大地勘察測繪有限公司：天空技術(shù)“入地”地理信息“上天”

王肅　鐘春霞

習(xí)近平總書記指出，中國人的飯碗任何時候都要牢牢端在自己的手上。黑土地是“耕地中的大熊貓”，加強(qiáng)田間管理，建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)，因地制宜，綜合施策，抓好耕種環(huán)節(jié)，筑就糧食生產(chǎn)“壓艙石”。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耕、種、收全程機(jī)械化基本實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在以及未來調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)施嚴(yán)格的耕地保護(hù)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約用地，迫切找到一種科學(xué)有效的手段指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

一架遙感無人機(jī)僅用十幾分鐘就拍攝了一大片試驗(yàn)田的高精度多光譜圖像。經(jīng)過數(shù)據(jù)模型分析，就可以了解這片區(qū)域農(nóng)作物種植面積、長勢、葉面積指數(shù)、產(chǎn)量預(yù)估、精準(zhǔn)定損理賠等一系列信息。? ? 2021年哈爾濱市大地勘察測繪有限公司研發(fā)的“天空地”一體化信息平臺系統(tǒng)落地綏化市北林區(qū)。這一系統(tǒng)不僅可以從遙感圖上看到不同農(nóng)作物的種植分區(qū)，當(dāng)?shù)氐臍庀蟆⑺痉N植等詳細(xì)數(shù)據(jù)，也能夠?qū)崟r采集傳送信息，形成可視化的，能為水稻科學(xué)種植提供決策的“參考圖”。

哈爾濱市大地勘察測繪有限公司（簡稱“大地公司”）是一家專業(yè)的測繪地理信息的高新技術(shù)企業(yè)，是把測繪技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)、林、水、老城區(qū)改造設(shè)計(jì)跨界創(chuàng)新的企業(yè)。2019年，大地公司采用衛(wèi)星遙感、航空遙感、地面監(jiān)測系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能的大數(shù)據(jù)計(jì)算等多門類的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行融合，開發(fā)了“天地空”一體化信息平臺系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)用在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)、地理信息監(jiān)控、河湖岸線管理與保護(hù)范圍、黑土地保護(hù)建設(shè)等多個領(lǐng)域，用于監(jiān)測種植土地資源、水資源、農(nóng)業(yè)潛力情況、耕地資源質(zhì)量空間分布變化，以及污染企業(yè)分布等。目前，該系統(tǒng)已在黑龍江地市和墾區(qū)等多地實(shí)際應(yīng)用，收到良好效果。

截至目前，大地公司已經(jīng)在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)和自然資源保護(hù)、智慧建設(shè)等方面擁有發(fā)明專利2件，軟件著作權(quán)8件。其中包括空間規(guī)劃“一張圖”“智慧城市”一體化建設(shè)系統(tǒng)、“智慧城市+自然資源”解決方案，“天地空”一體化農(nóng)業(yè)信息采集平臺等創(chuàng)新成果，在自然資源信息化重構(gòu)，全空間建模智能化，以及模型融合一體化等方面實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)技術(shù)的創(chuàng)新突破。

從靠“天”吃飯到看“天”管理

在農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)中，不同的作物類型需要不同的作物管理方式。大地公司運(yùn)用衛(wèi)星圖像、無人機(jī)影像和田間便攜式光譜采集儀等多源遙感監(jiān)測平臺，收集圖像數(shù)據(jù)，再利用開發(fā)的各類監(jiān)測診斷模型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供信息支持和幫助?！疤斓乜铡币惑w化信息平臺系統(tǒng)的主要功能是，整合航天遙感、航空遙感、地面物聯(lián)網(wǎng)三項(xiàng)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，能夠精準(zhǔn)把控農(nóng)作物種植數(shù)量、空間位置與地理環(huán)境，幫助農(nóng)民獲取想要了解到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。

所謂“天地空”，即“天”上有衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，包括多光譜、高光譜、SAR衛(wèi)星等技術(shù)手段在農(nóng)業(yè)監(jiān)測中的優(yōu)勢，定期分析監(jiān)測作物種植分類、長勢、產(chǎn)量的數(shù)據(jù)信息。

在“地”面建立固定采集站和移動采集點(diǎn)，實(shí)時觀測和快速傳輸，提供地面真實(shí)信息。采集點(diǎn)利用GPS技術(shù)進(jìn)行定點(diǎn)、定時數(shù)據(jù)采集，結(jié)合光譜分析儀對植被進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析。能夠?qū)r(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)布局、長勢、災(zāi)害等進(jìn)行專題分析監(jiān)測。

在“空”中建立航空數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，圍繞監(jiān)測需求，利用長航時固定翼、多旋翼無人機(jī)，搭載多光譜、高光譜、激光雷達(dá)等遙感器，高精度、高頻率采集數(shù)據(jù)，提升區(qū)域內(nèi)快速應(yīng)急響應(yīng)能力。

從最初立項(xiàng)到“實(shí)戰(zhàn)”，大地團(tuán)隊(duì)研發(fā)了近3年時間，先后赴黑龍江省多地開展實(shí)地調(diào)研、現(xiàn)場作業(yè)和野外實(shí)驗(yàn)，攻關(guān)核心算法，搭建硬件平臺。為了前期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，團(tuán)隊(duì)在田間地頭安裝物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，用無人機(jī)對稻田進(jìn)行大面積“掃描”，提高農(nóng)情監(jiān)測的精度。在團(tuán)隊(duì)的共同努力下，氣象監(jiān)測、苗情監(jiān)測、病蟲監(jiān)測、地力監(jiān)測等相關(guān)數(shù)據(jù)全部接入到大數(shù)據(jù)系統(tǒng)中?！靶l(wèi)星遙感、無人機(jī)遙感、地面多源遙感和稻田物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，就能實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星到地面、從宏觀到微觀的全方位、系統(tǒng)化的農(nóng)情監(jiān)測?！贝蟮乜辈鞙y繪有限公司董事長孫微說。

“天眼”監(jiān)測? 全天候守護(hù)農(nóng)田

“土壤肥力低了，可以及時補(bǔ)充肥料;空氣濕度太大，可以及時排水，降低濕度。數(shù)據(jù)反饋的及時才能更好地指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)種植?！睂O微表示，測繪技術(shù)的精準(zhǔn)，是高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的前提。

大地公司研發(fā)的“天地空”一體化信息平臺系統(tǒng)，不僅滿足了這一需求，還能夠?qū)r(nóng)田的基本狀況、農(nóng)田的使用、農(nóng)作物的栽植、化肥的使用狀況等，進(jìn)行全天時、全天候、大范圍、動態(tài)和立體的監(jiān)測與管理。

傳統(tǒng)方法獲取作物長勢參數(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)耗時長、成本高，難以在宏觀上進(jìn)行由點(diǎn)到面的擴(kuò)展，大地公司利用遙感數(shù)據(jù)的周期性，為農(nóng)作物差異化管理，提供更具體的解決方案。針對不同區(qū)域監(jiān)測需求，“天地空”一體化信息平臺設(shè)置了作物種植分類、作物長勢分析、災(zāi)害監(jiān)測等不同監(jiān)測模塊。此外，還能進(jìn)行定制化專題服務(wù)，例如針對尖山農(nóng)場沖刷溝治理需求，精準(zhǔn)確定沖刷溝位置、面積及數(shù)量，開展定期監(jiān)測等。

在實(shí)際工作中，風(fēng)、雨和云電等很多外界因素都會影響監(jiān)測的準(zhǔn)確性，要避免差異，對采樣數(shù)據(jù)反復(fù)比較，才能讓成果更精準(zhǔn)。在單點(diǎn)農(nóng)田數(shù)據(jù)獲取過程中，大地公司采用多手段采樣，求得其平均數(shù)值，再反復(fù)數(shù)次推導(dǎo)和計(jì)算，得到更精準(zhǔn)的數(shù)值結(jié)果。通過與技術(shù)人員探勘結(jié)果相比較，基于高光譜遙感監(jiān)測準(zhǔn)確度優(yōu)于95%。

從靠“天”吃飯轉(zhuǎn)變?yōu)榭础疤臁惫芾恚髷?shù)據(jù)讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和管理更加精準(zhǔn)。大地公司研發(fā)的‘天地空”一體化信息平臺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息的快速感知、采集、傳輸、存儲和可視化，解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能感知中數(shù)據(jù)時空不連續(xù)的關(guān)鍵難點(diǎn)問題。

遙感與無人機(jī)齊上陣? 農(nóng)險(xiǎn)勘查更精準(zhǔn)

保險(xiǎn)標(biāo)的所在位置偏遠(yuǎn)且價(jià)值偏低，查勘的成本超過保險(xiǎn)金額等現(xiàn)實(shí)情況導(dǎo)致農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)相比其他險(xiǎn)種，勘查定損成本占比高出許多，由此對農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)查勘定損的技術(shù)性、時效性、準(zhǔn)確性提出更高要求。

全面客觀地了解承保受災(zāi)區(qū)域的災(zāi)情及損失程度、有效合理地調(diào)配查勘理賠資源、科學(xué)確定查勘定損的標(biāo)準(zhǔn)、簡化理賠流程等實(shí)際問題，亟需一套科學(xué)的農(nóng)險(xiǎn)災(zāi)情評估和查勘定損技術(shù)流程和標(biāo)準(zhǔn)。

大地公司在農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)定損方面，采用“天空地”高新定損法，通過在高空衛(wèi)星遙感監(jiān)測分析，低空無人機(jī)航拍影像，地面手機(jī)APP定點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測，全方位高效精準(zhǔn)地完成農(nóng)險(xiǎn)查勘定損工作，加快了災(zāi)后理賠進(jìn)度，得到了農(nóng)民的廣泛認(rèn)可?！白魑飳?shí)際種植面積與田地的大小并不總是完全相同，通過人工手段對作物種植面積進(jìn)行測量、計(jì)算耗時且缺乏精度。衛(wèi)星遙感技術(shù)，能自動獲取并計(jì)算作物的實(shí)際種植面積和分布信息。”孫微表示，衛(wèi)星遙感影像可根據(jù)綠色植物對光譜的反射特性，輸出作物在不同階段的長勢信息。通過作物長勢監(jiān)測技術(shù)，協(xié)助農(nóng)險(xiǎn)公司掌握投保區(qū)域當(dāng)前的真實(shí)狀態(tài)，評估其潛在生產(chǎn)力。

得益于衛(wèi)星圖像數(shù)據(jù)廣泛的覆蓋范圍，農(nóng)險(xiǎn)公司就可以快速、精確、低成本地揭示作物的真實(shí)生長情況、面積、數(shù)量、位置等信息，有效解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)承保理賠模式中存在的各種問題，提高核保及定損工作的質(zhì)量?！巴ㄟ^衛(wèi)星遙感科技，可繪制電子地圖，并用光譜反映農(nóng)作物長勢，實(shí)現(xiàn)按圖承保。利用高清遙感影像地圖和農(nóng)戶投保清單，在3S平臺中標(biāo)出承保地塊的形狀，形成以村為單位的標(biāo)的庫，通過與‘核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)’的對接，同步各地塊保單信息，實(shí)現(xiàn)按圖承保。第二年續(xù)保，可直接進(jìn)行地塊復(fù)用，簡單、方便、快捷，節(jié)省成本?！睂O微說。

勘測讓“三維城市”躍然紙上

大地公司不僅將地理信息技術(shù)應(yīng)用在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上，還將公司技術(shù)優(yōu)勢延伸到了智慧城市中。2020—2021年，全國開展老舊小區(qū)改造項(xiàng)目，大地公司率先應(yīng)用新型傾斜攝影技術(shù)，在建立的實(shí)景三維模型上，可以測量樓頂、外墻體、窗戶等面積與其他數(shù)據(jù)，減少了大量的實(shí)際測繪工作，同時在三維模型中設(shè)計(jì)效果圖，更加直觀立體。

相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地面上的各種建筑、自然景象等，更加真實(shí)反映實(shí)際物體的情況。傾斜攝影有效增加了測量對象側(cè)面的深度信息，結(jié)合GPS相關(guān)技術(shù)，大大彌補(bǔ)了正射影像應(yīng)用的不足。“同一飛行平臺可以搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像?！睂O微邊演示邊解釋道：“采集后的數(shù)據(jù)處理成360度可全方位查看的三維模型，實(shí)現(xiàn)多角度可視化，與實(shí)際誤差可小于2cm?！?/p>

老舊小區(qū)升級改造工程配套測量提供的老舊小區(qū)現(xiàn)狀成果圖或圖集，為相關(guān)部門設(shè)計(jì)制定老舊小區(qū)升級改造方案提供了基礎(chǔ)資料。傳統(tǒng)單一的測繪產(chǎn)品已很難同時滿足各方面需求，城市測繪充分利用已有的測繪資料，同時兼顧現(xiàn)有技術(shù)力量和設(shè)備，能夠迅速構(gòu)建起一套快速、成熟、穩(wěn)定的測繪技術(shù)方法。大地公司通過傾斜攝影測量與自動三維建模技術(shù)建立三維模型，將其融入實(shí)景三維地理信息系統(tǒng)中，輔助外業(yè)人員調(diào)查。真三維場景可以及時輔助外業(yè)進(jìn)行修補(bǔ)測量，極大提高了老舊小區(qū)成果圖的編繪效率，有效彌補(bǔ)了二維場景的不足。

作為國家空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，地理信息技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，已覆蓋關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國土、交通、通信、農(nóng)、林、牧、漁、城市建設(shè)、資源調(diào)查等眾多領(lǐng)域。孫微認(rèn)為，自主創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的必由之路，關(guān)鍵核心技術(shù)買不來，更討不來，“國家信息化發(fā)展和地理信息產(chǎn)業(yè)都步入新的階段。要在開放合作的大環(huán)境中提升自身科技創(chuàng)新能力，在更高的起點(diǎn)上推進(jìn)自主創(chuàng)新，就要形成更完善的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。”孫微表示，跨界融合已成為全國乃至國際地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的大趨勢，并在特定領(lǐng)域或環(huán)節(jié)形成獨(dú)特優(yōu)勢，促進(jìn)地理信息在更多行業(yè)的深挖及應(yīng)用，促進(jìn)地信技術(shù)和其他技術(shù)的融合，才能在新時期研發(fā)出具備核心競爭力的產(chǎn)品。