自然资源湖南省卫星应用技术体系建设现状及发展思考.pdf
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1、第20卷 第2期第1页2023年6月Jun.,2023国土资源导刊Land&Resources Herald自然资源湖南省卫星应用体系建设 专栏编者按我国遥感卫星事业经过二十多年的发展,实现了从无到有,从弱到强的跨越发展。建立自然资源湖南省级卫星应用技术体系,把卫星遥感数据和技术应用到自然资源管理的每一个神经末梢,构建“横向到边、纵向到底”卫星应用格局是自然资源部对湖南省自然资源部门提出的全国试点要求。近年来,湖南省从组织机构、重大工程、人才队伍、数据资源等方面建立并完善了“3+5”的卫星应用“湖南模式”,在自然资源、农、林、水利等部门取得了良好的应用效果。为此,本期 自然资源湖南省卫星应用体
2、系建设 专栏推出5篇文章,分别从体系建设与服务、关键技术研究、行业应用服务等方面进行了探索,可为相关省、市自然资源卫星应用服务提供借鉴。本期专栏负责人简介:曹里,湖南省第二测绘院高级工程师、注册测绘师,主要从事自然资源卫星应用在轨评价、共性产品生产技术研制及行业应用服务工作,在Remote sensing、Sustainability等主流期刊上发表论文10余篇,主编专著1本,合编专著3本,获测绘地理信息省、部级科技奖励10余项。引用格式:曾海波,骆检兰,王伟,等.自然资源湖南省卫星应用技术体系建设现状及发展思考J.国土资源导刊,2023,20(02):1-10.Reference forma
3、t:Zeng Haibo,Luo Jianlan,Wang Wei,et al.Current situation and development consideration of satellite application technology system constructionfor natural resources in Hunan provinceJ.Land&ResourcesHerald,2023,20(02):1-10.自然资源湖南省卫星应用技术体系建设现状及发展思考*曾海波1*,骆检兰2,王 伟3,陈亚凯4,李明波5,李志伟6,欧阳霖7,张泽旭1,曹 里1(1.自然资源部
4、南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室,湖南 长沙 410119;2.湖南省地球物理地球化学调查所,湖南 长沙 410014;3.湖南省第三测绘院,湖南 长沙 410119;4.湖南省国土资源规划院,湖南 长沙 410119;5.湖南省自然资源事务中心,湖南 长沙 410004;6.湖南省第一测绘院,湖南 长沙 410119;7.湖南省测绘科技研究所,湖南 长沙 410007)摘要:为加快推进湖南省卫星应用技术体系建设,湖南省在构建“1+6+14+X”的卫星应用网络架构基础上,依托影像统筹、“1+N”卫星监测及行业化卫星应用,光学卫星在重大工程、国土空间规划实施监测方面的深化应用以及航天高光谱土
5、壤质量关键参数反演技术攻关方面取得了重要进展,形成了省市联建、帮建、共建和市县统建、分建的省市县联动工作模式,在省市县建立了一支超过500人的卫星应用科技力量,卫星遥感应用推广效益明显,探索形成了可推广、可复制的建设模式,这些经验和做法对其他省份开展卫星应用技术体系建设具有一定借鉴和参考价值。关键词:卫星应用技术体系;影像统筹;“1+N”卫星监测中图分类号:P236文献标识码:A文章编号:1672-5603(2023)02-01-10收稿日期:2023-04-20;改回日期:2023-05-28。*基金项目:自然资源湖南省卫星应用技术体系建设。*第一作者简介:曾海波(1987),男,测绘工程师
6、/土地工程师;主要从事测绘地理信息自然资源调查监测应用研究;E-mail:。第20卷 第2期第2页国土资源导刊Land&Resources Herald2023年6月Jun.,2023CurrentSituationandDevelopmentConsiderationofSatellite Application Technology System ConstructionforNatural Resources in Hunan ProvinceZeng Haibo1,Luo Jianlan2,Wang Wei3,Chen Yakai4,Li Mingbo5,Li Zhiwei6,Ouya
7、ng Lin7,Zhang Zexu1,Cao Li1(1.Key Laboratory of Natural Resources Monitoring and Supervision in Southern China HillyRegion,Ministry of Natural Resources,Changsha Hunan 410119;2.Geophysical and Geochemical SurveyInstitute of Hunan,Changsha Hunan 410014;3.The Third Surveying and Mapping Institute of H
8、unanProvince,Changsha Hunan 410119;4.Hunan Planning Institute of Land and Resources,Changsha Hunan410119;5.Hunan Affairs Center of Natural Resources,Changsha Hunan 410004;6.The First Surveying andMapping Institute of Hunan Province,Changsha Hunan 410119;7.Hunan Institute of Geomatics Scienceand Tech
9、nology,Changsha Hunan 410007)Abstract:In order to accelerate the construction of our provinces satellite applicationtechnology system and form a scalable and replicable construction model,our province has madesignificant progress in deepening the application of optical satellites in major projects,s
10、patial planning implementation monitoring,and key parameter inversion technology for aerospacehyperspectral soil quality by building a 1+6+14+X satellite application network architecture,relyingonimagecoordination,1+Nsatellitemonitoring,andindustrialsatelliteapplications,Aprovincial-citycountylinkag
11、eworkmodelhasbeenformed,whichincludesprovincial city joint construction,assistance construction,co construction,and unified anddecentralized construction of cities and counties.A satellite application technology force ofover 500 people has been established in provinces,cities,and counties,and the pr
12、omotionbenefits of satellite remote sensing applications in our province are obvious.These experiencesandpracticescanprovidereferencesforexploringsatelliteapplicationtechnologysystemconstruction models in other provinces.Keywords:satelliteapplicationtechnologysystem;imagecoordination;1+Nsatellitemon
13、itoring0 引言随着我国民用空间基础设施建设水平的不断提升,陆地观测体系建设日趋完善,我国卫星遥感技术应用也取得了长足的进步,成为研究地球表面和自然资源变化的重要手段。目前我国在轨运行的陆地资源遥感卫星达25颗,主要包括以高分系列、资源系列为代表的公益卫星星座和以吉林卫星、高景卫星、海丝卫星、珠海卫星为代表的商业卫星星座。以上卫星提供的高时间分辨率、高空间分辨率、高波谱分辨率和多模态卫星数据,有效满足了我国各个领域的海量遥感数据应用需求1-3。湖南省作为中部地区经济强省之一,自然地理条件复杂,地形地貌多样,过去很长一段时间,缺乏及时准确获取低保变化信息的方式。而卫星遥感技术具有高效、高速
14、、高精度等特点,能够获取大范围、高精度和多类型数据,为掌握湖南省自然资源地表现状、变化和质量情况,应对各种自然灾害提供非常重要的技术手段。湖南省卫星应用发展阶段历程,大致可以分为探索与起步阶段(2008年之前)、技术沉淀与成熟阶段(20092019年)和技术突破与大规模应用阶段(2020年至今)。其中,探索与起步阶段,标志性的事件有1976年湖南省政府批准成立了湖南省遥感中心,原湖南省国土资源厅支持引进遥感技术并开展本地化的遥感应用服务,聚焦湖南省内国土资源领域的现状调查应用需求,为省级经济社会发展和国土资源管理提供基础底图应用支持。技术沉淀与成熟阶段,主要以服务国家和省土地资源重大工程建设为
15、核心,积极把国家层面的遥感技术与经验积极融入省级应用业务中,先后开展了地理国情监测、土地年度变更调第20卷 第2期第3页2023年6月Jun.,2023国土资源导刊Land&Resources Herald查、卫片执法、土地督察和全省一张图等核心业务,连续多年承担了原国土资源部土地利用变更调查遥感监测等市场化采购服务,并在原国家地理信息局的支持下,于2014年成立测绘卫星应用湖南分中心4,初步建立了产品生产体系和国产卫星应用模式,并开展卫星遥感技术在农业、林业、生态等多个领域典型应用5-7。2020年至今,部、省机构改革和职能调整赋予了自然资源管理部门更多的使命和责任,为切实履行“两统一”职责
16、,更加全面支撑自然资源主责主业,湖南省自然资源主管部门筹建湖南省卫星应用技术中心,积极探索在省级中心框架下自然资源卫星应用技术体系的建设经验,在构建“1+6+14+X”的卫星应用网络的基础上,采取“T+5”模式为月清三地两矿、耕地保护、田长制、土地利用日常变更、生态修复、违法用地等自然资源业务提供技术服务支撑,以数据、产品和服务的形式在农、林、水利、审计等行业拓展遥感应用40余项,形成省市县联动开展遥感应用的“湖南模式”,初步构建了集自然资源卫星遥感应用评价、遥感数据采集和专题产品生产、自然资源主责主业技术支撑等的省市县联动的卫星应用技术体系,形成了“横向到边、纵向到底”的卫星应用新格局。1
17、卫星应用需求为促进湖南省卫星应用资源的共建和共享,推动卫星遥感在省、市层面自然资源机构和各行业领域的应用,对湖南省卫星应用的需求进行梳理,主要包括影像及产品需求、卫星应用服务需求和卫星应用技术需求等三个方面分析湖南省卫星应用的需求。(1)影像数据和产品方面。按照自然资源卫星观测体系发展规划,统筹公益及商业卫星数据资源,建立与省、市级应用需求相匹配的影像数据及各级产品的接收、管理平台,建设基础控制子库、遥感解译样本子库、地物光谱子库、专题业务产品子库和软硬件产品子库,形成完善的产品分类体系,构建具备全省统一的空间基准、精度和分类标准的卫星遥感应用影像和产品数据库8-9,针对湖南的地形地貌及气候特
18、点,加强高分辨率雷达数据,高空间分辨率的多光谱影像数据保障和产品生产,满足各行业对高空间分辨率、高时间分辨率和高波谱分辨率的多样化卫星影像数据与产品需求。(2)卫星应用服务需求方面。确立“横向到边、纵向到底”的总体目标,在研发共性通用产品基础上,提升专题应用产品研发、业务化生产的能力,形成独立承担部、省、市自然资源调查、监测、监管(执法)、评价、规划等业务相关的重点项目和重大任务的卫星应用支撑服务能力10,可独立完成国土、测绘、地矿、林草等自然资源主体业务基础产品生产任务,形成每日处理卫星影像产品不低于50景,卫星影像专题产品生产延迟不超过3天,应急条件下不超过4小时的产品生产能力。同时面向省
19、、市不同层级重点行业领域如水利、财政、文物、农业、商务、生态等应用需求,尤其是丘陵区地质灾害防治、粮食主产区资源普查、内陆湖泊的水资源应急监测、长株潭都市圈发展与协调等具有“湖湘”特色的卫星应用需求,开展面向行业部门的特色化、市场化的卫星应用服务,深化卫星应用深度,创新遥感应用的服务模式,研制可适应不同行业领域的卫星应用需求的产品体系,满足不同行业领域的卫星应用需求,进一步发挥卫星遥感服务地方发展的效能。(3)卫星应用技术需求方面,按照“在轨评价数据处理应用服务”的思路,建立省级中心关键技术和算法模型,包括基于控制点的几何检验技术、航空地面光谱联合检验技术、基于DOM的控制点匹配技术、基于矢量
20、的同名点自动采集技术和基于航天立体的地形图更新等技术11-14,形成突破性的卫星应用关键技术与创新成果,为推动卫星遥感技术的应用奠定坚实基础。2 应用实践2.1 总体设计湖南省卫星应用技术体系建设按照卫星应用网络建设要求,充分融合湖南省、市、县三级的资源与技术优势,通过省市市县联动的方式开展市县节点建设工作,初步构建了省市“协建、共建、帮建”的市级中心和市县“统建、分建”的两种县级节点总体建设模式15,形成了纵深化的卫星应用网络体系,有力地支持了全国卫星应用技术体系“一盘棋、一张网”的布局。其中,省级自然资源主管部门统筹全省卫星第20卷 第2期第4页国土资源导刊Land&Resources H
21、erald2023年6月Jun.,2023应用技术体系建设,统筹调查监测、测绘与地理信息、执法监督检查、地灾防治卫星遥感应用需求,指导省级中心组织机构建设,保障运行经费,提供科研平台,科研团队创建。省级中心通过联建的方式共同筹建。湖南省第二测绘院作为牵头单位制定省级航空航天数据保障计划,组织全省数据采集和生产,支撑自然资源卫星遥感应用、拓展行业应用服务、组织实施在轨评价及共享数据库建设、支持与指导市县卫星应用节点、开展卫星应用关键技术攻关、示范与标准建设。联建单位包括湖南省自然资源事务中心、湖南省第一测绘院、湖南省第三测绘院、湖南省国土资源规划院、湖南省地球物理地球化学勘查院、湖南省测绘科技研
22、究所等,负责接收省级中心的标准产品、承担研究方向的研究课题,研制行业专题产品,开展各自行业领域的深化应用。市州自然资源主管部门统筹市本级遥感应用业务需求,落实省级开展省级调查监测等遥感应用延伸工作要求,协调省级数据、产品获取和保密责任。市州中心负责提供市、县级卫星遥感应用对接、技术支持和公益服务,承担市级自然资源遥感应用延伸服务的技术支撑,及省级重大工程外业调查和产品验证工作。县级节点承担统筹本级遥感应用需求,定期向本级政府和自然资源局主要领导汇报、宣传行业应用情况,积极部署、宣传、测试省级配发遥感应用产品和技术。总体运行框架如图1所示。2.2 省市联动模式省市联动建设模式主要以市级自然资源主
23、管部门和直属单位为依托,结合市州行业部门的遥感应用服务需求,将省市联动分为 共建、帮建、协建三种模式,按照“评审批复运行”的模式推进市级中心的建设,目前全省已稳定运行14个市级中心。协建模式针对能力较强的市级中心,省级中心配套影像统筹相关的原始影像成果和技术培训,市级中心开展自然资源及其他遥感应用服务。帮建模式针对基础一般但具有较好的业务拓展意识的市级中心,省级中心配套影像统筹相关的原始影像成果、标准产品、软件产品和技术培训,市级中心提供产品应用反馈技术报告和行业应用服务。共建模式针对缺乏遥感应用技术经验、人才队伍、基础较弱的市级中心,省级中心提供中心发展规划编制,建设运行指导服务,提供核心骨
24、干培训和业务化系统建设。市级中心提供工作经费,保障人员队伍,推动地方工程化应用(表1)。图1 湖南省市县卫星体系建设总体框架Fig.1 Overall framework for satellite system construction in cities and counties of Hunan Province第20卷 第2期第5页2023年6月Jun.,2023国土资源导刊Land&Resources Herald表1 湖南省卫星应用产品体系目录16-18Table 1 Hunan satellite application product system catalog16-18标准
25、产品共性产品L1L2采用卫星数据供应单位(商)提供的SLC级数据,以同一分辨率为单位,整合相近分辨率数据,经过去除云、雾覆盖区,对外提供实体数据库(.tar)及元数据。基于L1级产品,经过大气校正、辐射校正、几何精校正、配准、融合和裁剪等作业工序,按照行业标准(或应用标准)进行生产的产品,超过2个行业专题产品生产所需的输入产品,并且可进行真实性检验。2 m光学原始影像数据库1 m光学原始影像数据库0.5 m光学原始影像数据库0.3 m光学原始影像数据库10 m高光谱数据库30 m高光谱数据库2.5 m卫星影像立体像对原始影像库1 m卫星影像立体像对原始影像库SARInSAR夜光遥感影像数据快速
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- 自然资源 湖南省 卫星 应用技术 体系 建设 现状 发展 思考
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