遥感技术在地理信息系统标准化建设的应用研究

2024-01-31许将陈倩

中国标准化 2023年15期

许将陈倩

摘要：遥感技术是一门先进的、实用的探测技术，广泛应用于农、林、牧、渔以及环境与气象监测等领域，也是地理信息系统的基础数据源。本文首先从国家政策、行业发展和技术发展三个维度阐述标准化建设的必要性，以数据“采、存、计、管、用”为数据建设主线，以自然资源主责主业调查、监测、分析评价、成果展示为业务基础，提供面向不同用户的共性数据应用方法，为遥感技术在地理信息系统建设中的数据采集、处理、分析、应用的通用服务提供标准建设体系，促进自然资源、环保、林业、水利等部门之间的业务信息共享，提高政务综合监管水平。

关键词：遥感技术，地理信息系统，标准化建设

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.15.007

Application of Remote Sensing Technology in Standardization Construction of Geographic Information System

XU Jiang1 CHEN Qian2，3

（1. China Coal Aerophotogrammetry & Remote Sensing Group Co.， Ltd.； 2. Shaanxi Institute of Geological Survey； 3. Shaanxi Provincial Geological Survey Experiment Center）

Abstract： Remote sensing technology is an advanced and practical detection technology， widely used in agriculture， forestry， animal husbandry， fi shing， environmental and meteorological monitoring and other fi elds， which is also the basic data source of geographic information system. This paper expounds the necessity of standardization construction from three dimensions， national policy， industry development and technology development， takes the “collection， storage， calculation， management and use” of data as the thread running through data construction， and takes the investigation， monitoring， analysis and evaluation of natural resources as the business basis to provide common data application methods for different users. The paper puts forward a standards construction system for general services of remote sensing technology used in construction of geographic information system， which include data collection， processing， analysis and application， promoting business information sharing among departments of natural resources， environmental protection， forestry and water conservancy， and improving the level of governmental comprehensive supervision.

Keywords： remote sensing technology， geographic information system， standardization construction

0 引言

遙感技术和地理信息系统的结合已广泛应用于社会各个领域，是地球空间信息科学技术的基本技术核心，对于如何打通数据“采、存、管、用”服务业务场景的应用和自然资源管理的一体化、精细化等问题，业内学者一直在探索研究。本文通过综合应用遥感、测绘、地理信息、大数据、互联网、计算机等技术，构建集多源异构数据管理、处理、服务为一体的，具备自然资源调查监测、开放共享、动态扩展等能力的地理信息系统[1]，从影像底图、要素信息和应用服务三个层面统一规范遥感综合应用，为行业应用提供基础数据、要素产品、数据智能分析、空间分析、二三维展示等数据保障和多元化技术支撑。业务建设方面以自然资源要素调查监测、分析评价、用途管制、执法监督等主体业务为基准，兼顾生态环境保护监管，完成一套集基础数据管理、服务体系明晰、应用服务搭建便捷的标准服务方案。

1 必要性分析

1.1 国家政策

2021年，国家航天局发布《“十四五”及未来一个时期发展重点规划》，文件明确指出要不断增强遥感卫星应用服务能力，围绕平安中国、美丽中国和数字中国建设需求，加强卫星遥感数据产品与服务在资源环境与生态保护、防灾减灾与应急响应、社会管理与公共服务、城镇化建设与区域协调发展等行业领域深度应用。国家政策层面围绕“十四五规划”“新基建”“数字化转型”方面都对卫星遥感的建设、服务、应用以及经济发展明确指出了方向，同时也相继出台了一系列规划纲要及产业鼓励政策，31个省市针对遥感卫星行业做出相应政策规划，推进行业更好更快的应用发展。

1.2 行业发展

随着计算机技术和遥感地质行业的不断发展，地理信息行业的上下游和用户需求也发生了很大的变化。上游遥感数据生产方式和数据获取渠道方式也从之前的高定制、高成本转变为便捷、服务行业的方式。中游行业也从传统的交付数据或专题图等形式的成果交付转换为基于某业务场景的不同类型的数据服务。以航天宏图推出PIE-Engine Studio遥感计算云服务，中国四维与华为云联合发布“四维地球”遥感数据云产品，超图软件提出的基于SuperMap GIS基础的五大产品体系，解决数据获取和处理流程标准化问题，让用户能更加直观地获取到信息。下游行业应用中，随着“智慧+行业、数字+应用”的不断发展，用户对行业解决方案需求也从针对某场景的单一解决方案变成融合业务的综合解决方案，跨行业的数据深度融合也在不断的深入，为地理信息系统标准化建设提供更多的案例支撑[2]。

1.3 技术发展

目前遥感数据获取技术呈现出“三多”“三高”“三全”的发展趋势，“三多”指多平台、多传感器和多角度，“三高”指高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率，“三全”指全天候、全天时和全球观测[3]。数据处理技术随着云计算和边缘终端的出现将定量化的方法推向应用端和服务端，多平台、多时相、多光谱、多维度以及多空间分辨率的融合与信息化系统的集成应用[4]，改变了传统遥感应用的模式和方法，满足了海量空间数据的存储、分析和应用等需求，是目前遥感技术的重要发展方向。

2 建设目标

系统标准化建设以数据“采、存、计、管、用”为主线，严格按照从数据的接入到数据的应用为核心思路进行设计，具体实现以下目标：

（1）统一的数据集成服务

具备多源数据采集、集成服务能力，支持在线数据、离线数据、实时数据动态、定期采集集成[5]。

（2）统一的数据处理服务

具备数据多样化建模存储、数据标准、数据质量、元数据管理以及资源编目组织等服务能力，可对多种数据进行融合处理服务，降低地理空间数据应用成本，实现地理空间数据资产全生命周期管理。

（3）统一的数据计算服务

具备基本的空间分析计算和基于模型的分析计算能力，支持用户根据自身分析挖掘需求，动态编排计算流程与模型，快速进行数据分析挖掘。

（4）统一的可视化服务

具备满足OGC标准的地理信息可视化服务以及基于二三维一体化的可视化引擎服务能力，实现地理空间基础信息服务的统一呈现。

（5）统一的行业应用服务

以自然资源主责主业调查、监测、分析评价、成果展示为基础[6]，提供面向不同用户的共性数据应用需求，提供从数据采集、处理、分析、应用的通用服务。

3 建设方法

3.1 数据建设标准

数据标准规范建设从影像底图、要素信息和应用服务三个层面统一规范卫星遥感综合应用，建立包括标准影像产品、增值影像产品、要素信息产品、应用信息产品以及其它产品在内的产品标准，并对数据接收、检查、处理、入库、出库、发布、共享等过程制定技术操作规范，保持在库和出库遥感数据完整性和一致性。数据库建设过程中，将所有地理信息数据统一在同一空间坐标框架，业务数据按照业务类型做好分库分表，针对复杂数据按照类别进行模块化管理，最终将系统中用到的各类基础地理信息数据、业务管理数据、多源卫星遥感数据、规划设计数据、物联网监测数据、调查核查数据和三维数据等多源异构数据进行处理、入库，通过数据管理系统进行查询、调用和对外共享发布，解决不同源和不同业务数据差异带来的应用基础问题。

3.2 业务建设标准

基于自然资源调查监测的总体设计思路结合传统地理信息行業发展背景，系统标准化建设遵循“空间+业务”的融合原则实现去系统化，不是不从系统或者流程的角度出发，而是从数据角度自底向上，充分考虑数据基座的应用效益，从业务角度自顶向下，充分考虑业务的融合场景，以服务政府数字化转型为牵引，以“调查、监测、分析评价和成果展示”为主线，融合算法、业务流程、空间处理系统，实现业务的统一规划建设。

3.3 行业应用准则

行业应用准则以自然资源调查监测、生态环境监管督查、地质找矿和地灾识别为例来阐述。

（1）调查监测

自然资源调查监测贯彻国家生态文明建设总体精神，支撑“两统一”职责履行，构建并实时更新准确、有效、具有现势性的自然资源“一张图”，在基础调查和专项调查形成本底数据的基础上，实现在线挖掘与知识服务，开展常规监测、专题监测、应急监测，快速掌握各类自然资源自身变化及人类活动引起的变化情况，服务于耕地保护、国土空间规划实施监督、生态保护修复、督察执法等场景[7]。

（2）监督督查

利用遥感技术和GIS技术分析结合，及时、准确地发现非法人类活动、矿产资源开发、生态系统破坏等异常问题，严密监测区域范围内河、湖、水库等水体水色变化，对水体污染区域通过物联网监测设备实时监察，辅助判断非法排污、查找污染源，并根据污染程度划分等级，定期或按需综合评估污染情况，实时进行分析评价和汇总上报。

（3）地质找矿

遥感技术在区域地质填图、矿产普查、地质水文等业务方面具有独特优势，能够全面、立体、快速、有效地探明地上资源和地下资源的分布情况，为政务开展地质地矿监测、矿产开采过程、矿区环境治理、尾矿生态环境修复等专项监测服务[8]。

（4）地灾识别

利用Insar技术、遥感技术、物联网监测技术对减灾防灾、应急响应、受损评估等业务进行全过程管理，利用空间监测分析技术提取潜在风险的图斑进行变化监测，并结合历史地质地貌数据进行分析比对。针对洪涝、火灾、地质等应急预案，需对住宅区、水体、道路、地表覆盖等通用目标进行提取分析，同时对一些化工园区、矿区等重点危害目标进行常态化监测，为救灾应急和灾后评估提供辅助决策方案。

4 应用价值

4.1 数据统一管理，发挥数据最大效能

系统将各类自然资源数据、环境监测数据、物联网数据、业务数据汇聚在一起，使得用户能够对现有的生态资源进行系统梳理和全面展示，有利于用户对区域内的自然资源和生态环境进行综合分析和全面评价，促进自然资源、环保、林业、水利等部门之间的业务信息共享，提高政务综合监管水平，同时能够有力支撑各部门科学规划、统筹布局和协调发展，提升管理决策水平。

4.2 资源合理配置，提升资金使用效率

系统整合土地、矿产、不动产、地质环境、地质灾害、水资源、林草资源、基础测绘、规划等信息资源，建成贯穿省市区（县）三级部门联动、开放共享的分布式服务平台。系统建设有利于提升数据整合能力，避免重复建设，大大提高资金使用效率。

4.3 系统共享共用，提升管理效能

基于统一的标准规范、数据基准和系统接入，按照“物理分布、逻辑一体”的技术路线，对跨业务、跨行业的系统进行整合与接入，形成覆盖全区域、统一接入、纵向联动、横向拓展的服务平台，同时对遥感数据的管理和服务进行模块化配置，并制定相对完善的数据产品管理和服务办法，形成动态更新的数据资源目录体系，确保系统和数据共享有序开放和使用，提升政务管理效能。

5 结论

遥感技术在地理信息系统的建设中取得了广泛应用，本文以遥感数据的“采、存、计、管、用”为基础数据源，结合自然资源调查、监测、分析评价、成果展示等基础业务进行标准应用示范建设，以满足不同用户的基础业务，但限于各部门的管理方式和区域资源分布的差异性，后续还需进一步在场景适配性和应用边界上进行深入研究。

参考文献

[1]葛良胜，夏锐.自然资源综合调查业务体系框架[J].自然资源学报，2020，35（9）：2254-2269.

[2]邓建宁.论我国测绘地理信息系统的标准化建设[J].中国标准化，2017（6）：91.

[3]邵金修，王磊.集成地理信息系统数据的地图制图技术研究[J]. 科技创新导报，2016（12）：79-80.

[4]张佳文，张新元，成杭新，等.从PDAC2012看地质理论研究与勘查方法技术年度进展[J].国土资源情报期刊，2012（7）：2-5.

[5]俞春燕.城镇地籍内业数据处理及数据库建设研究[J].科技资讯期刊，2015（35）：44-46.

[6]陈玲，贾佳，王海庆.高分遥感在自然资源调查中的應用综述[J].国土资源遥感，2019，31（1）：1-7.

[7]孙兴丽，刘晓煌，刘晓洁，等.面向统一管理的自然资源分类体系研究[J].资源科学，2020，42（10）：1860-1869.

[8]哈学萍，燕妍，刘仁来，等. 我国测绘地理信息系统的标准化建设探索[J].中国标准化，2017（6）：91.

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