自然資源調(diào)查監(jiān)測體系建設(shè)基礎(chǔ)監(jiān)測技術(shù)探討

［摘要］為切實(shí)履行自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測職責(zé)，支撐自然資源管理和生態(tài)文明建設(shè)需要，近年來各地結(jié)合實(shí)際情況編制自然資源調(diào)查監(jiān)測體系建設(shè)方案，其中基礎(chǔ)監(jiān)測尤為重要。自然資源調(diào)查監(jiān)測中的基礎(chǔ)監(jiān)測重點(diǎn)包括地理國情監(jiān)測、日常變更調(diào)查和年度變更調(diào)查，主要以遙感影像獲取處理、變化信息的提取、外業(yè)調(diào)查核對、內(nèi)業(yè)編輯，整個過程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督與核查，保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了提高基礎(chǔ)監(jiān)測開展的高效性，針對基礎(chǔ)監(jiān)測的工作路線、技術(shù)方法、成果內(nèi)容以及現(xiàn)階段的主要技術(shù)問題進(jìn)行總結(jié)探討，以平臺建設(shè)、人才隊(duì)伍建設(shè)等基礎(chǔ)建設(shè)為基石，分級把控各項(xiàng)基礎(chǔ)監(jiān)測活動，分析了基礎(chǔ)監(jiān)測存在的問題及改進(jìn)措施，保證基礎(chǔ)監(jiān)測成果的準(zhǔn)確性。

［關(guān)鍵詞］自然資源；調(diào)查監(jiān)測；基礎(chǔ)監(jiān)測；技術(shù)探討

《自然資源調(diào)查監(jiān)測體系構(gòu)建總體方案》指出，以空間信息、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)為手段，構(gòu)建高效的自然資源調(diào)查監(jiān)測技術(shù)體系。查清我國土地、礦產(chǎn)、森林、草原、水、濕地、海域海島等自然資源狀況[1，2]。通過強(qiáng)化全過程的質(zhì)量管控，確保監(jiān)測結(jié)果的真實(shí)、準(zhǔn)確和可靠性；充分發(fā)揮測繪地理信息部門數(shù)據(jù)優(yōu)勢，統(tǒng)籌整合各類自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，堅(jiān)持“一獲多用”“一查多用”，建立自然資源三維立體時空數(shù)據(jù)、調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，形成自然資源日常管理所需的“一張底版、一套數(shù)據(jù)、一個平臺”；建立全域統(tǒng)籌管理協(xié)調(diào)有序，“全覆蓋、全要素、全天候、全流程”的工作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對自然資源調(diào)查監(jiān)測信息統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)及時更新、結(jié)果統(tǒng)一發(fā)布和共享應(yīng)用。自然資源主管部門配合完成國家統(tǒng)一組織開展的基礎(chǔ)調(diào)查、常規(guī)監(jiān)測以及其他調(diào)查監(jiān)測工作任務(wù)，為切實(shí)履行“兩統(tǒng)一”職責(zé)、保障生態(tài)安全提供基礎(chǔ)支撐，建設(shè)符合實(shí)際的自然資源調(diào)查監(jiān)測體系。

基礎(chǔ)監(jiān)測是自然資源調(diào)查監(jiān)測體系建設(shè)的重要部分，在基礎(chǔ)調(diào)查第三次國土調(diào)查完成后，持續(xù)性基礎(chǔ)監(jiān)測年度變更調(diào)查和地理國情監(jiān)測現(xiàn)已作為自然資源主管部門主要業(yè)務(wù)之一?；A(chǔ)監(jiān)測的核心目標(biāo)是及時發(fā)現(xiàn)變化、核查及更新，主要借助遙感影像進(jìn)行快速變化圖斑的提取，并以外業(yè)手段進(jìn)行核查檢測，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在推進(jìn)內(nèi)蒙古自治區(qū)自然資源監(jiān)測的過程中，為了保證大區(qū)域的基礎(chǔ)監(jiān)測的高效性，總結(jié)了符合大區(qū)域的基礎(chǔ)監(jiān)測的工作路線、技術(shù)方法、成果內(nèi)容，并對其中的主要技術(shù)問題進(jìn)行總結(jié)探討，為高效的基礎(chǔ)監(jiān)測工作的開展提供可行的技術(shù)路線參考。

1 基礎(chǔ)監(jiān)測總體技術(shù)路線

1.1 基礎(chǔ)監(jiān)測概況

自然資源基礎(chǔ)監(jiān)測調(diào)查范圍包括行政范圍內(nèi)各類自然資源變化情況。以每年6月30日為時點(diǎn)，主要任務(wù)是監(jiān)測地表覆蓋的變化，重點(diǎn)包括地理國情監(jiān)測、耕地監(jiān)測和日常變更調(diào)查。以每年12月31日為時點(diǎn)，開展變更調(diào)查年度更新，掌握全年自然資源全要素地表變化，建立監(jiān)測成果全方位、高效率、全周期的服務(wù)機(jī)制，支撐自然資源管理和生態(tài)文明建設(shè)需要。

以自然資源基礎(chǔ)調(diào)查的成果為本底數(shù)據(jù)開展基礎(chǔ)監(jiān)測工作。根據(jù)監(jiān)督管理和分析評價需要，對監(jiān)測范圍內(nèi)自然資源開展高頻次遙感動態(tài)監(jiān)測，及時掌握自然資源變化情況，實(shí)現(xiàn)“早發(fā)現(xiàn)、早制止、嚴(yán)打擊”的監(jiān)管目標(biāo)[3]。為了滿足自然資源日常管理的需求，自然資源監(jiān)測依托衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、人工智能等技術(shù)提高管理效率，并及時分析監(jiān)測地表覆蓋內(nèi)容指標(biāo)的能效性，及時進(jìn)行優(yōu)化，不斷更新完善地理國情監(jiān)測要素信息，實(shí)施地類變化監(jiān)測，同時實(shí)行變更調(diào)查年度更新機(jī)制，開展自然資源基礎(chǔ)監(jiān)測[4]。

基礎(chǔ)監(jiān)測多為國家任務(wù)，為保證成果的時效性，需專業(yè)化隊(duì)伍進(jìn)行數(shù)據(jù)更新和野外作業(yè)，以保證在規(guī)定時間內(nèi)完成任務(wù)并匯交，并經(jīng)過省級驗(yàn)收和國家級復(fù)核，以保證成果的真實(shí)性和可靠性?，F(xiàn)階段主要有兩種組織方式，一種是省級自然資源主管部門組織和指導(dǎo)，測繪地理信息部門進(jìn)行項(xiàng)目的具體實(shí)施，委托第三方進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，例如地理國情監(jiān)測；另一種是省級自然資源主管部門組織實(shí)施，由各盟市旗縣具體實(shí)施，測繪地理信息部門進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)、核查驗(yàn)收和匯交，例如年度變更調(diào)查[5]。

1.2 總體工作路線

自然資源基礎(chǔ)監(jiān)測工作路線主要分為基礎(chǔ)建設(shè)、組織實(shí)施、質(zhì)量檢查、成果整理和匯交，其總體路線圖如圖1所示。

基礎(chǔ)建設(shè)為項(xiàng)目的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)，需要從監(jiān)測背景、支撐平臺、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、人才隊(duì)伍、工作基礎(chǔ)環(huán)境和制度機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行逐步建設(shè)與完善。還需要進(jìn)行管理制度建設(shè)、加強(qiáng)人員培訓(xùn)和環(huán)境支撐，確保良好的工作環(huán)境，以保證工作進(jìn)度。基礎(chǔ)建設(shè)包括以下內(nèi)容：背景建設(shè)，通過制作全區(qū)的高精度實(shí)景三維高分辨率影像，構(gòu)建自然資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫覆蓋背景；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)，對接融合各部門已有調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整合，建設(shè)自然資源監(jiān)測基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫；工作基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)，建設(shè)安全、穩(wěn)定、具有良好性能，能夠滿足體系建設(shè)需求的軟硬件環(huán)境及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；支撐平臺建設(shè)，將國土調(diào)查數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)建設(shè)成為自然資源調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，完善國土利用變更調(diào)查全天候流程監(jiān)測系統(tǒng)，如“國土調(diào)查云”平臺；人才隊(duì)伍建設(shè)，充分發(fā)揮現(xiàn)有監(jiān)測隊(duì)伍作用，加大培訓(xùn)力度，培養(yǎng)一批專業(yè)的自然資源監(jiān)測技術(shù)力量，推進(jìn)監(jiān)測工作全面實(shí)施；機(jī)制制度標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，建立健全自然資源監(jiān)測機(jī)制制度標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范監(jiān)測工作流程，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，統(tǒng)一部署和整體推進(jìn)，保障全區(qū)自然資源監(jiān)測工作順利開展。

基礎(chǔ)監(jiān)測階段的組織實(shí)施以“三調(diào)”成果和年度變更調(diào)查成果為基礎(chǔ)，充分收集各項(xiàng)專題資料并利用衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)采用內(nèi)外業(yè)結(jié)合的方式開展，按照“內(nèi)業(yè)為主、外業(yè)為輔”的原則，利用國家統(tǒng)一提供的前一年度的變更調(diào)查數(shù)據(jù)成果，獲取重點(diǎn)區(qū)域亞米級衛(wèi)星遙感影像和其他區(qū)域優(yōu)于2 m的衛(wèi)星影像，通過對照分析兩年的遙感影像數(shù)據(jù)并對照矢量與最新遙感影像數(shù)據(jù)，利用遙感解譯方式識別變化區(qū)域，實(shí)現(xiàn)變化信息提??；使用“互聯(lián)網(wǎng)+”和國土云平臺針對疑問圖斑和重點(diǎn)變化開展外業(yè)調(diào)查，確保成果真實(shí)性[6]。

質(zhì)量檢查階段執(zhí)行“兩級檢查、一級驗(yàn)收”制度，加強(qiáng)過程檢查和最終成果質(zhì)量檢查，開展檢查驗(yàn)收，全面地檢查確保成果質(zhì)量。也可以開展全過程監(jiān)督管理和項(xiàng)目驗(yàn)收，確保核查做實(shí)、做細(xì)、做全。成果整理和匯交，嚴(yán)格按照匯交要求，進(jìn)行歸檔并確保成果完成、規(guī)范。

2 基礎(chǔ)監(jiān)測詳細(xì)技術(shù)方案

本文以內(nèi)蒙古自治區(qū)地理國情監(jiān)測技術(shù)開展為例，介紹基礎(chǔ)監(jiān)測詳細(xì)執(zhí)行方法。

2.1 數(shù)據(jù)獲取與處理

（1）數(shù)據(jù)獲取

地理國情監(jiān)測使用的遙感影像數(shù)據(jù)以國家下發(fā)最新的地理國情監(jiān)測影像與國土變更調(diào)查影像為主，如果下發(fā)影像無法滿足項(xiàng)目具體要求，測繪地理信息部門進(jìn)行必要商業(yè)衛(wèi)星遙感影像采購。對經(jīng)商業(yè)衛(wèi)星補(bǔ)充后仍無法獲取遙感影像的漏洞區(qū)和利用變化較大的重點(diǎn)區(qū)域，統(tǒng)一組織隊(duì)伍開展航空攝影，根據(jù)范圍大小開展有人機(jī)或無人機(jī)航空攝影，以獲取高精度遙感影像數(shù)據(jù)，作為衛(wèi)星遙感的重要補(bǔ)充。

內(nèi)蒙古自治區(qū)地理國情監(jiān)測統(tǒng)一采用“三調(diào)”成果中的旗縣級調(diào)查界線作為工作分區(qū)界線，數(shù)學(xué)基礎(chǔ)采用2000國家大地坐標(biāo)系、1985國家高程基準(zhǔn)。收集自治區(qū)行政區(qū)域內(nèi)民政、自然資源、生態(tài)環(huán)境、住建、交通、水利、農(nóng)業(yè)、統(tǒng)計(jì)、林草、教育、醫(yī)療等部門最新版專題數(shù)據(jù)資料，并進(jìn)行資料整理、分析和整合。底圖數(shù)據(jù)采用當(dāng)年國家下發(fā)的監(jiān)測遙感影像數(shù)據(jù)、前一年地理國情監(jiān)測地表覆蓋數(shù)據(jù)和地理國情監(jiān)測要素數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理

衛(wèi)星遙感影像的處理以“三調(diào)”或更高精度的正射影像圖作為控制基礎(chǔ)，充分利用1∶1萬或1∶5萬DEM數(shù)據(jù)，或國家下發(fā)10 m格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行幾何糾正、勻光勻色等正射影像處理，形成重點(diǎn)區(qū)域亞米級分辨率正射影像、其他區(qū)域2 m分辨率正射影像。高精度航空遙感影像也需要進(jìn)行數(shù)字正射處理等操作，生成數(shù)字正射影像成果，從而支撐基礎(chǔ)監(jiān)測變化信息提取等工作。

2.2 變化信息提取

變化信息提取就是利用基礎(chǔ)監(jiān)測衛(wèi)星影像疊加基于國家統(tǒng)一提供的自治區(qū)監(jiān)測圖斑底圖數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，嚴(yán)格按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)開展變化發(fā)現(xiàn)，然后進(jìn)行變化圖斑的提取和更新工作。

（1）變化信息提取內(nèi)容

變化信息提取是監(jiān)測地表全要素覆蓋情況的變化，變化信息提取集中在耕地、人工建筑物、城市要素、地表水資源等方面反映地表覆蓋變化和土地利用變化，能夠?yàn)槠渌麑ｎ}監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支持。

如，城市要素監(jiān)測是以“三調(diào)”（土地利用調(diào)查、地籍調(diào)查和規(guī)劃調(diào)查）和年度變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他監(jiān)測成果，對城市各個方面進(jìn)行監(jiān)測[7]。林草資源監(jiān)測是監(jiān)測種植園用地、林地和草地圖斑的變化情況，并且將這些檢測結(jié)果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)于森林和草原資源的專項(xiàng)調(diào)查[8，9]。

（2）變化信息提取方法

變化信息提取分為自動提取、人工提取以及人機(jī)交互三大類。自動提取方法基于自然資源衛(wèi)星遙感監(jiān)測系統(tǒng)，通過不斷優(yōu)化深度學(xué)習(xí)模型來實(shí)現(xiàn)。該方法采用深度學(xué)習(xí)等先進(jìn)技術(shù)，建立了全要素變化信息的自動提取流程，包括制作變化檢測樣本數(shù)據(jù)、進(jìn)行影像篩選與預(yù)處理、進(jìn)行模型訓(xùn)練與要素檢測，以及要素變化檢測后處理等多個環(huán)節(jié)。人工提取就是通過擁有專業(yè)背景的人員，進(jìn)行人工內(nèi)業(yè)標(biāo)注，但是該方法成本高，效率低。人機(jī)交互是通過人工提取，制作一定量的樣本，然后深度學(xué)習(xí)模型方法快速地預(yù)測出變化類型的圖斑，再經(jīng)過人工檢查，改正預(yù)測錯誤的圖斑，從而大幅度提高了監(jiān)測系統(tǒng)的性能與數(shù)據(jù)精度。

（3）變化信息更新方法

圖斑原有地理國情信息類型與影像明顯不一致的，按照變化結(jié)果進(jìn)行更新，并在要求的屬性項(xiàng)中標(biāo)注變化后的地理國情信息代碼，其中對標(biāo)注要求核查的圖斑，必須逐一核查確認(rèn)底圖數(shù)據(jù)原有地理國情信息代碼與影像特征是否一致。

2.3 調(diào)查舉證及核實(shí)

在基礎(chǔ)監(jiān)測中，針對疑問圖斑和重點(diǎn)核查圖斑，作業(yè)部門利用電子平板或“互聯(lián)網(wǎng)+”調(diào)查技術(shù)，如“國土調(diào)查云”，開展外業(yè)調(diào)查和實(shí)地舉證工作，其流程如圖2所示。外業(yè)人員拍攝帶方位信息的實(shí)地照片或視頻，記錄實(shí)地利用狀況，將舉證信息上傳“國土調(diào)查云”，作業(yè)部門根據(jù)外業(yè)信息開展內(nèi)業(yè)修改和更新工作。

2.4 成果及其質(zhì)量控制

基礎(chǔ)監(jiān)測成果主要包含數(shù)據(jù)成果、圖件成果、文字成果。其中量數(shù)據(jù)庫增量包和版本數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)集、各類自然資源統(tǒng)計(jì)匯總表等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)成果；圖件成果包括自然資源分布圖、專題圖、統(tǒng)計(jì)圖以及基礎(chǔ)監(jiān)測相關(guān)圖集、圖冊等；文字成果包括基礎(chǔ)監(jiān)測工作總結(jié)報告、技術(shù)總結(jié)報告以及成果分析報告等。

基礎(chǔ)監(jiān)測的成果直接用于多部門的政府決策，并在執(zhí)法監(jiān)督中得到應(yīng)用，因此必須確保其真實(shí)性和可靠性，并對成果質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求。在基礎(chǔ)監(jiān)測的實(shí)施過程中，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管理，遵循“兩級檢查、一級驗(yàn)收”或者全過程監(jiān)督和核查等原則。全面開展檢查，并對修改后的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查。在質(zhì)檢過程中，充分利用遙感影像和“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)地舉證照片，采用內(nèi)、外業(yè)相結(jié)合的方式，全面檢查作業(yè)單位報送成果的自然資源分類、邊界、屬性標(biāo)注信息等與遙感影像、舉證照片和實(shí)地現(xiàn)狀的一致性。同時，通過質(zhì)檢軟件確保成果數(shù)據(jù)的拓?fù)浜蛯傩孕畔⒌囊?guī)范性等方面。這一系列質(zhì)檢措施旨在確?；A(chǔ)監(jiān)測成果的高質(zhì)量和可信度，以滿足多部門的政府決策和執(zhí)法監(jiān)督的需要。

3 問題分析及探討數(shù)據(jù)成果包括監(jiān)測遙感影像成果數(shù)據(jù)、矢

初期自然資源調(diào)查監(jiān)測存在多部門、多分類體系的調(diào)查監(jiān)測任務(wù)，例如草原調(diào)查、地理國情普查與監(jiān)測、第三次全國國土調(diào)查、城市國土空間監(jiān)測和變更調(diào)查等各項(xiàng)調(diào)查監(jiān)測任務(wù)，每項(xiàng)任務(wù)根據(jù)自身特點(diǎn)和需求都具備著各自優(yōu)勢，但因分類標(biāo)準(zhǔn)的不一致導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)結(jié)果存在著較大差異，現(xiàn)各數(shù)據(jù)按要求需全部統(tǒng)一至第三次國土調(diào)查為基礎(chǔ)或轉(zhuǎn)型，但在具體實(shí)施中仍然存在著分類界線的不套和分類指標(biāo)的轉(zhuǎn)化等問題[10，11]。

在很多偏遠(yuǎn)地區(qū)，內(nèi)蒙古自治區(qū)1∶1萬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)未覆蓋完整，部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時效性較差存在地形的變化。如從第三次國土調(diào)查至今，部分地區(qū)加密了野外影像點(diǎn)制作填補(bǔ)了部分1∶1萬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)空缺，新制作的正射影像精度優(yōu)于第三次國土調(diào)查正射影像，會導(dǎo)致基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與調(diào)查數(shù)據(jù)間矢量的不匹配，同時給監(jiān)測更新時采集工作帶來影響，采集時需要考慮是否扣除影像套合差進(jìn)行采集。為保證數(shù)據(jù)的可比性，在監(jiān)測中對于正射影像生產(chǎn)需提出套和精度要求，盡量減少因影像精度而造成矢量數(shù)據(jù)間的不匹配。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的精度和質(zhì)量直接影響著后期的監(jiān)測數(shù)據(jù)[12，13]。

為確保調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和一致性，需盡快獲得行政范圍內(nèi)高質(zhì)量高精度的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)成果，提升影像整體平面精度，同時提升影像制作水平，盡可能減少影像套和誤差。

4 結(jié)論

基礎(chǔ)監(jiān)測在自然資源統(tǒng)一調(diào)查監(jiān)測中具有重要地位，對于支撐自然資源管理和生態(tài)文明建設(shè)至關(guān)重要，也是國家重大戰(zhàn)略部署制定實(shí)施的重要依據(jù)。在整個監(jiān)測體系中，完備的基礎(chǔ)建設(shè)是關(guān)鍵。首先，我們需要建設(shè)平臺和人才隊(duì)伍等基礎(chǔ)設(shè)施。接著，隨著科技的不斷進(jìn)步，提升監(jiān)測技術(shù)至關(guān)重要。我們必須確保準(zhǔn)確、高效地提取變化信息并將其完整詳細(xì)地呈現(xiàn)出來。這些成果可以應(yīng)用于各種專題監(jiān)測任務(wù)，為打造美麗中國提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)保障。

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