基于遥感技术的自然资源动态监测研究

邱清清

（广东省国土资源测绘院 广东广州 510000）

自然资源是人类赖以生存的生命之源。党的十九届四中全会《决定》指出，要加快建立自然资源统一调查、评价、检测制度，健全自然资源监管体制。可见，人们对于自然资源从理性认知转向量化实践，从分类管理转向制度治理。如何及时了解我国自然资源现状，满足生态文明建设、自然资源保护、科研需求对自然资源进行监测，实现自然资源管理和统一确权登记，是当前面临的重大问题。

卫星遥感监测作为一种重要的技术手段，可以快速、高效、客观、准确地掌握自然资源的开发利用情况。近年来，国家卫星数据采集和分辨能力有了很大提高。目前，国内有20多颗高分辨率遥感卫星可供在轨使用，亚米级光学卫星可实现年有效覆盖，为提高自然资源遥感监测能力提供了基础数据保障。

1 技术流程

基于国内外高分辨率遥感卫星数据，设计和制定自然资源常态化遥感监测生产流程，制定常态化监测标准体系，突破“季度、月度和即时遥感监测”系列关键技术，搭建省域自然资源遥感监测服务平台，实现自然资源要素变化监测和目标发现信息产品的规模化、自动化生产。在此基础上，制作月度、季度、年度，形成监测统计分析数据、专题图及监测报告等产品，开展业务化应用推广，为自然资源管理部门和社会公众提供标准化、定制化服务，实现遥感影像信息产品在线共享服务，自然资源卫星遥感监测生产流程如图1所示。

图1 自然资源卫星遥感监测生产流程

2 自然资源调查监测应用

遥感技术在自然资源领域得到了广泛应用。本文从国土资源调查、基础地理国情监测、河湖资源遥感监测3个方面进行阐述。

2.1 国土资源调查

第三次全国国土调查是自然资源专项调查，以GF-2 号、BJ-2 号等优于（含）1.0m 的国产卫星影像为主。例如：广东省第三次土地调查中，数字正射影像生产制作覆盖全省的1∶10 000 比例尺成图精度，按县域分幅数字正射影像和城市建成区1∶2000 数字正射影像。以正射影像图为基础，实地调查土地的类型、面积和权属，全面掌握全省各类用地的分布与利用状况。采用室内解译与野外调查相结合、面上展开与点上解剖相结合、调查与研究相结合的工作思路，开展广东省国土资源遥感调查与动态监测，获取全省国土资源类型与空间分布状况，综合分析全省国土资源分布特征与变化规律，为自然资源保护、开发、利用提供决策建议。

2.2 基础地理国情监测

湖北省基础地理国情监测是对湖北省的地表自然和人文地理要素进行全覆盖的基础性监测。以GF-2号、BJ-2 号等国产卫星遥感影像为主，根据“内业为主、外业为辅”的原则，采用内外业相结合的方法，以前期监测成果为监测本底，以监测中获取的覆盖任务区的多源航空航天遥感影像数据为主要数据源，结合正射影像识别变化区域，收集利用各类行业专题数据。采用遥感影像解译、变化信息提取、数据编辑与整理、外业调查等技术与方法，对本底数据进行更新。内业无法获取和难以识别的区域辅以外业调查，其他内业能判定的变化区域也应合理确定核查路线开展外业调查，确保采集的变化信息的准确性，以实现基础地理国情变化信息的快速、准确获取，为优化国土空间开发格局和资源配置提供技术依据。

2.3 河湖资源遥感监测

基于GF-1号、GF-2号、ZY-3号、BJ-2号等国产高分辨率卫星遥感影像数据，结合地面巡查，以0.5a为监测周期，实现全流域的河湖沿岸固体垃圾、河道占用等违法问题的动态遥感监测，全面支撑河长制工作，使河长能随时随地地查看河湖问题信息。利用多时相遥感影像。实现对全流域的全面监测，为河湖治理、监测等河湖管理保护工作提供有效的数据支撑。

3 省域自然资源遥感监测服务平台设计与实现

3.1 系统总体架构

省域自然资源遥感动态监测平台总体架构分为基础支撑层、数据层、服务层、应用层、用户层。根据用户硬件情况不同，基础支撑层分为常用服务器及目前流行的云服务器，支持遥感监测数据存储、系统搭建、网络传输等。数据层针对遥感监测成果及用户应用需求，建立自然资源遥感动态监测数据库，为后期平台建设提供数据支撑。服务层通过遥感监测共享平台，为不同用户定制所需图斑数据服务、功能操作服务等，同时，预留接口，实现业务系统及数据服务接入。应用层通过自然资源遥感动态监测平台实现遥感监测成果服务共享与应用。用户层面向与遥感监测相关土地执法人员、耕地保护人员等，为其相关工作提供数据及软件支持。系统总体框架如图2所示。

图2 省域自然资源遥感监测服务平台总体架构

3.2 功能设计与实现

3.2.1 功能设计

平台实现遥感监测信息与基础地理信息等数据叠加显示、遥感监测信息快速统计与分析及多期历史影像比对分析等功能，主要包括业务数据叠加分析、监测成果统计分析及时序遥感影像回溯等功能模块。

（1）业务数据叠加分析：提供耕地保护、批供应补差及土地执法等业务数据载入功能，实现各业务数据与系统监测成果数据、历史遥感影像数据及行政区划数据融合。

（2）时序遥感影像回溯：基于遥感影像瓦片数据库，实现遥感影像服务在线管理，在保证实用、安全的前提下，实现多历史版本影像服务管理；针对监测图斑所在区域，获取该区域所有历史版本遥感影像服务资源，实现历史遥感影像动态回溯。

（3）监测成果统计分析：根据监测类型、监测周期及行政区划等级，结合专题统计报表信息，对监测图斑类型、分布和面积等信息进行统计，生成统计图表，为领导决策分析提供直观的统计数据支撑。

（4）监测图斑调查信息统计：根据外业核查人员调查信息记录，统计监测图斑调查执行总体情况，生成相应统计图表，并可查看监测图斑现场调查表单、现场照片等信息。

（5）监测报告生成：根据行政区划等级，实现监测报告定制生成或已有报告上传，并发布监测报告文件通知，提供监测报告预览和下载等功能。

3.2.2 平台功能实现

（1）多期遥感影像比对：通过对监测图斑多期影像比对分析，得到监测对象建设过程及其发展趋势，为土地执法督查、耕地利用状况监测及农村乱占耕地建房监测等提供重要依据，如图3所示。

图3 某保护区土地利用变化遥感监测图

（2）监测成果统计分析：系统通过表格和统计图相结合的方式直观地展示遥感监测成果统计结果，为遥感监测决策分析提供数据支撑，提高系统辅助领导决策能力。

（3）业务数据叠加分析：系统提供耕地保护、土地执法等业务数据载入功能，实现各业务数据、影像底图数据及行政区划数据融合，为多渠道、多数据源叠加分析提供数据支撑，如图4所示。

图4 多源数据叠加分析

4 结语

目前，国产卫星遥感数据在自然资源领域的业务应用还有待加强，需进一步增强业务联动和遥感数据深度融合应用研究。将国产卫星遥感技术更好地与自然资源主体业务应用进行融合，加大卫星遥感与自然资源管理相结合的研究力度，进一步拓展自然资源领域业务应用，更好地服务于自然资源主体。