2）全国矿产开发利用状况、土地压占与破坏情况、矿山地质灾害分布情况、矿山环境恢复治理情况以及矿山开发秩序态势等成果，包括系列图件、数据库与信息系统、综合研究报告等，面向国土资源中心工作以及国家层面相关政策的制定提供服务，及时、直接服务于矿产卫片执法监督检查、矿山地质环境综合整治、矿产资源规划管理等矿政管理工作。

（3）所获取的我国边海防地区地形地貌、工程地质、水文地质、土地覆被、地质灾害、重要目标等系列专题成果和共享数据库等成果，可服务于国防建设、外交事务和区域国土空间开发及区域经济发展等方面。

（4）青藏高原冰川变化与冰湖溃决灾害遥感调查成果可直接服务于该地区冰湖溃决灾害的应急处置，以及涉外地质灾害事件的外交事务处理，为青藏有关部门部署减灾防灾工作提供基础数据与决策依据。

（5）所提交的全国性、区域性调查成果及技术方法体系成果，可服务于科研院所、院校师生与社会公众，提高全社会对自然资源与生态地质环境的关注度。

［1］ 《关于加快推进生态文明建设的意见》是我国生态文明建设的纲领性文件［N/OL］.2015-06-03［2016-09-10］.http：//www.gov.cn/2015-06/03/content_2872658.htm.

［2］ 中国生态环境状况依然令人忧虑［N/OL］.2014-06-04［2016-09-10］.http：//news.xinhuanet.com/local/2014-06/04/c_1110989777.htm.

［3］ 王润生，熊盛青，聂洪峰，等.遥感地质勘查技术与应用研究［J］.地质学报，2011，85（11）：1699-1743.

［4］ 王润生.遥感地质发展的战略思考［J］.国土资源遥感，2008，20（1）：1-12.

［5］ 李金发.认清经济新形势顺应改革新趋势——加快中国地质调查工作的调整与改革［J］.中国地质调查，2016，3（1）：1-6.

［6］ 聂洪峰，杨金中，王晓红，等.矿产资源开发遥感监测技术问题与对策研究［J］.国土资源遥感，2007，18（4）：11-13.

［7］ 武强，陈奇.矿山环境问题诱发的环境效应研究［J］.水文地质工程地质，2008，35（5）：81-85.

［8］ 杨金中，秦绪文，聂洪峰，等.全国重点矿区矿山遥感监测综合研究［J］.中国地质调查，2015，2（4）：24-30.

（责任编辑：常艳）

Design and im plement for overall target of land remote sensing integrated survey engineering

NIE Hongfeng，FANG Hongbin，YANG Jinzhong，YANG Qinghua，SUN Yongjun，TONG Liqiang
（China Aero Geophysical Survey and Remote Sensing Center for Land and Resources，Beijing 100083，China）

Combining with the practice of remote sensing for land and resources survey，and focusing on China’s demands of the construction of ecological civilization and the natural resourcesmanagement and protection，in this paper，the authors discussed the targets and tasks of the land remote sensing integrated survey engineering，protocoled fourmajor research aspects including the remote sensingmonitoring ofmine development environment，the remote sensing survey of natural resources and ecological environment，the basic geological remote sensing survey of the border and coastal regions as well as the remote sensing survey of glacier change and ice lake disaster of Qinghai Tibet Plateau，and put forward the overall idea goals，pointed the key technical problems and the expected results，and looked forward to the potential social and economic benefits from the results.

remote sensing integrated survey；mine development environment；natural resources；basic geology；ice lake disaster

聂洪峰，方洪宾，杨金中，等.国土遥感综合调查工程总体目标的设计与实现［J］.中国地质调查，2016，3（5）：1-6.

TP79

A

2095-8706（2016）05-0001-06

2016-09-18；

2016-09-26。

中国地质调查局“国土遥感综合调查工程”资助。

聂洪峰（1964—），男，硕士，教授级高级工程师（二级），国土遥感综合调查工程首席专家，主要从事遥感技术应用研究与项目管理工作。Email：nie_hongfeng@qq.com。