国土空间生态修复工程监管信息平台助力生态文明建设

<正>生态文明建设是千年大计,事关国家安全,事关永续发展,事关民族未来。国土空间生态修复是推进生态文明建设的国家战略工程。2018年底,“长江上游生态屏障(重庆段)山水林田湖草生态保护修复工程试点”获批入围国家第三批山水林田湖草生态保护修复工程试点,试点区域为“一岛两江三谷四山”,主要涵盖区域生态系统治理、两江沿线地质灾害防治、矿山地质环境恢复治理和土地复垦、水环境保护和综合治理、国土绿化提升、土地整理与土壤污染修复、生物多样性保护等方面。     

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。     

黄土高原山水林田湖草生态保护修复模式与实践

针对黄土高原地区城市化与工业化的发展，生态退化问题日益严重的问题，该文基于生态恢复理论，以黄土高原地区绥德县郭家沟村和常家沟村为研究对象，在全面客观了解区域生态环境现状与生态问题的基础上，按照“保持水土资源，恢复自然生态”的理念，提出以保水为主线的基于自然的解决方案。将研究区诊断为自然恢复类、辅助再生类和恢复重建类修复模式，并划分为一带、两岸和三坡3个生态保护修复单元，对区内受损、退化、功能与服务下降的生态系统进行整体保护、系统修复和综合治理。研究结果表明开展山水林田湖草生态保护修复，有助于提升黄土高原生态脆弱区生态系统自我恢复能力，增强生态系统稳定性，遏制黄河中游水土流失最为严重地区的泥沙流失现象，对黄土高原地区生态保护修复具有参考。     

基于时间序列多源遥感数据的长江河口湿地生态系统长期演变过程与机制研究

受全球气候变化和人类活动的影响,长江河口湿地生态系统面临湿地面积萎缩、外来物种入侵、环境污染以及海岸侵蚀等诸多退化风险,实际应用中由于缺乏高质量长期连续的湿地变化监测资料,严重制约着湿地生态系统的长期演变规律及其驱动机制的研究,这对长远的湿地生态修复策略制定、湿地的生态修复和重建效果评估、湿地资源的合理保护和科学管理等产生了重大的影响。随着遥感技术的快速发展以及遥感数据可获取能力的不断提高,基于高质量长时间序列遥感数据分析湿地生态系统长期演变过程、规律、机制及其生态效应成为可能。本文以长江河口湿地生态系统为例,利用长时间序列多源遥感数据,针对已有湿地产品存在的时空不连续、一致性差、精度不高的问题,提出面向典型河口海岸湿地生态系统长期演变的遥感监测新方法,开展了长时间序列的长江河口湿地的遥感制图和变化监测研究,并在此基础上深化分析并探索了长江河口湿地生态系统结构和功能的长期演变过程、特征与驱动机制。     

基于多源遥感数据的物种多样性及陆表植被恢复力监测研究

生物多样性和生态系统恢复力是生态系统健康的关键因素和重要指标。物种多样性指一定区域内物种数量的总和,物种多样性监测是生物多样性监测与保护的核心部分。作为生态系统恢复力的重要组成部分,植被恢复力是陆表生态系统服务和生态系统功能的重要指标,直接决定了陆表植被变化、陆表生态系统稳定性等关键生态过程和生态参量。目前,受到观测手段的限制,物种多样性与陆表植被恢复力监测普遍空间范围小,时间范围不连续,其中热带地区植物物种多样性变化对植被影响效果争议较大。论文基于长时间序列高精度遥感数据,从动物物种多样性遥感监测、植物物种多样性变化对热带雨林影响的遥感评估、遥感植被恢复力监测三方面出发开展相关工作。主要工作和成果包括:     

国务院组建自然资源部,国家测绘地理信息局不再保留

正根据第十三届全国人大一次会议通过的《国务院机构改革方案》,国务院组建自然资源部,国家测绘地理信息局不再保留。为统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题,实现山水林田湖草整体保护、系统修复、     

山水林田湖生命共同体生态保护和修复

中共中央、国务院颁布的《生态文明体制改革总体方案》提出了六大生态文明理念,其中之一就是“山水林田湖是一个生命共同体”理念.论文以系统科学和景观生态学为理论基础,探讨了“山水林田湖生命共同体”生态保护和修复的指导思想、目标、方法、技术和制度. “山水林田湖生命共同体”实质是土地/景观综合体, “山水林田湖是一个生命共同体”理念提出了两个指导思想—系统观和生命观;目标—提高以“命脉”为核心的生态景观服务功能;方法—景观方法和绿色基础设施建设;工程技术—生态景观化工程技术;制度—以土地使用者为主体的综合景观管理.     

基于大数据技术的自然资源数据快速更新体系研究

多源异构的自然资源数据具有显著的时空特性,传统的数据库难以解决这些数据的存储、管理和使用,时空大数据云平台提供了一种全新、有效的解决方案,利用Hyper-V技术搭建私有时空大数据云平台,提高了多源异构自然资源数据存储可靠性,时空大数据挖掘技术能够获取更多更有价值的信息,为山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理提供更有效的信息支撑。     

草地退化遥感监测研究进展

针对遥感技术已广泛应用于草地退化监测,但缺乏草地退化遥感监测的系统梳理问题,该文从草地退化的内涵、草地退化指标、草地退化遥感监测方法、草地退化分级标准4个方面对草地退化的遥感监测进行了分析总结,得出草地退化遥感监测的发展趋势:①应用高分辨率无人机和卫星高光谱遥感数据;②优化并选择合适的草地退化指标遥感监测模型;③跨学科确定草地退化阈值,开展草地相对退化评价;④结合实地观测数据,发挥遥感应用潜力;⑤开展草地退化预测,预警生态风险.     

通过信息化推进国土空间治理现代化

<正>国土是生存之本,发展之要,是生态文明建设的空间载体。建立统一的空间规划和空间用途管制,开展自然资源开发利用和生态修复保护是生态文明建设的重要内容。党的十九届三中全会通过《深化党和国家机构改革方案》确定组建自然资源部,明确其统一行使全民所有自然资源资产所有者职责,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题,实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。     

人机协同的自然资源要素智能提取方法

开展自然资源统一调查监测评价,准确掌握我国各类自然资源家底和变化情况,是科学编制国土空间规划,逐步实现山水林田湖草的整体保护、系统修复和综合治理,保障国家生态安全的基础支撑.目前,基于遥感影像的自然资源要素提取,主要依赖人机交互的目视解译与外业逐图斑核查的方法,劳动强度大、生产效率低、人为因素多,已不能适应自然资源全要素、全流程、全覆盖一体化调查监测的新要求.本文顺应人工智能协作方法智能化发展新方向,总结分析了深度学习智能提取研究进展及存在问题,以及人机协同发展新方向研究现状,从分析自然资源要素的特点出发,提出了"智能计算后台+智能引擎+人机交互前台"人机协同智能提取技术框架,阐述了需要攻克的关键技术及解决途径,探讨了人机协同智能提取云平台构建思路,以期为自然要素智能提取提供新一代人工智能方法及思路,提升自然资源要素提取的自动化与智能化水平.     

生态系统遥感：内涵与挑战

生态系统遥感以生态系统为对象,研究生态系统类型、格局、功能、服务及其过程的遥感解析方法,发展遥感驱动的生态系统服务评估方法,揭示贯穿在生态系统类型、格局、功能、服务中的深层次生态系统过程与隐性表现。新一代卫星和传感器为生态系统遥感提供了全新的数据源。生态系统类型和格局辨识能力还有待提高,从而对智能信息提取提出了更高的要求。生态系统功能监测方面还需要充分挖掘遥感数据的深层隐含特征,发展出一些易于处理且能够反映生态系统功能特征的新指标。生态系统服务评估方面仍需,发展遥感驱动的新的生态系统评估模型。与云平台的结合是生态系统遥感的未来发展方向,为全民参与生态环境保护及监督提供了契机,也可为重大工程的生态效应评估提供更丰富的数据支撑。     

航空航天遥感技术在国土空间生态修复中的应用研究

国土空间生态修复是机构改革赋予自然资源主管部门的重要职责.本文通过剖析目前国土空间生态修复项目存在的问题,提出解决措施及建议,并利用航空航天遥感技术,开展生态修复项目动态监测,定期获取项目范围内现势性高分辨率影像、天地一体全景、无人机视频等数据,形成监测成果,全面反映国土空间生态修复项目实施效果和进展程度,以期为自然资源管理提供决策支持.     

山水林田湖草自然资源遥感智能解译样本库建设研究

针对瞄准遥感智能解译样本稀缺这一基础性问题,本文研究涵盖山水林田湖草自然资源要素的遥感解译样本分类体系、采集与清洗、建库与利用方法,构建分布均匀、种类齐全、涵盖不同地物类型及观测尺度的遥感解译样本库,形成国产高分辨率卫星遥感信息提取与变化检测自动化、智能化业务支撑能力,服务自然资源监测监管及相关行业应用。     

森林地上生物量遥感反演方法综述

森林地上生物量反演对理解和监测生态系统及评估人类生产生活的影响有着重要作用,日益发展的遥感技术使全球及大区域的生物量估算成为可能。近年来,不同的遥感技术和反演方法被广泛用于估算森林生物量。本文首先总结了现有的全球及区域生物量产品及其不确定性,然后综述了3类方法在森林地上生物量遥感反演中的应用,即基于单源数据的参数化方法、基于多源数据的非参数化方法和基于机理模型的反演方法,阐述了各类反演方法的特点、优势及局限性。最后从机理模型研究、多源遥感数据协同、生物量季节变化研究和遥感数据源不断丰富4个方面对今后的生物量遥感反演研究进行了展望。     

基于遥感指数的生态变化评估——以常宁市为例

利用遥感技术进行区域生态变化评估,能够得到周期长、现时性强的结果。以常宁市为例,采用遥感生态指数方法来监测水土流失区的生态变化,选取1990年,2002年及2009年的Landsat TM遥感图像,分别提取绿度、湿度、热度和干度4个生态因子作为评估指标,结合主成分分析方法,定量、客观地评估研究区域20 a间生态变化。结果表明,遥感生态指数方法能够很好地评价水土流失区生态修复的效果,其中,遥感生态指数值上升了22.39%,生态为优良等级所占的面积比例先从1990年的13.086%下降到2002年的4.006%,再上升到了2009年16.699%,说明常宁市经过20 a的水土流失治理,该区域的生态质量先急剧下降再有了较大的改善。通过对常宁市调查分析,以植树造林和施工预防为主的措施对生态质量的改善有较好的效果。     

基于遥感生态指数的神府矿区生态环境评价

采用遥感技术对矿区生态环境进行监测与评价,对矿区生态环境的保护和可持续发展具有重要意义。本文首先提出了一种遥感生态指数（RSEI）改进方案,除了采用原模型的绿度指标、湿度指标、热度指标及干度指标4个生态指标外,引入植被净初级生产力（NPP）指标,并对矿区生态环境进行各单生态指标评价分析,然后采用改进后的遥感生态指数,对神府矿区2000—2016年的生态环境变化进行综合评价。评价结果表明,2000—2016年,神府矿区的遥感生态指数呈整体升高趋势,RSEI增幅约为0.1/10 a,大部分区域植被生产力逐渐增强,生态环境得到恢复,生态环境质量逐渐提升。     

森林地上生物量遥感估测研究进展

森林生物量是衡量生态系统生产力的重要指标,也是研究森林生态系统物质循环的重要基础,其估测方法可以分为传统地面实测法、遥感监测法和综合模型法.随着生物量估测从样地研究发展到区域应用,空间尺度的增大导致宏观资料和参数的获取存在很多困难.在深入分析目前应用遥感技术估算森林生物量的方法及原理基础上,系统评述了统计模型、物理模型...     

基于微服务架构的自然资源综合监测平台构建研究

为了解决“山水林田湖草”自然资源监测过程中的标准规范不统一、平台多源、数据共享交换难以及分析结果冲突等问题,迫切需要搭建一套自然资源综合监测平台,实现自然资源精细化、动态化以及智能化监测管理。本文利用GIS、GPS、云计算以及移动互联等技术,结合当前流行的微服务架构,梳理了自然资源从调查、规划实施、开发利用到保护修复的全周期监测体系,构建了自然资源监测大数据库,开发了自然资源综合监测平台,有效地提高了自然资源监测水平。     

数字遥感技术在土地利用动态监测中的应用概述

对数字遥感技术在土地利用动态监测中的应用进行了简单的论述,介绍了土地利用动态遥感监测的概念、方法、过程以及监测中存在的难点,如数据预处理、监测方法的选择等。强调了今后应加强数字遥感技术在资源和环境管理中的应用研究。