基于国产卫星的自然资源一体化调查体系构建

宗在军

（上海市岩土地质研究院有限公司，上海 200040）

第三次全国国土调查中明确要求要开展自然资源调查监测，掌握翔实准确的土地利用及自然资源变化情况，以满足生态文明建设，生态修复，实现自然资源体制改革及统一确权登记等各项建设的需要。在《第三次全国国土调查实施方案》修改过程中，着重添加了同步推进相关自然资源专项调查，并且要将自然资源的调查成果整合进三调成果中，这就意味着，“山水林田湖草”已经成为一个生命共同体[1]。

自然资源是指存在于自然界并能为人类利用的气候资源、土地资源、水资源、生物资源、矿产资源、旅游资源和海洋资源等。将自然资源作为一个整体进行空间管控和生态修复，是社会主义生态文明建设的内在要求。因此，未来的自然资源调查应站在国家资源开发利用和可持续发展的高度，统筹“山水林田湖草”，开展系统性、整体性、综合性的调查评价和监测预警[2]，为未来不同地域主体功能区划、国土空间规划和资源确权提供精细化服务。

1 国产卫星在自然资源调查中的优势

我国已建成围绕导航、重力、光学、雷达、激光的测绘系列卫星，构建了1∶5万～1∶1万的比例尺多类型多型号自主卫星测绘对地观测体系，形成以0.7～2.0 m分辨率为主的立体测绘能力[3]。0.7～2 m分辨率光学测绘卫星主要包括：资源三号、高分七号等卫星型号。目前，资源三号01、02星已成功发射，具有全球1∶5万地形测绘能力；高分七号卫星将于2019年发射，分辨率0.72 m，主要满足全球1∶1万地形测绘需求；干涉雷达测绘卫星系列：开展L波段差分干涉SAR卫星 （L-SAR） 等卫星测绘应用研究，将于2020年发射，届时实现国产卫星的全天候遥感数据获取能力，支撑全球1∶5万数字高程模型数据获取以及区域地表形变监测；超高分辨率光学、激光测高、重力梯度测量等测绘卫星：主要包括陆地生态碳监测星、单光子激光测高卫星、激光与可见光、红外复合测绘卫星、重力梯度星及新型重力星。

以卫星遥感为代表的对地观测技术具有覆盖范围广、获取速度快、包含地表信息丰富等特点[4]，并且相对于其他大范围的测量手段，成本相对较低，因此，随着卫星遥感技术的不断发展，卫星影像广泛应用于国土、矿山、林业、水利、环境监测等诸多业务，改变了传统的监测调查模式，形成短周期的持续性观测，足不出户，从影像上就能获取业务信息，大大降低了工作成本，提高工作效率。

2 构建自然资源一体化调查体系的必要性

我国近期成立自然资源部，自然管理正在逐步趋向集中化、统一化、科学化，但是尚未建立自然资源一体化调查监测体系。近些年，我国陆续开展了多项大规模的单项调查内容：自然资源部主管第二次全国土地利用现状调查，摸清了全国土地利用状况，建立和完善了土地基础数据；从20世纪开始，国家林业和草原局组织持续对森林资源进行了八次清查工作，并建立了森林资源的监测调查技术体系，为国家林业资源管理提供了丰富可靠数据；水利部开展了我国境内水利资源的普查，主要分为水利工程项目、河流湖泊的基本情况、经济社会用水情况、河流湖泊保护治理情况以及水土保持情况的调查；国家林业和草原局开展了全国湿地资源基本情况调查，对面积大于1 km2的湿地进行调查，掌握我国湿地基本情况；国家测绘地理信息局开展了全国地理国情普查，主要包括两个方面，一是对自然地理要素进行调查，二是人文要素进行调查；当前，自然资源部正在组织开展全国第三次国土调查，进一步细化和完善土地利用现状基础数据，并组织开展自然资源专项调查。

我国开展对各项自然资源调查监测过程中，存在以下几方面的问题：一是各项自然资源缺少统一的标准，同样一块土地，在林业部门调查认定为林地，但是在国土部门调查认定为城市绿化，属于建设用地，这就为后期的土地利用及规划造成隐患；二是重复浪费，针对各项调查监测工作，各部门都需要各自卫星遥感影像支持，因此往往各部门都需购买卫星遥感影像，造成资源的浪费；三是对自然资源没有整体的把握，虽然各部门都针对不同的业务开展建立了专题资源数据库，但是各数据库之间由于缺乏统一的标准，数据之间不能共享利用，并且数据各有侧重，无法对整体做出综合性评价。因此建立自然资源一体化的调查技术体系十分必要。

3 以国产卫星为基础的一体化调查体系构建

构建自然资源一体化调查监测技术体系，一方面是统一数据源，目前高分系列卫星、资源卫星已实现全国周期性的覆盖，体系构建主要是采用分辨率为亚米级的卫星遥感影像为主，两米级为辅，高分二号 （GF-2） 卫星为我国民用亚米级卫星，星下点空间分辨率为0.8 m，具有高定位精度和快速姿态机动等特点，目前广泛应用于国土、住建、林业、交通等方面，北京二号是由三颗高分辨卫星组成的商业卫星星座，分辨率为0.8 m，主要用于国土资源管理、生态环境监测、农业资源调查等方面。此外，高分一号、资源系列卫星为数据源补充，形成以亚米级卫星为主，两米级卫星为辅的卫星遥感影像数据源。基于卫星遥感影像，搭建调查技术平台，以季度为周期，实现重点区域重点监测，例如，在土地利用现状调查中根据卫星遥感影像的前后时像不同，提取区域范围内土地利用变化图斑，并根据制订的分类标准，对变化图斑进行分类[5]，其次对于特殊重点监测区，如极易发生违法用地的城市开发区，则在卫星遥感影像宏观把握的基础上，可采用无人机摄影测量及GNSS （Global Navigation Satellite System） 技术进行数据源的补充与精确测量，构建以卫星遥感为基础的多数据源调查数据源。另一方面，自然资源一体化调查要统一不同业务的调查标准，对统一目标认定的统一性，解决自然资源子部门间共享难的问题，将调查数据应用于土地资源调查、水资源调查、矿产资源调查、林业、耕地、海洋以及环保等各个方面，并根据调查数据建立统一数据库，实现统一标准下的自然资源数据库建设，其基本框架如图1所示。

图1 构建自然资源一体化调查体系框架图

4 自然资源一体化调查体系应用

以国产卫星为基础，将3S技术应用到实际业务中来，开发基于卫星遥感影像的外业调查APP，以及采用“互联网+”的模式[6]，在线审核调查内容，调查数据共享，调查成果一查多用。

上海市以国产卫星遥感影像为基础，探索出基于卫星影像的自然资源调查平台，该平台由三部门组成：外业移动调查端、内业在线审核端、自然资源数据库。工作模式是以季度为时间周期，每季度获取上海市全市范围内的遥感影像，并针对不同的业务处室业务类型，根据影像前后时相变化提取变化图斑，将图斑在线下发到国土所，使用移动端进行外业调查举证，并在线上传照片、视频等举证材料，业务部门根据举证材料对图斑进行审核，并形成季度变化图层，最终根据变化图层进行数据库的更新。

5 结语

实现自然资源的一体化调查监测是保护自然资源可持续发展及生态文明建设的必要措施，各项自然资源调查数据的统一，不仅能节省大量人力、物力，同时也能实现不同业务部门之间数据的统一，实现数据共享，解决以往数据出自不同调查部门存在矛盾的现象。基于国产卫星一体化的调查平台建设，充分运用3S技术、移动GIS以及“地理信息+”，打通数据源的获取，外业调查数据采集，内业数据判读以及基础库的建设，对于全国第三次国土调查自然资源专项调查具有一定的借鉴意义。