资源三号卫星在自然资源管理中的应用

文 | 王鸿燕 唐新明 樊文锋 高欣圆自然资源部国土卫星遥感应用中心

一、前言

资源三号卫星是我国民用高分辨率立体测绘卫星，主要目标是获取三线阵立体影像和多光谱影像，实现1:5万测绘产品生产能力以及1:2.5万和更大比例尺地图的修测和更新能力，填补了中国立体测图这一领域的空白。资源三号01星于2012年1月9日成功发射，实现了中国民用高分辨率立体测图卫星“零的突破”，彰显了自主创新的中国力量。01星是科研星，计划服役5年，目前已在轨运行8年。卫星采用太阳同步圆轨道，设计轨道高度为506km，可对地球南北纬84°以内的地区实现无缝影像覆盖，每59天完成对我国领土和全球范围的一次影像覆盖。卫星搭载了四台光学相机，包括一台地面分辨率2.1m的正视全色TDI CCD相机、两台地面分辨率3.5m的前视和后视全色TDI CCD相机、一台地面分辨率5.8m的正视多光谱相机。资源三号02星，于2016年5月30日成功发射，是一颗业务卫星。02星搭载三线阵测绘相机和多光谱相机等有效载荷，前后视相机分辨率2.5m，并搭载了一套试验性激光测高载荷，该星较01星拥有更优异影像融合能力、更高图像高程测量精度。资源三号03星，于2020年7月25日成功发射，计划服役8年。03星兼有01、02星的全部优点，还装载了可业务化应用的激光测高仪，能有效提升高程测量精度。03星与服役中的01星、02星进行三星组网，进一步提高我国地理测绘原始影像资料的获取能力。资源三号卫星为我国自然资源管理和生态文明建设等事业提供了可靠的数据保障，极大地推动了相关产业发展和航天遥感技术的应用，为国民经济和社会发展作出重要贡献。

二、资源三号卫星在自然资源管理中的应用

自2012年发射以来，资源三号卫星不仅实现了高精度测绘卫星“零的突破”，在测绘地理信息行业、自然资源调查、农林水利、生态环境保护、应急测绘等方面全面替代国外同等分辨率卫星影像，成为高分辨率卫星业务化应用的典范。截至2019年底，资源三号卫星面向各行业累计提供超过200万景、8亿多平方千米的卫星影像和服务保障，应用成效显著。资源三号卫星数据持续加强自然资源主体业务规模化应用，保障自然资源管理工作。

1.持续保障基础地理信息数据快速获取和更新

（1）基础时空信息数据库建设与更新

巴黎公社在仅存的72天中，对“人民”的构成进行了具体的阶级界定，其中包括工人阶级、农民、中等阶级以及国际社会中参加巴黎公社的工人。并在此基础上，巴黎公社采取了一系列措施，为人民提供了丰富的实践活动形式，其中包括生产实践、参与社会管理的实践以及丰富精神生活需求的文化创作活动，充分体现了人民在社会历史中的主体地位。

资源三号01星是我国首颗高分辨率民用立体测绘卫星，设计用于1:5万比例尺地形图测绘和1:2.5万比例尺地图更新，是国家基础地理信息数据库更新的主要影像数据源。在当时，是我国1:5万基础地理信息数据库摆脱数据更新周期长问题、实现年度一版更新目标的基础保障。

自2012年以来，我国持续利用资源三号卫星影像作为数据源进行国家基础地理信息数据库年度更新工作，在收集和整理全国范围内高精度控制资料、数字高程模型（DEM）等相关资料基础上，以资源三号为主体，辅以高分系列等其他国产卫星影像数据资源，采用区域网与单片纠正等相结合的方式，完成卫星遥感影像正射纠正处理，经质量检查和成果验收后，分批次向各省级数据库更新生产单位提供。通过多源卫星影像统筹，年度更新率稳定在96%以上。截至2019年底，超过10万景的资源三号卫星影像成果成功应用于国家基础地理信息数据库更新和省级基础测绘工作，累计更新面积近6000万平方千米。尤其是资源三号02星的成功发射，立体数据分辨率由3.5m提高到2.5m，卫星突破1:2.5万比例尺地形测图更新能力，在湖北、四川等山地，新疆和内蒙古荒漠地区，省级自然资源行政管理部门更是采用资源三号影像数据开展了大量1:1万比例尺测图和影像底图生产等基础测绘工作。

近年来，内蒙古自治区湖泊数量和面积均发生了明显变化，湖泊生态系统脆弱性更加突出。收集1990-2018年，国外Landsat卫星数据和近几年的资源三号卫星数据，对内蒙古全境1km2以上面积的湖泊进行了监测，形成了1990-2018年度共7期监测数据。监测对象包括546个湖泊图斑。经过卫星影像判读解译和统计分析，可以看出湖泊总面积变化情况：1990-2000年变化不大，2000-2010年明显减少，2010-2018年基本平稳且略有回升。

资源三号卫星的全球数据获取能力有效地打破了境外国家的数据封锁和限制，为我国全球地理信息资源建设提供了持续可靠的影像数据源。针对我国自主全球多尺度地理数据产品匮乏、覆盖全球的高精度自主位置服务能力不足的现状，2017年，原国家测绘地理信息局启动了全球地理信息资源建设与维护更新项目，计划在2025年以前，以我国自主的资源三号高分辨率遥感卫星、高精度无控测图技术、地理信息高效服务系统以及北斗卫星导航系统等为依托，利用国产资源三号、天绘一号、高分一号、高分二号、北京二号、高景一号等多源卫星遥感数据，首次实现全球的1:5万基础地理信息框架要素的测绘。建设完成覆盖全球陆表约1.49亿平方千米的多尺度、多类型的地理信息产品，总体达到1:5万比例尺精度要求，重点地区达到1:1万比例尺精度要求，为“一带一路”等倡议的实施提供自主、权威、统一、高效的全球高精度地理信息综合服务，使我国对全球地理信息资源的获取和应用能力达到国际先进水平。

自项目启动至今，资源三号卫星已保障完成约4600万平方千米的优于2.5m立体影像的获取。通过自主科技攻关，实现了无地面控制点条件下资源三号卫星影像的处理和高精度绝对定向。其中优于2.5m立体影像的平面中误差2～4m、高程中误差1～2m，满足国产卫星影像几何定位精度优于1:5万比例尺测图要求，生产成本相对国内区域的传统测绘生产降低了70%以上。

利用资源三号为主的国产卫星遥感数据，完成了2m分辨率数字正射影像（DOM）生产、10m格网数字表面模型（DSM）生产、核心矢量数据制作等工作。数据成果已向中央各部委及地方省份（吉林、辽宁、广西等）提供，有力地支持了国家建设、应急响应、东盟信息港建设、“一带一路”建设等；基于部分工程成果的在线服务已被东盟/上合组织环境保护合作中心调用，支持跨国界水体环境综合管理决策。

马刺押送秀容月明回北国，途中并不安稳，百姓“欢迎”秀容月明自不必说，还有人暗杀秀容月明，这些人，全是宁人，还有胡人被买通了，要秀容月明的命。

资源三号等国产卫星持续、稳定、高效地获取了大量的2m卫星影像，累计为国家地理信息公共服务平台——“天地图”（图1）提供了9700万平方千米高质量卫星影像成果，其中国外影像4900万平方千米，国内影像4800万平方千米。自2012年以来，“天地图”平台高分辨率卫星影像数据的年度有效更新率持续增高，国内区域所用2米级卫星影像国产化替代率连续6年达到99%以上，境外区域影像国产化替代率逐步提升。实现了全国自主可控的公共影像服务年度业务化覆盖和更新，大大提升了社会公众对高清晰、高现势性影像服务的需求满足程度，产生了良好的社会效益。

图1 天地图平台影像应用服务

（4）三维立体自然资源“一张图”和实景三维中国建设

综上所述，可将影响页岩微观力学性质的因素分为两类：一类是页岩的软组份，包括TOC、粘土、孔隙体积、微裂纹等，这一部分含量越高或越发育，则页岩的硬度和模量就会越低；另一类是硬组份，如石英、方解石等，其含量越高弹性模量和硬度越高。

以资源三号为主的国产卫星遥感数据，首次构建了覆盖全国的多时相2m分辨率卫星正射影像和10m分辨率地形格网三维立体产品。研发了三维动态可视化引擎技术，创新集成了一套立体可视化软硬件解决方案，建立了立体中国可视化平台（图2），具备海量航空影像、卫星影像、数字高程模型、矢量、地名以及其他二三维信息等的建模与管理，三维可视化查询分析等功能。同时研发了基于虚拟现实（VR）设备的跨终端显示技术、场景信号无损转化技术，建立了全国立体影像虚拟实现系统，实现了全国范围三维全景式沉浸式的无缝漫游。平台提供了真实、可量测的三维地理环境，已经服务于基础测绘、资源管理、土地督察、交通设施建设、水利设施规划、自然保护区管理及国防等诸多领域，也可进一步为三维立体自然资源“一张图”和实景三维中国建设提供直接有力支撑。

二是要建立生态文明指标体系并作为各级领导干部的考核依据。要改变当前唯GDP、唯财政收支的考评体系，把绿色发展指标体系作为首要考核目标，并且作为各级领导干部选拔任用的重要依据。

图2 立体中国可视化平台

2.自然资源调查与监测

（1）土地利用变更调查与第三次全国国土调查

全国土地利用变更调查监测与核查作为一项重要的国情国力调查，是全面查清年度土地利用变化情况、获取土地基础数据的重要途径，同时，变更调查成果为土地资源集约节约利用和可持续发展提供决策依据。土地利用变更调查在上一年度土地利用现状数据库基础上，通过采集获取最新的高分辨率遥感影像数据，生产制作调查底图，对土地利用现状、土地权属及行政区划变化进行外业实地调查，获取变化地类图斑、土地权属（宗地）、行政区划数据，生成增量数据包以及统计报表，最终实现对土地利用数据库的年度更新。

为满足国家和各省（自治区、直辖市）国情普查和试点工作数据需求，先后提供了2.3万余景、累计覆盖面积1350万平方千米的资源三号卫星影像数据，全面保障了地理国情普查标准时点核准工作的顺利开展。

（3）天地图平台建设

2017年，第三次全国国土调查全面开展，并进行统一时点更新工作。资源三号卫星利用一年时间全面获取覆盖中国国土陆域范围内的优于1m卫星影像。资源三号双星充分发挥自主可控的优势，成像计划安排科学紧凑，累计获取704.5万平方千米卫星影像的数据，完成其中三分之一的工作任务，为保质保量按时完成任务作出重要贡献。

（2）全国第一次地理国情普查和地理国情监测

2013年3月，国务院印发《关于开展第一次全国地理国情普查的通知》，决定于2013年至2015年开展第一次全国地理国情普查工作。资源三号卫星充分发挥三线阵立体测图能力，采用立体影像快速生产了我国西部测图困难地区（包括西藏自治区、新疆维吾尔族自治区全境，以及青海省大部）约320万平方千米、满足1:2.5万比例尺精度的15m格网尺寸DSM产品（图3），提升了我国西部测图困难地区的数字地形产品精度和质量，及时解决了该区域面临的原有DEM产品精度无法满足高分辨率卫星影像正射纠正需求等问题。

卫星影像采集获取和全面覆盖，是开展土地利用变更调查监测与核查工作的基础，从2012年开始，资源三号全面参与了全国年度土地利用变更调查与遥感监测项目。

为确保出口孟加拉尿素产品的发运质量，日前，阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司供销分公司综合处、化肥处、铁路处形成专项检查小组对产品外包装、车皮毛刺处理、底布铺垫、产品单袋质量等情况进行了重点检查。

图3 基于资源三号卫星影像生产的西部地区DSM产品渲染图

在第一次地理国情普查成果基础上，我国自2016年开始转入常态化地理国情监测，采用以资源三号等优于2.5m为主的国产高分辨率卫星于每年第二季度开展面向全国的常态化地理国情监测。五年来，资源三号、高分一号等优于2.5m卫星影像年度有效覆盖面积稳定在930万平方千米以上，超过全国陆域面积的96%，卫星数据在地表覆盖国情要素的采集、调查、核实、分析工作中发挥了重要作用。

本场地地貌类型单一，未发现地裂缝、滑坡、崩塌、冲刷、潜蚀、土洞等不良地质作用及地质灾害危险灾种存在。拟建场地开阔稳定，作为本项目建设场地是稳定的和适宜的。

（2）全球地理信息资源建设与维护更新

（4）地质矿产调查

（3）水资源监测

（5）林业资源调查

持续推进与中国地质调查局的卫星数据共享与交换，累计为其提供卫星影像15000景；利用资源三号卫星融合影像为地矿应用提供底图参考，利用立体影像开展矿区高精度DSM/DEM制作。

观察组患者平均手术时间比对照组长,出血比对照组多,骨折愈合时间等预后指标比对照组短(P<0.05)。治疗前两组的HSS评分不存在统计学差异性(P>0.05),治疗后两组均有所改善,观察组更加明显(P<0.05)。观察组治疗的优良率是91.2%,对照组是70.6%,两组优良率存在统计学差异性(X2=4.660,P=0.031)。观察组共有1例尿路感染、1例褥疮、2例深静脉血栓患者,并发症发生率是11.8%,对照组有2例尿路感染,1例褥疮,2例深静脉血栓,并发症几率是14.7%,不存在统计学差异性(X2=0.128,P=1.000)。

进而，从同一角度也可很好地理解这样一个建议：“立足专业成长，关注基本问题．”[24]因为，作为一线教师，就只有采取这一立场，面对多变的指导思想才不会无所适从，并切实避免这样一个现象，即是忙了一辈子却不知道忙了什么，乃至一再地重复别人的错误，却没有任何真正的进步．

自2015年开始，连续五年向国家林业和草原系统提供全国卫星遥感影像与生产处理技术服务，利用自然资源卫星遥感云服务平台提供的全国2m分辨率卫星影像开展了数字正射影像图生产，利用资源三号立体影像生产并提供了300万平方千米格网间隔15m的数字表面模型产品，同时将2m数字正射影像图加工制作成影像服务进行即时发布，辅助开展年度林地变更调查、森林资源调查、湿地资源监测、林地卫片执法检查、林地一张图制作等相关工作，实现了国产高分辨率卫星数据资源在林业管理领域的即时共享和高效利用。红树林在防浪护堤、海湾改善、污染净化和湿地多样性保护等方面发挥着不可替代的作用，具备重要的生态系统服务功能以及社会经济价值。2019年，采用2m国产卫星影像完成了对全国红树林资源地块的遥感监测，查明了全国红树林资源分布现状，获取了近40年中国红树林变化信息，为红树林生态修复和保护提供了数据支撑。

完善财政监督法律体系，对推进财政监督管理科学化、法制化发展有着现实意义；对此，我国修订了《政府信息公开条例》、《预算法》等法律，使财政税收工作处于“阳光监督”下，监督结果及时公开，形成独特的监督文化，促使财政监督合理化、规范化发展。

3.空间规划与生态修复

面向国土空间规划业务需求，发挥卫星遥感高空间、时间、光谱分辨率的特点以及全面性、动态性、即时性、精准性和客观性的优势，利用资源三号及其他国产高分辨率卫星进行遥感基础底图快速生产、地表覆盖信息智能提取、三维地形和形变动态监测、关键生态指标参量定量反演等技术和成果，构建面向国土空间规划“前期设计、中期监测预警、后期评估评价”全生命周期的遥感监测分析指标体系和评估模型，建设国土空间规划卫星遥感综合监测与分析评估平台，为“可感知、能学习、善治理、自适应”的智慧国土空间规划提供遥感影像数据、监测信息、评估知识和决策依据。

4.自然资源督察与执法

自然资源卫星遥感常态化监测生产工作实现业务化、工程化，在全国范围内采用2米级卫星数据每日对400m2以上的新增线形地物、建（构）筑物、推填土，以及光伏用地和高尔夫用地5类要素变化进行提取和监测，生成的变化图斑和对比影像块信息与国土规划和土地利用现状信息融合后，已常态化支撑国土卫片执法工作。同时，变化图斑和对比影像块信息成果通过自然资源卫星遥感云服务平台在线推送给九个国家自然资源督察局，为自然资源督察监管工作提供了数据、信息和技术支撑。先后完成了全国“大棚房”问题专项清理整治遥感监测、神农架自然保护区监测、“曹园”整改情况遥感监测、全国红树林遥感调查监测、全国冰川遥感监测、全国光伏用地监测（图4）等专项任务，支撑了重大专项任务实施。

图4 通过卫星影像解译分析2019年度新增光伏用地图斑对比（左图为2018年影像，右图为2019年7月13日影像）

5.开创地方管理应用新模式

以资源三号为代表的多源、多分辨率、时效性强的自然资源卫星数据和云平台主动及时的推送模式为各省自然资源管理、行业与社会公众用户提供了卫星遥感服务保障，极大地提升了各省卫星影像保障服务能力。推动资源三号卫星数据在全国除港澳台地区以外的31个省、自治区、直辖市的自然资源管理业务领域开展特色应用，支撑地方自然资源管理。

河北省卫星中心针对河北省86个山水林田湖生态修复治理试点工程项目的工程进度、质量和效果的监管与评估（图5），进行了卫星遥感监测，完成野外核查180处，为管理部门科学决策提供了支持。2019年，黑龙江省农作物受水灾影响，受灾面积较大，对农户造成较大损失。黑龙江省卫星中心与保险公司合作，利用卫星遥感技术，计算耕地水灾面积和程度，全面提升了农业保险理赔服务的专业化、规范化和科学化水平。福建省卫星中心利用卫星影像数据，开展自然资源资产审计技术服务，为福建省领导干部自然资源资产离任（任中）审计工作提供了包括海域供应情况、自然保护区保护情况、湿地保护情况、公益林保护情况、征占用林项目情况、造林植被恢复项目情况、土地整治项目情况、基本农田保护情况等29个专题分析，为审计人员提供疑点问题122类，涉及面积1073.44公顷，在支撑自然资源资产审计业务上取得了明显成效。陕西省为以秦岭北麓自然资源规划、开发、监管过程中面临的问题为切入点，运用卫星遥感技术，开展土地资源监测监管工作，完成了三期秦岭北麓地区米级影像图制作；完成了高分辨率图像信息分类提取方法研究，精确实现建筑地物信息智能提取工作，完成疑似别墅违建信息提取工作；完成了土地资源利用信息提取工作，初步获取了秦岭北麓土地资源违法图斑信息，切实有效提升秦岭北麓自然资源监管执法能力。

图5 河北省湿地生态恢复工程遥感监测

国土卫星遥感应用中心与青岛市国土资源和房屋管理局共同探索并建立了青岛市国土资源卫星遥感即时监测监管服务平台，完善国土资源监测与监管技术体系和管理机制，真正落实“天上看、地上查、网上管”，有效促进国土资源集约节约利用和有效保护，服务青岛市经济和社会发展。

三、结语

资源三号卫星充分利用多星组网效能和立体测图能力，持续、稳定、快速获取高分辨率、高精度的卫星遥感影像数据，以服务自然资源部履行“两统一”职责为主线，满足土地、海洋、测绘、地矿、林草等领域对于高分辨率卫星影像业务刚需，全面服务各级自然资源主管部门在调查、监测、监管、督察、执法、规划和评估等业务开展，逐步实现“用数据说话、用数据决策”的卫星遥感技术支撑能力。资源三号卫星遥感应用服务保障继续优化，体系建设逐步完善，实现了由数据服务到监测服务的业务转型，应用服务保障能力全面提升。后续，将着力推动卫星遥感在自然资源数量-质量-生态综合调查监测、国土空间规划、用途管制、自然资源节约集约利用、督察执法、生态保护修复、地质灾害早期识别与监测预警等自然资源主体业务中的深入应用，促进卫星遥感与自然资源管理主责主业深度融合，推动卫星应用逐步从传统的二维平面向三维立体、多要素融合方向发展。