自然资源调查监测的实践与探索

刘小丁院长/教授级高工自然资源调查监测的实践与探索2019年7月26日广东省国土资源测绘院序言组建自然资源部Ø对自然资源开发利用和保护进行监管Ø建立空间规划体系并监督实施Ø履行全民所有各类自然资源资产所有者职责Ø统一调查和确权登记Ø建立自然资源有偿使用制度Ø负责测绘和地质勘查行业管理……统一组织开展统一法规依据统一分类标准统一调查体系统一技术规范统一数据平台序言草原资源1矿产资源6海岛海域资源5森林资源2湿地资源3专项调查水资源4查清全国各类自然资源空间体投射在地表的分布范围与位置、面积数量，以及开发利用与保护等基本情况，掌握最基本的自然资源本底状况和共性特征。基础调查1+X自然资源调查体系序言1+X自然资源调查体系01常规监测02精细监测03应急监测全精快常规监测突出一个字“全”，要对各类自然资源要素进行跟踪监测。精细监测突出一个字“精”，要对国家重大战略实施、国土空间规划、生态环境保护修复、资源节约利用等实施精细监测。应急监测突出一个字“快”，要响应快，监测快，成果快，支撑服务快，及时为决策和管理提供第一手资料和数据支撑。序言01020304监测分析表达应用促进自然资源生命共同体的健康发展技术融合创新自然资源调查监测技术体系新型测绘遥感技术•高精度位置服务•天空地一体化数据•三维建模•无人测绘智能计算与评价•自动化图像处理•智能化人机交互地理空间认知•物联网•时空大数据认知与推理•新通信网络技术国土空间规划、用途管制•空间规划实施评估•多规合一•智能决策平台实践经验，互联网+自然资源调查监测一热点前沿，自然资源调查监测技术革新二展望未来，自然资源调查监测发展趋势三CHAPTER01实践经验实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查数据处理软件综合监管平台数据处理软件省级审核软件省级抽查APP确保调查成果数据“真、准、实”。外业调查举证APP调查举证一体化实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查技术亮点u政务网+统一平台国家省地方国家举证平台省级数据库检查系统省级建库软件外业调查及举证系统市级作业队伍县级实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查政务专网省级数据库服务器地图发布服务器应用网络服务器应用系统服务器光纤专线移动服务器县级市级4G网络建设了贯通全省各级国土部门的政务专用网络，具体内容包括租赁一条100M政务专用光纤网络及1500张专用4G流量卡。网络环境实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查外业调查及举证APP数据处理软件省级平台外业调查及举证APP4G专网省级平台实时上报政务外网离线上报外业调查及举证APP综合监管平台数据处理软件政务网省级与外业人员通过实时视频开展图斑审核工作通过4G专网或政务外网将举证材料上报至省级平台实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查结合高精度卫星定位，对影像未能反映的地物图斑边界进行补测。u高精度卫星定位技术亮点实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查575GB18.6GB⾼分影像离线包20天3天在服务数据生产中采用新工艺和新技术，提高生产效率和成果质量，在保证影像数据图面表现能力的前提下，通过数据压缩减少占用空间，为外业调查提供数据支撑。u新一代数据压缩技术技术亮点实践经验，互联网+自然资源调查监测1.1国土调查审核系统通过全过程回溯、黑盒审批、任务随机派送、异常自动识别等技术手段，确保审核公平公正客观4、集中监控通过数据ETL、分布式服务器、前置式地图服务处理以及照片中枢缓存技术等一系列技术升级，大幅提升系统响应速度和吞吐量3、集中处理“三调”省级审核大数据中心，为审核员提供一站式数据获取。2、集中数据300余人同时作业，并通过信息化审核系统实现人员的集中式、规范化、精细化管理。1、集中人员数据总量达51TB发布地图服务数量138个u四个集中核查地方举证图斑达720万个核查地方举证照片3100万张实施效果实践经验，互联网+自然资源调查监测1.2执法监督国土资源在线巡查系统8844个用户数建设2015年以来，全省通过在线巡查系统巡查发现并制止违法用地7.9万多宗，面积14495公顷，其中耕地4003公顷。3000张移动4G专网卡实践经验，互联网+自然资源调查监测1.2执法监督广东省违法案例分布热点图在线实时分析核查情况制止情况立案情况查处情况结案情况全程监控镇级县级省级市级移动端服务器政务网APN专线图例光纤专线违法事件台账跨级直报实践经验，互联网+自然资源调查监测1.2执法监督2017年影像2018年影像变化图斑实地核查AI提取早发现实地佐证早制止1、利用深度学习、AI识别的新技术，实现从前后时相中快速提取变化图斑，提高卫片执法的反应和处置能力，促进违法现象“发现在初始，解决在萌芽”。执法监察局在线巡查违法摄像头遥感卫星群众举报省、市、区县、所四级互联基层国土所区县分监管中心市局分监管中心部门联动部门联动政务网APN无人机2、利用移动设备、摄像头、遥感卫星、无人机等多源传感器，使巡查执法工作具备地域通达、展示全面、响应高效、巡查全天候的能力。实践经验，互联网+自然资源调查监测1.3耕地保护耕地保护调查系统外业调查APP图斑信息填报内业审核系统GNSS定位技术、“互联网+”技术……实践经验，互联网+自然资源调查监测1.3耕地保护储备补充耕地核查系统实地核查地方上报大数据分析GNSS定位技术、“互联网+”技术、Geo.BI（地学商业智能）……实践经验，互联网+自然资源调查监测1.3耕地保护广东省高标准基本农田建设建后监管系统Ø内外业一体化监管外业移动端内业PC端Ø“一张图”查看Ø全流程信息管理Ø省市县三级联动GNSS定位技术、“互联网+”技术、无人机航飞、移动采集……综合监管数据库CHAPTER02热点前沿2.1遥感新技术热点前沿，自然资源调查监测技术革新人类已发射各式各样的航天器多个，包括空间探测器、载人航天器、对地观测卫星、通信卫星、导航卫星、科学试验卫星等对地观测卫星2.1遥感新技术热点前沿，自然资源调查监测技术革新卫星系列现状计划资源卫星ü资源一号卫星01、02/02B均已退役ü先运行02C，04星ü03星发射失败环境卫星“2+1”星座ü光学卫星（HJ-1A、HJ-1B）üSAR卫星（HJ-1C）“4+4”星座；四颗光学小卫星；四颗SAR小卫星海洋卫星ü海洋水色卫星（HY-1A,1B）ü海洋动力卫星（HY-2）1米C-SAR卫星、干涉SAR卫星气象卫星ü七颗极轨气象卫星ü八颗静止轨道气象卫星风云4号的后续光学和微波卫星测绘卫星ü天绘一号01、02、03星ü资源三号01、02星光学、微波、重力、磁力4种17型约50余颗天绘卫星高分卫星ü高分一号、二号、三号、四号、五号、六号、八号、九号在轨运行ü高分十号发射失败高分7号商业卫星ü北京二号、吉林一号、珠海一号、高景一号深圳一号中国对地观测卫星数据保障对地观测卫星2.1遥感新技术热点前沿，自然资源调查监测技术革新我国已发射的部分遥感小卫星列表（＜500kg）对地观测卫星卫星/星座发射年份主要客户北京一号(DMC＋4)2005政府/商业HY-1B2007政府HJ-1A/1B2008政府快舟一号2013政府快舟二号2014政府天拓二号2014国防吉林一号星座2015、2017、2018政府/商业DMC-3星座2015政府/商业高景一号01/02星2016商业高景一号03/04星2018商业SPARK-01/022016政府/商业珠海一号2017、2018商业HY-1C2018政府珞珈一号01星2018政府构建大中型卫星与小型卫星并存、多星组网、协同应用的新局面。珠海一号小卫星星座群2.1遥感新技术热点前沿，自然资源调查监测技术革新高分对地观测卫星高空间分辨率•GF-1星•GF-2星•GF-7星高分专项建设目标：全天时、全天候、全球精细观测2.1遥感新技术u高空间分辨率遥感大大提高监测的准确度和精度热点前沿，自然资源调查监测技术革新高分对地观测卫星2.1遥感新技术u高光谱分辨率遥感土壤光谱曲线识别出更丰富、更精细的信息热点前沿，自然资源调查监测技术革新高分对地观测卫星GF-5星的高光谱相机2.1遥感新技术u热红外野外查证点照片刘德长，邱骏挺，闫柏琨，田丰.2018，高光谱热红外遥感技术在地质找矿中的应用[J],地质论评，64（5）：1190-1200石英脉—硅化带分布图热点前沿，自然资源调查监测技术革新在林火监测、旱灾监测、探矿、探地热，岩溶区探水等领域应用广泛。高分对地观测卫星2.1遥感新技术三峡大坝2015-2018形变速率图三峡大坝2015-2018形变趋势图u雷达卫星热点前沿，自然资源调查监测技术革新具有全天侯、全天时作业优势谷歌地图高分对地观测卫星2.1遥感新技术u雷达卫星图1为台风过境前的SAR数据，图2为谷歌地球影像，图3和图4为受损与不受损的分布图。热点前沿，自然资源调查监测技术革新识别水稻倒伏高分对地观测卫星热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.2人工智能u计算机视觉u自然语言理解与交流u认知与推理u机器人学u博弈与伦理u机器学习2.2人工智能深度学习机器学习人工智能u深度学习（DL）是机器学习中一种基于对数据进行表征学习的方法，是一种能够模拟出人脑的神经结构的机器学习方法。u计算机视觉是指计算机从图像中识别出物体、场景和活动的能力。u苹果手机的Siri，小米手机上的小爱，都是虚拟个人助理的应用。热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.2人工智能智能通用变化检测新增建筑物智能识别功能热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.2人工智能热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.3物联网智能交通数字家庭RFID其他ID架构传感器面向服的中间件物理接入网络智能传感网智慧应用热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.3物联网矿山开采监管水质环境监测空间分析监测各种传感器互联…建立自然资源大数据物联网热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.45G网络《广东省加快5G产业发展行动计划（2019-2022年）》热点前沿，自然资源调查监测技术革新2.45G网络热点前沿，自然资源调查监测技术革新eMBBn增强移动宽带，指3D/超高清视频等大流量移动宽带业务URLLCn超高可靠超低时延通信，例如无人驾驶等业务（3G响应为500ms,4G为50ms,5G要求0.5ms）mMTCn大连接物联网，针对大规模物联网业务5GeMBB增强移动宽带URLLC超可靠低时延通信mMTC大连接物联网工业自动化无人驾驶物联网超高清视频VR2.45G网络热点前沿，自然资源调查监测技术革新5G能做到？……2.45G网络热点前沿，自然资源调查监测技术革新u5G网联无人机“5G网联无人机”在全球首次在成规模、多站点、连续5G网络覆盖条件下，由5G网络实时传送高清数据图像、无人机飞行控制信号，实现数传和图传的合一。u5G网联无人机云平台高速度高容量无延时2.45G网络热点前沿，自然资源调查监测技术革新u5G+飞联网“飞联网”瞄准三大服务u机载通信：混合组网u联网无人机：云平台支撑u智慧机场：海量联网与分级别保障2.45G网络热点前沿，自然资源调查监测技术革新u5G+防灾救援n实时图传n24小时监控n追踪定位n提前预报山洪、泥石流等灾害CHAPTER03展望未来3.1空天地海一体化技术的有机融合体系构建展望未来，自然资源调查监测发展趋势天网：卫星空网：热气球/飞机/无人机等海网：浮标/船只等地网：车载/便携式/气象站点等自然资源监测空天地海一体化技术的有机融合体系构建3.1空天地海一体化技术的有机融合体系构建事件感知协同观测高效处理聚焦服务发生变化天空地海一体化观测数据获取信息提取与模型建立智能决策支持航天卫星观测平台航空观测平台地面观测平台水面观测平台常规航测低空航测展望未来，自然资源调查监测发展趋势3.2面向生命共同体的自然资源协同耦合监测展望未来，自然资源调查监测发展趋势物质循环能量转换协同耦合3.2面向生命共同体的自然资源协同耦合监测展望未来，自然资源调查监测发展趋势山水林田湖草海地自然资源各要素时间空间价值耦合互作关