高分遥感在自然资源调查中的应用综述

随着高分卫星的陆续发射,高分遥感数据在自然资源调查中的应用价值越显突出。在介绍高分(高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率以及高辐射分辨率)遥感数据的基础上,综述了高分遥感数据在土地利用调查、矿产资源开发与环境监测、基础地质及资源能源调查、生态环境调查、地质灾害监测与应急调查等领域的应用,并分析了高分遥感数据的应用发展趋势,指出未来多源多尺度高分遥感数据协同应用将在自然资源调查中发挥越来越重要的作用。     

实景三维在自然资源监测的应用

构建能与现实场景互联互通的实景三维数字基底,可为加快构建自然资源统一监测体系提供高质量的监测成果及地理信息服务。本文在自然资源统一调查监测评价框架下,开展自然资源季度监测工作,研究基于实景三维的自然资源调查监测实际应用。以常熟市自然资源监测省级试点为例,利用实景三维技术手段,为常熟市自然资源保护与管理提供技术支撑。结果表明,多尺度、时序化、关联化的实景三维技术表现力强、分析结果精准、监测效果优,能高质量地支撑自然资源监测应用场景。     

水环境参数定量遥感反演空间尺度误差分析

对地观测技术的快速发展为水环境定量遥感监测提供了多源遥感数据的有利支撑,然而多源数据空间尺度差异引起的遥感数据和定量产品的不一致性严重制约了水环境科学研究和业务化应用。针对多源遥感数据的空间尺度转换和尺度误差问题,本文提出一种模拟遥感成像过程点扩散函数(PSF)的多源遥感数据空间尺度转换方法。以高空间分辨率GF-1卫星16m遥感数据为基础,模拟了常用的内陆水环境监测卫星Landsat TM/ETM+/OLI(30m)、Terra/Aqua MODIS(250m、500m、1000m)数据,系统研究了高动态浑浊水体(以鄱阳湖悬浮颗粒物监测为例)多源定量遥感监测的空间尺度误差,并对比分析了常用的多源数据尺度转换方法(基于遥感反射率数据平均法和基于悬浮颗粒物产品平均法)的有效性。结果表明,基于点扩散函数的空间尺度转换方法与传统方法具有较高的相关性,基于遥感反射率数据平均法的水环境定量遥感产品的误差水平低于基于悬浮颗粒物产品平均法;相对于南海等相对平稳水体的低空间尺度误差水平(0.5%),在高动态浑浊的内陆或近岸水环境遥感监测中,由空间尺度变化引起的产品误差可达±5%左右。因此,在高精度水环境定量遥感发展应用的需求和多源多尺度遥感数据协同的背景下,本文研究对于提高多源遥感监测产品的一致性和应用能力具有重要理论和现实意义。     

面向地震应急调查的遥感应用现状及趋势分析

地震是一种会造成人类生命财产重大损失的突发性自然灾害,震后第一时间启动应急响应并开展灾情的快速评估能有效地减轻地震灾害带来的破坏。空间对地观测技术为宏观性的地震应急与调查工作提供了便捷、经济的途径,随着空间对地观测技术与数据处理技术的不断发展,各国学者对遥感应急调查开展了大量深入的研究工作,相关研究成果已广泛地应用于地震应急的实际工作中。但是,遥感数据类型与处理技术的多样化也带来了应急信息的散乱,导致遥感快速应急响应系统性不强,使得应急服务不持续,一定程度上限制了遥感技术的效能;为此,针对现阶段遥感技术在地震应急调查中的应用情况,在总结地震应急调查常用遥感技术手段的基础上,分析了遥感快速应急响应面临的技术挑战,重点梳理了地震应急不同阶段对遥感数据及应急专题产品产出类型与时效性的现实需求,结合震后灾区影像数据的情况,系统地分析了光学、雷达、激光雷达遥感技术在地震应急调查应用中的技术现状与存在的问题。在实际地震应用案例分析的基础,总结剖析遥感应急工作存在的问题,并重点从海量数据快速处理、震害信息智能化提取、多源数据协同分析3个技术层面论述了遥感地震应急面临的核心困难,基于此,结合在轨数据实时、海量数据快速处理就灾情智能化识别的多技术联合、多源数据协同分析、发展敏捷卫星等几个方面论述了未来遥感技术在防震减灾中的发展趋势,以期推动遥感监测手段提供动态、实时、持续的空间信息应急服务能力,提高地震应急工作的快速响应、精细化与业务化应用能力。本文的研究可以为多源遥感技术在地震应急调查中的科研及业务应用提供很好的参考,更高效的发挥遥感技术在防震减灾工作中的应用能力与水平。     

自然资源无缝数据立方体构建与要素智能监测

为了适应生态文明建设和自然资源管理的国家重大需求，亟需针对自然资源调查监测任务中的技术难点开展研究。该文提出了自然资源无缝数据立方体(NR-SDC)构建与要素智能监测评价框架，并在山水林田湖草沙一体化保护和修复工程区域开展了试验验证和应用示范。结果表明，该文设计的基于虚拟星座的多源数据融合重建框架，能够显著提高遥感数据质量，有效支撑了逐日NR-SDC研制，可服务于自然资源状况近实时监测。该文研发的自然资源全要素动态智能监测框架，显示出优异性能，可支撑长时序、高分辨率逐年自然资源要素智能提取。该文所形成的自然资源要素监测评价框架，可服务于生态保护修复重点区域自然资源要素时空变化量化，可为国土空间用途优化、生态状况评价应用提供支持。     

陆地卫星遥感监测体系及应用前景

我国陆地卫星的快速发展和人工智能等高新技术的广泛应用为重构卫星遥感监测体系奠定了重要基础。针对我国自然资源保护、国土空间规划实施监督、生态修复及全球变化研究等对土地利用、土地覆盖及其相关地表参数指标动态变化信息的需求,基于当前我国陆地卫星观测能力,设计了全球宏观尺度监测及我国陆域范围季度监测、重点区域月度监测及应急事件即时响应的卫星遥感监测体系框架;针对自然资源卫星遥感监测需求,充分运用大数据、人工智能、云计算等高新技术,本文提出了基于工作流的监测生产线智能流转与可插拔模块调度控制、遥感影像样本知识库构建、复杂场景自然资源变化自动提取、自然资源特定目标自动提取和自然资源变化图斑全生命周期管理等技术解决方案,构建了遥感监测业务化应用技术流程,实现了我国陆域范围自然资源全要素季度监测、重点区域高频次精准监测、特定目标即时监测能力,并在自然资源执法督察和地表水变化等监测中得到应用。     

省域自然资源遥感监测服务平台设计与实现

随着国家卫星遥感技术的发展,自然资源遥感监测成果呈高速化增长之势,如何高效管理与利用遥感监测成果需要深入研究与探索.以省域遥感监测成果数据为基础,利用地理信息系统(Geographic Information System,GIS)、遥感(Remote Sensing,RS)、Web等技术建成省域自然资源遥感动态监测服务平台,实现遥感监测成果数据入库、管理、统计分析等一体化管理与应用,提高土地执法、耕地保护等自然资源监测信息化水平,提升遥感监测成果管理应用与决策分析能力.     

自然资源要素智能解译研究进展与方向

自然资源要素解译是自然资源调查监测工作中最基础、投入工作量最大、技术难度最高的工作,存在可解译类别少、要素边界不准不全、类别属性可靠性不高等诸多挑战。本文从自然资源调查监测应用场景出发,首先从要素解译到场景要素耦合的解译范式、数据驱动到知识驱动的解译方法、人工目视到人机协同的解译手段3个方面阐述了自然资源要素自动解译的研究进展;然后探讨了6个重点研究方向及其研究内容,包括场景要素耦合解译、知识驱动语义理解、人机协同智能解译、内外一体与三维环境解译、关键参数精准计算与定量反演,以及高可信质量控制与真实性验证;最后进行了总结与展望,以期为自然资源要素智能解译研究提供思路,推动解决困扰遥感影像自动解译方法在自然资源调查监测业务应用中的瓶颈问题。     

利用动态遥感技术监测太原市土地变更情况

应用动态遥感技术对太原市土地利用动态变化信息进行了监测研究,通过对单一遥感数据、多源遥感数据组合、多源遥感数据融合等监测精度的分析,实现了在不同环境下利用不同遥感数据源完成土地利用动态变化监测、核查变更调查的目的;实现了遥感监测与详查变更调查数据的衔接; 确立了遥感数据在动态变化监测与调查中的可用性,监测变化图斑与详查图斑的可比性     

大范围多源多尺度实景三维模型建设及应用研究——以重庆市实景三维模型建设为例

在分析实景三维建模技术特点的基础上,提出基于多源多尺度遥感数据的大范围实景三维模型构建方法,并以重庆市实景三维模型建设为例,验证该方法的可行性。同时,对大范围多源多尺度实景三维模型的应用方向进行了分析。     

机载LiDAR在高精度滩涂DEM制作中的关键技术分析

机载LiDAR可快速获取高密度的地表三维几何信息，具有全天候、主动观测、对地物间缝隙有一定穿透性等优点，在滩涂测绘中具有很大优势。本文对宁波市激光雷达滩涂测绘工作进行了经验总结，首先介绍机载LiDAR技术在滩涂测绘中的优势，然后在LiDAR数据处理基础上，重点分析高精度滩涂DEM制作的关键技术，最后对DEM产品进行精度评定。     

新型FMCW地基SAR和三维激光扫描仪在大坝变形监测中的应用

为解决传统大坝变形监测方法仅能获取点形变信息，且监测成本高、受环境影响大等问题，提出了结合快速地基合成孔径雷达（Fast-GBSAR）获取的高精度二维形变图和三维激光扫描仪生成的DEM，解决了雷达数据可视化程度低的问题。利用该技术对国内某大坝进行了健康监测并对形变原因进行了深入分析，库区潮汐对大坝水平形变产生周期性的影响。试验表明，Fast-GBSAR可以获取高精度的大坝形变信息，结合三维可视化技术，建立直观、高效与高精度的三维监测方式，为大坝的变形监测提供了可靠保障。     

LiDAR虚拟仿真实践教学平台设计与建设

为适应测绘工作从三维空间测量向多维空间、从静态测量向动态实时测量、从地面向全域空间拓展的高新技术发展趋势,更好地应对信息化教育背景下的知识获取和传授方式、教与学关系等教改创新要求。本实验教学项目在现有实训课程基础上,以建构筑物三维空间信息快速采集与建模的真实测绘项目为基础,将三维激光测量技术、虚拟仿真技术与LiDAR技术进行深度融合;设计并建设了LiDAR虚拟仿真实践教学平台,运用C#开发程序界面和Pr视频编辑软件制作仿真动画,结合VLCPlayer视频播放插件,实现了对LiDAR仪器认知,测量模拟,数据处理和实践展示等功能,帮助学生理解并掌握LiDAR的相关知识和操作技能,取得了良好的教学效果。     

SLAM技术及其在测绘领域中的应用

即时定位与地图构建（SLAM）是机器人领域的关键技术之一。基于SLAM技术可以对视觉信息和激光雷达数据进行三维重建与地图构建,这些三维模型及地图在测绘领域有着广泛的应用,尤其是更加精确的三维模型数据,对于精确测量和高精度导航等方面有着重要的意义。因此,本文从测绘领域的视角对SLAM技术的发展、原理及其在测绘领域的应用进行了论述和讨论,且对SLAM技术在测绘领域的应用前景进行了展望,为国内外测绘和机器人方面的研究人员提供了重要参考。     

Towards a multi-scale approach for an Earth observation-based assessment of natural resource exploitation in conflict regions

The exploitation of resources, if not properly managed, can lead to spoiling natural habitats as well as to threatening people’s health, livelihoods and security. The paper discusses a multi-scale Earth observation-based approach to provide independent information related to exploitation activities of natural resources for countries which are experiencing armed conflict. The analyses are based on medium to very high spatial resolution optical satellite data. Object-based image analysis is used for information extraction at these different scales. On a subnational level, conflict-related land cover changes as an indication of potential hot spots for exploitation activities are classified. The regional assessment provides information about potential activity areas of resource exploitation, whereas on a local scale, a site-specific assessment of exploitation areas is performed. The study demonstrates the potential of remote sensing for supporting the monitoring and documentation of natural resource exploitation in conflict regions.     

地球资源环境动态监测技术的现状与未来

针对国家全球化战略和迫切需要解决的全球环境和资源问题,本文阐述了国内外地球资源环境动态监测技术主要研究进展,发现存在地球资源环境监测高精度产品缺乏、动态监测能力不完备、遥感信息服务及时性和便携不足等主要问题。在此基础上,提出中国迫切需要发展面向全球和重点区域的持续、动态观测能力,建立全球视野的资源环境动态监测产品和应用系统,突破全球资源环境研究的理论和关键技术,建立全球资源环境遥感监测指标和技术体系,形成全球立体协同观测、资源汇聚优化、信息智能处理、云平台业务应用的自主技术体系,完善支撑任务驱动的数据汇聚、模型调度、产品生成等在线遥感信息服务能力,发布全球、洲际和全国高质量空间要素遥感信息产品、专题应用系统、技术报告等成果。最终为全球资源环境研究提供知识发现的数据和服务,支撑中国在全球资源环境监测评估、重大灾害事件监测预警、应对国家安全与全球变化等领域的服务。     

地面激光点云与数码影像自动高精度配准

针对地面激光雷达点云和数码光学影像非同源异质数据自动配准困难的问题,本文提出了基于互信息的两种数据同名特征高精度自动提取的方法。首先,把点云数据生成中心平面投影的反射强度图像和基于RGB信息的彩色图像,应用点云彩色图像和数码光学影像的匹配,确定点云与影像的粗配准参数;然后,对反射强度图像进行特征提取,应用粗配准参数确定其在数码光学影像上的初始位置,应用互信息实现非同源数据的高精度匹配;最后,应用罗德里格矩阵和选权迭代方法计算高精度配准参数,生成三维彩色模型。试验证明,本文方法可以解决地面激光点云和数码光学影像非同源异质数据的配准问题,具有一定的研究和应用价值。     

基于国产卫星影像的自然资源动态监测

准确及时地掌握山、水、林、田、湖、草系统变化状况，是自然资源管理重点关注的问题。卫星遥感技术具有宏观、综合、动态、快速的特点，能够应用于自然资源领域开展目标识别、信息采集与处理、分析与评估等工作，可作为自然资源监测的有效手段。本文以“土地、矿产、海洋”等重要自然资源要素为动态监测研究目标，基于多源多时相国产卫星遥感影像数据和各类审批、规划专题资料数据，开展自然资源动态监测研究。研究结果表明，深入挖掘国产卫星影像资源潜力，实现自然资源精细遥感监测服务模式是切实可行与高效的。     

省市县三级自然资源数据应用模式研究

自然资源管理工作涉及诸多方面，随着信息化的发展，各种信息系统相继建立起来，用以支撑不同的业务，也逐渐积累了大批的数据成果，包含了自然资源领域的不同专题。这些成果投入应用提升了自然资源的公共服务能力。大数据的到来，要求部门之间要紧密联系，融合共享。而现实是信息系统仍然相互独立，给自然资源大数据的应用带来了障碍。本文以广东省建设用地审批系统作为案例，通过对自然资源省市县三级应用模式展开研究，提出了基于ESB总线的自然资源省市县三级应用服务技术，探讨了其研究方法、系统设计和工作模式，为该技术的应用和推广提供参考。     

面向星群的遥感影像智能服务关键问题EI北大核心CSCD

全天时、全天候和全球的遥感信息实时智能服务是对地观测系统建设的目标。近几年来,随着我国高分专项和商业卫星的发展,在轨卫星数量急剧增加,对地观测能力得到极大增强,使得传统的单星和星座卫星系统的运控、接收、处理和应用服务模式面临严峻挑战,亟须统筹规划卫星应用各环节资源,充分发挥多星协同优势,构建统一的遥感影像实时智能服务体系和系统。本文针对遥感星群卫星体系特点和对地观测用户需求特征,开展面向星群的遥感影像智能服务关键问题研究。提出了面向任务的全球多尺度语义描述网格,统筹全球动静态的任务语义描述,在此基础上重点分析了面向星群的自主任务管理、精准动态规划和协同智能处理等关键技术问题,形成集任务描述、任务管控、任务规划、在轨处理、终端分发一体化的星群智能服务技术体系。通过充分发挥星群协同的优势,结合在轨处理和人工智能技术来降低各环节时间延迟,提高数据处理精度,从而实现完全自动化和智能化的近实时星群智能服务,为对地观测的全天时、全天候快速高效智能服务奠定基础。