遙感技術在地理信息系統標準化建設的應用研究

許將 陳倩

摘 要：遙感技術是一門先進的、實用的探測技術，廣泛應用于農、林、牧、漁以及環(huán)境與氣象監(jiān)測等領域，也是地理信息系統的基礎數據源。本文首先從國家政策、行業(yè)發(fā)展和技術發(fā)展三個維度闡述標準化建設的必要性，以數據“采、存、計、管、用”為數據建設主線，以自然資源主責主業(yè)調查、監(jiān)測、分析評價、成果展示為業(yè)務基礎，提供面向不同用戶的共性數據應用方法，為遙感技術在地理信息系統建設中的數據采集、處理、分析、應用的通用服務提供標準建設體系，促進自然資源、環(huán)保、林業(yè)、水利等部門之間的業(yè)務信息共享，提高政務綜合監(jiān)管水平。

關鍵詞：遙感技術，地理信息系統，標準化建設

DOI編碼：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

遙感技術和地理信息系統的結合已廣泛應用于社會各個領域，是地球空間信息科學技術的基本技術核心，對于如何打通數據“采、存、管、用”服務業(yè)務場景的應用和自然資源管理的一體化、精細化等問題，業(yè)內學者一直在探索研究。本文通過綜合應用遙感、測繪、地理信息、大數據、互聯網、計算機等技術，構建集多源異構數據管理、處理、服務為一體的，具備自然資源調查監(jiān)測、開放共享、動態(tài)擴展等能力的地理信息系統[1]，從影像底圖、要素信息和應用服務三個層面統一規(guī)范遙感綜合應用，為行業(yè)應用提供基礎數據、要素產品、數據智能分析、空間分析、二三維展示等數據保障和多元化技術支撐。業(yè)務建設方面以自然資源要素調查監(jiān)測、分析評價、用途管制、執(zhí)法監(jiān)督等主體業(yè)務為基準，兼顧生態(tài)環(huán)境保護監(jiān)管，完成一套集基礎數據管理、服務體系明晰、應用服務搭建便捷的標準服務方案。

1 必要性分析

1.1 國家政策

2021年，國家航天局發(fā)布《“十四五”及未來一個時期發(fā)展重點規(guī)劃》，文件明確指出要不斷增強遙感衛(wèi)星應用服務能力，圍繞平安中國、美麗中國和數字中國建設需求，加強衛(wèi)星遙感數據產品與服務在資源環(huán)境與生態(tài)保護、防災減災與應急響應、社會管理與公共服務、城鎮(zhèn)化建設與區(qū)域協調發(fā)展等行業(yè)領域深度應用。國家政策層面圍繞“十四五規(guī)劃”“新基建”“數字化轉型”方面都對衛(wèi)星遙感的建設、服務、應用以及經濟發(fā)展明確指出了方向，同時也相繼出臺了一系列規(guī)劃綱要及產業(yè)鼓勵政策，31個省市針對遙感衛(wèi)星行業(yè)做出相應政策規(guī)劃，推進行業(yè)更好更快的應用發(fā)展。

1.2 行業(yè)發(fā)展

隨著計算機技術和遙感地質行業(yè)的不斷發(fā)展，地理信息行業(yè)的上下游和用戶需求也發(fā)生了很大的變化。上游遙感數據生產方式和數據獲取渠道方式也從之前的高定制、高成本轉變?yōu)楸憬?、服務行業(yè)的方式。中游行業(yè)也從傳統的交付數據或專題圖等形式的成果交付轉換為基于某業(yè)務場景的不同類型的數據服務。以航天宏圖推出PIE-Engine Studio遙感計算云服務，中國四維與華為云聯合發(fā)布“四維地球”遙感數據云產品，超圖軟件提出的基于SuperMap GIS基礎的五大產品體系，解決數據獲取和處理流程標準化問題，讓用戶能更加直觀地獲取到信息。下游行業(yè)應用中，隨著“智慧+行業(yè)、數字+應用”的不斷發(fā)展，用戶對行業(yè)解決方案需求也從針對某場景的單一解決方案變成融合業(yè)務的綜合解決方案，跨行業(yè)的數據深度融合也在不斷的深入，為地理信息系統標準化建設提供更多的案例支撐[2]。

1.3 技術發(fā)展

目前遙感數據獲取技術呈現出“三多”“三高”“三全”的發(fā)展趨勢，“三多”指多平臺、多傳感器和多角度，“三高”指高空間分辨率、高光譜分辨率、高時間分辨率，“三全”指全天候、全天時和全球觀測[3]。數據處理技術隨著云計算和邊緣終端的出現將定量化的方法推向應用端和服務端，多平臺、多時相、多光譜、多維度以及多空間分辨率的融合與信息化系統的集成應用[4]，改變了傳統遙感應用的模式和方法，滿足了海量空間數據的存儲、分析和應用等需求，是目前遙感技術的重要發(fā)展方向。

2 建設目標

系統標準化建設以數據“采、存、計、管、用”為主線，嚴格按照從數據的接入到數據的應用為核心思路進行設計，具體實現以下目標：

（1）統一的數據集成服務

具備多源數據采集、集成服務能力，支持在線數據、離線數據、實時數據動態(tài)、定期采集集成[5]。

（2）統一的數據處理服務

具備數據多樣化建模存儲、數據標準、數據質量、元數據管理以及資源編目組織等服務能力，可對多種數據進行融合處理服務，降低地理空間數據應用成本，實現地理空間數據資產全生命周期管理。

（3）統一的數據計算服務

具備基本的空間分析計算和基于模型的分析計算能力，支持用戶根據自身分析挖掘需求，動態(tài)編排計算流程與模型，快速進行數據分析挖掘。

（4）統一的可視化服務

具備滿足OGC標準的地理信息可視化服務以及基于二三維一體化的可視化引擎服務能力，實現地理空間基礎信息服務的統一呈現。

（5）統一的行業(yè)應用服務

以自然資源主責主業(yè)調查、監(jiān)測、分析評價、成果展示為基礎[6]，提供面向不同用戶的共性數據應用需求，提供從數據采集、處理、分析、應用的通用服務。

3 建設方法

3.1 數據建設標準

數據標準規(guī)范建設從影像底圖、要素信息和應用服務三個層面統一規(guī)范衛(wèi)星遙感綜合應用，建立包括標準影像產品、增值影像產品、要素信息產品、應用信息產品以及其它產品在內的產品標準，并對數據接收、檢查、處理、入庫、出庫、發(fā)布、共享等過程制定技術操作規(guī)范，保持在庫和出庫遙感數據完整性和一致性。數據庫建設過程中，將所有地理信息數據統一在同一空間坐標框架，業(yè)務數據按照業(yè)務類型做好分庫分表，針對復雜數據按照類別進行模塊化管理，最終將系統中用到的各類基礎地理信息數據、業(yè)務管理數據、多源衛(wèi)星遙感數據、規(guī)劃設計數據、物聯網監(jiān)測數據、調查核查數據和三維數據等多源異構數據進行處理、入庫，通過數據管理系統進行查詢、調用和對外共享發(fā)布，解決不同源和不同業(yè)務數據差異帶來的應用基礎問題。

3.2 業(yè)務建設標準

基于自然資源調查監(jiān)測的總體設計思路結合傳統地理信息行業(yè)發(fā)展背景，系統標準化建設遵循“空間+業(yè)務”的融合原則實現去系統化，不是不從系統或者流程的角度出發(fā)，而是從數據角度自底向上，充分考慮數據基座的應用效益，從業(yè)務角度自頂向下，充分考慮業(yè)務的融合場景，以服務政府數字化轉型為牽引，以“調查、監(jiān)測、分析評價和成果展示”為主線，融合算法、業(yè)務流程、空間處理系統，實現業(yè)務的統一規(guī)劃建設。

3.3 行業(yè)應用準則

行業(yè)應用準則以自然資源調查監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)管督查、地質找礦和地災識別為例來闡述。

（1）調查監(jiān)測

自然資源調查監(jiān)測貫徹國家生態(tài)文明建設總體精神，支撐“兩統一”職責履行，構建并實時更新準確、有效、具有現勢性的自然資源“一張圖”，在基礎調查和專項調查形成本底數據的基礎上，實現在線挖掘與知識服務，開展常規(guī)監(jiān)測、專題監(jiān)測、應急監(jiān)測，快速掌握各類自然資源自身變化及人類活動引起的變化情況，服務于耕地保護、國土空間規(guī)劃實施監(jiān)督、生態(tài)保護修復、督察執(zhí)法等場景[7]。

（2）監(jiān)督督查

利用遙感技術和GIS技術分析結合，及時、準確地發(fā)現非法人類活動、礦產資源開發(fā)、生態(tài)系統破壞等異常問題，嚴密監(jiān)測區(qū)域范圍內河、湖、水庫等水體水色變化，對水體污染區(qū)域通過物聯網監(jiān)測設備實時監(jiān)察，輔助判斷非法排污、查找污染源，并根據污染程度劃分等級，定期或按需綜合評估污染情況，實時進行分析評價和匯總上報。

（3）地質找礦

遙感技術在區(qū)域地質填圖、礦產普查、地質水文等業(yè)務方面具有獨特優(yōu)勢，能夠全面、立體、快速、有效地探明地上資源和地下資源的分布情況，為政務開展地質地礦監(jiān)測、礦產開采過程、礦區(qū)環(huán)境治理、尾礦生態(tài)環(huán)境修復等專項監(jiān)測服務[8]。

（4）地災識別

利用Insar技術、遙感技術、物聯網監(jiān)測技術對減災防災、應急響應、受損評估等業(yè)務進行全過程管理，利用空間監(jiān)測分析技術提取潛在風險的圖斑進行變化監(jiān)測，并結合歷史地質地貌數據進行分析比對。針對洪澇、火災、地質等應急預案，需對住宅區(qū)、水體、道路、地表覆蓋等通用目標進行提取分析，同時對一些化工園區(qū)、礦區(qū)等重點危害目標進行常態(tài)化監(jiān)測，為救災應急和災后評估提供輔助決策方案。

4 應用價值

4.1 數據統一管理，發(fā)揮數據最大效能

系統將各類自然資源數據、環(huán)境監(jiān)測數據、物聯網數據、業(yè)務數據匯聚在一起，使得用戶能夠對現有的生態(tài)資源進行系統梳理和全面展示，有利于用戶對區(qū)域內的自然資源和生態(tài)環(huán)境進行綜合分析和全面評價，促進自然資源、環(huán)保、林業(yè)、水利等部門之間的業(yè)務信息共享，提高政務綜合監(jiān)管水平，同時能夠有力支撐各部門科學規(guī)劃、統籌布局和協調發(fā)展，提升管理決策水平。

4.2 資源合理配置，提升資金使用效率

系統整合土地、礦產、不動產、地質環(huán)境、地質災害、水資源、林草資源、基礎測繪、規(guī)劃等信息資源，建成貫穿省市區(qū)（縣）三級部門聯動、開放共享的分布式服務平臺。系統建設有利于提升數據整合能力，避免重復建設，大大提高資金使用效率。

4.3 系統共享共用，提升管理效能

基于統一的標準規(guī)范、數據基準和系統接入，按照“物理分布、邏輯一體”的技術路線，對跨業(yè)務、跨行業(yè)的系統進行整合與接入，形成覆蓋全區(qū)域、統一接入、縱向聯動、橫向拓展的服務平臺，同時對遙感數據的管理和服務進行模塊化配置，并制定相對完善的數據產品管理和服務辦法，形成動態(tài)更新的數據資源目錄體系，確保系統和數據共享有序開放和使用，提升政務管理效能。

5 結 論

遙感技術在地理信息系統的建設中取得了廣泛應用，本文以遙感數據的“采、存、計、管、用”為基礎數據源，結合自然資源調查、監(jiān)測、分析評價、成果展示等基礎業(yè)務進行標準應用示范建設，以滿足不同用戶的基礎業(yè)務，但限于各部門的管理方式和區(qū)域資源分布的差異性，后續(xù)還需進一步在場景適配性和應用邊界上進行深入研究。

參考文獻

[1]葛良勝，夏銳.自然資源綜合調查業(yè)務體系框架[J].自然資源學報，2020，35（9）：2254-2269.

[2]鄧建寧.論我國測繪地理信息系統的標準化建設[J].中國標準化，2017（6）：91.

[3]邵金修，王磊.集成地理信息系統數據的地圖制圖技術研究[J]. 科技創(chuàng)新導報，2016（12）：79-80.

[4]張佳文，張新元，成杭新，等.從PDAC2012看地質理論研究與勘查方法技術年度進展[J].國土資源情報期刊，2012（7）：2-5.

[5]俞春燕.城鎮(zhèn)地籍內業(yè)數據處理及數據庫建設研究[J].科技資訊期刊，2015（35）：44-46.

[6]陳玲，賈佳，王海慶.高分遙感在自然資源調查中的應用綜述[J].國土資源遙感，2019，31（1）：1-7.

[7]孫興麗，劉曉煌，劉曉潔，等.面向統一管理的自然資源分類體系研究[J].資源科學，2020，42（10）：1860-1869.

[8]哈學萍，燕妍，劉仁來，等. 我國測繪地理信息系統的標準化建設探索[J].中國標準化，2017（6）：91.

作者簡介

許將，碩士，工程師，主要從事企業(yè)改革與管理、遙感地質技術研究等工作。

陳倩，碩士，助理工程師，主要從事地質分析檢測方法研究。

（責任編輯：袁文靜）