省域自然资源遥感监测服务平台设计与实现

颜怀成 熊鹏波 薛 娇 刘明月

(1. 江苏省测绘工程院, 江苏 南京 210013; 2. 自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室, 江苏 南京 210013)

0 引言

随着社会科学技术的快速发展,遥感技术尤其是卫星遥感技术以其低成本、高效率和实时动态连续监测等优势受到广泛关注,并成为国家自然资源动态监视监测的重要手段[1-3]。自然资源部《关于加快推进自然资源省级卫星应用技术体系建设的函》(自然资科函〔2019〕33号)明确要求江苏省做好卫星应用技术体系建设试点、总结经验、进行推广示范[4-7]。为全面落实自然资源“两统一”职责,贯彻落实文件要求,拓展卫星遥感在自然资源主体业务中的应用广度和深度,把自然资源卫星应用技术体系建设的重要性提升到新的高度[8-9],启动省域自然资源遥感动态监测服务平台建设。

平台以省域遥感监测成果数据为基础,实现遥感监测成果数据入库、管理、统计分析等一体化管理与应用,保障遥感监测成果科学、有序、合理利用;通过系统化建设实现遥感监测成果管理的网络化和流程化,完成对自然资源监测管理、批供用补查管理等应用管理的信息化,提升遥感监测成果管理应用能力,提升自然资源治理体系和治理能力现代化水平[10-11]。

1 系统设计

1.1 技术路线

针对项目目标和要求,制定项目技术路线,具体分为以下五个部分:

(1)方案设计与标准制定阶段:根据国家、地方相关标准规范,结合当前省域自然资源数据现状和业务需求,开展技术方案设计。

(2)自然资源遥感动态监测阶段:根据技术方案开展省域自然资源动态监测,即时发现自然资源变化信息,形成遥感监测成果数据。

(3)动态监测数据库构建阶段:根据数据情况及平台建设需求,开展动态监测数据库设计,并对动态监测成果数据进行检查并入库,建立动态监测数据库,为后期平台建设提供数据支撑。

(4)平台建设阶段:基于动态监测数据库,利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)、遥感(Remote Sensing,RS)、Web等技术研发省域自然资源遥感动态监测服务平台。

(5)项目检查与验收阶段:开展项目成果检查工作,并整理验收材料,提交给甲方开展项目验收工作。

技术路线图如图1所示。

图1 系统技术路线图

1.2 系统总体框架

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以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 系统总体框架图

2 功能设计与实现

2.1 平台功能设计

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以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,主要功能如图3所示。

图3 平台功能设计图

(1)业务数据叠加分析:提供耕地保护、批供应补差以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、历史遥感影像数据以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。

(6)站点链接:系统以可视化的形式提供自然资源其他业务系统的站点接口,实现多系统快速访问、统筹管理。

2.2 平台功能实现

(1)站点链接

首页以可视化形式提供多种监测专题的入口,并支持站点链接动态配置,将用户经常访问、重点关注的专题优先展示,实现系统功能模块快速访问、统筹管理，如图4所示。

图4 站点链接功能图

(2)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、耕地利用状况监测以及农村乱占耕地建房监测等提供重要依据，如图5所示。

图5 多期影像比对功能图

(3)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，如图6所示。

图6 耕地数量变化监测成果统计分析功能图

(4)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、影像底图数据以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7所示。

图7 业务数据叠加分析功能图

3 结束语

本文以省域遥感监测成果与多期历史影像数据为基础,并利用GIS、RS和Web等技术研发出省域自然资源遥感动态监测服务平台。目前该平台已成功实现江苏省农村乱占耕地建房监测、南京市地理空间变化监测、太仓市耕地数量变化监测等多个专题监测的展示与应用,为各级自然资源部门在环境督查、土地巡查、耕地保护等工作提供信息化支撑。今后将进一步完善平台功能,提高平台功能可配置性以及功能模块平衡性,切实为自然资源遥感监测成果应用提供技术保障。