为自然资源管理装上“智慧大脑”——湖南“空、天、地、网”自然资源综合监测体系探秘

2022-07-12 16:32:15 湖南省测绘地理信息学会 36

 “违法用地面积同比减少49.79%,违法占用耕地面积同比减少52.87%,农村建房占耕地数量同比减少70.85%。”这是湖南省2021年自然资源管理的一份成绩单,相关数据大幅下降的背后,是“智慧大脑”发挥了重要作用。


 作为全国自然资源调查监测技术体系构建试点省份,湖南集成应用卫星遥感、铁塔视频、无人机、地面调查等多元技术手段,以及大数据、人工智能、云计算等信息技术,以打造自然资源调查监测“智慧大脑”为抓手,构建了“空、天、地、网”一体化自然资源综合监测体系。从年度、季度到月度,湖南省自然资源厅推进调查监测工作向实时化升级,实现了自然资源调查监测全要素全天候动态感知、全链条全类型集成整合、全方位全领域智慧管理,构建起“横向到边、纵向到底”的多端应用互联系统,大幅提升了自然资源部门的治理能力和水平。

 

 湖南省自然资源厅厅长陈仲伯认为,自然资源监测是国家的重要感知体系,推进自然资源综合监测体系建设,是贯彻落实习近平生态文明思想,服务耕地保护、粮食安全的重要举措,今后,力度还要再加大,能力还要再提升。


“卫星云遥”

 

 身处科技飞速发展的新时代,效率是关键。湖南省自然资源厅研发了“卫星云遥”系统,旨在高效获取、处理并应用卫星影像。

 

 湖南省自然资源厅地理信息处处长罗虹介绍,“卫星云遥”系统有两个特点,一是快,二是全。该系统采用超级计算技术,打造了海量遥感数据在线实时处理链路,连接中国资源卫星应用中心、自然资源部国土卫星遥感应用中心以及商业卫星中心3条链路数据,从接收、正射处理到互联网服务资源发布仅需10分钟,大幅提升了湖南卫星遥感影像的服务能力。该系统构建了储存量巨大的省级卫星资源池,用户可根据业务类型、所需遥感影像数据精确度提出需求,随时调阅1999年~2020年的所有历史遥感影像数据。

 

 “‘卫星云遥’具备数据需求网上申报、数据自动传输、自动化快速生产和服务、遥感影像统筹全生命周期管理、多时相遥感在线云服务、自动变化检测和要素提取、卫星轨道预测和应急调度等功能,采用海量高分辨率地理空间数据高性能计算技术,解决了多源异构遥感目录归一化入库问题,打通了各大卫星运营商间的数据孤岛,实现海量高分辨率遥感大数据的一站式高效检索、计算、显示。”罗虹说。


 针对南方地区云雨天气多等特点,应用“卫星云遥”系统可有效利用湖南各地卫星影像数据获取的窗口期,采用卫星轨道预测、实时气象云图、协同任务规划、多星联合拍摄方式,对云雾覆盖地区利用SAR数据进行补充。目前已实现湖南省2米分辨率遥感影像月度最大化获取,1米分辨率遥感影像季度覆盖,0.5米分辨率遥感影像年度覆盖、重点地区半年度覆盖,以及洪涝灾害等应急场景对卫星遥感影像的需求,为全省开展自然资源综合监测奠定了基础。

 

“智多星”

 

 卫星拍摄是客观记录,而欲知变化如何,还需对比不同时期的遥感影像,生成变化图斑,才能知道变化在哪里、有多大。在湖南,只要在“智多星”系统中选择任意地点,点击鼠标,输入两份不同时期的遥感影像,系统便会自动显现变化区域并标记输出。


 湖南厅调查监测处处长张琳琳介绍,“智多星”是湖南厅组织省第二测绘院通过将“遥感科学+人工智能+业务规则”相结合,自主研发的变化图斑智能提取系统,实现了变化图斑位置的快速自动发现和部分典型地物类型自动识别。该系统构建起“影像预处理—智能提取—图斑筛查与分类—图斑边界半自动提取—统计分析”的变化图斑智能提取自动作业流水线,同时支持基于卫星遥感影像的变化图斑智能提取、基于卫星遥感影像的典型地物自动识别和基于铁塔视频数据的疑似违法行为识别,实现了基于遥感影像的建筑物、道路、水体、耕地、推土区等单地物的精准提取,改变了传统人工作业模式,降低了工作强度,提升了工作效率。

 

 “‘智多星’通过软件自动快速发现变化图斑位置,做到了‘定位’智能化;基于特定算法实现图斑边界的半自动快速精准勾绘,做到了‘定界’智能化;准确识别典型地物类型、土地利用性质,做到了‘定性’智能化。”张琳琳介绍道。

 

 “智多星”在湖南省自然资源遥感监测业务中实现了工程化应用。目前,该系统查全率超过80%,与自然资源部下发的变化图斑重叠率达到近100%,可在48小时内、72小时内分别完成2米分辨率、1米分辨率卫星影像变化图斑提取工作,工作效率比传统作业模式高出3倍以上。


“铁塔视频”

 

 湖南地处南方,多云多雨,卫星影像易受天气影响,导致覆盖率和清晰度不够。而铁塔视频具有“点多面广、站高望远”的优势,是犀利的“鹰眼”。


 为进一步提高监测的实时性、精准性,在常态化卫星监测基础上,湖南厅积极探索铁塔视频监测,于2021年12月与中国铁塔湖南分公司签订战略合作协议,并明确了“统一站点规划、统一监测内容、统一技术方法、统一系统平台、统一工作机制、统一整体推进”的工作原则。


 目前,湖南已完成长株潭绿心区和20个先行县近2000个铁塔视频摄像头的安装,每个摄像头可视半径达2公里以上,实现了绿心区全覆盖,先行县集中连片耕地覆盖率达到90%以上。计划到明年年底前,全省集中连片耕地、矿区、园区等重点区域覆盖率达到90%以上,基本建成“空、天、地、网”一体化综合监测体系。


 围绕铁塔视频监测“看得清、识别快、能预警、全处理”的目标,湖南厅组织相关技术单位开展了视频图像处理、智能抓取、智能定位等相关技术攻关,已实现对与疑似违法行为密切相关的工程机械、推填土区等目标的自动识别并提取其空间坐标信息,以及与卫星影像的全面融合。


 今年上半年,通过铁塔视频监测,湖南省共发现违法用地、耕地“非农化”等各类违法违规问题线索300多起,由于发现早、处置快,绝大部分问题都得到了及时处置,大大降低了执法难度和成本。


“图斑快递”

 

 “您好!2022年3月卫星监测发现湖南省益阳市某区某镇某村存在疑似变化图斑2个,请于5日内点击下方链接查看详情并完成现场核实反馈。”如今,卫星监测推送重要信息核实反馈工作,已在益阳市全面铺开。

 

 “图斑快递”系统是湖南构建的多级协同自然资源监管新模式,具备短信发送、图斑推送、实地拍照、信息反馈、实时统计、人员管理等功能,实现了短信、微信和地理信息集成。用户无需安装手机 App,可直接点击短信中的链接地址进入图斑,所有信息反馈均可在小程序内一站式完成,与面向专业技术人员的“国土调查云”相比,使用门槛降低。

 

 “该系统将卫星监测发现的疑似变化图斑信息第一时间以短信形式推送至乡(镇)、村负责人手机上,由相关负责人完成图斑信息查看、现场核实拍照与反馈,做到了图斑推送及时精准、信息查看清晰明了、核实反馈简单方便,可将疑似违法行为发现在初始、制止在萌芽,总体上实现了‘一升、一降、一新’。”张琳琳说。

 

 “一升”,即图斑推送时效性大幅提升。以前,卫星监测提取变化图斑后,还有外业举证、任务清单制作等环节,需一个月左右才能将任务清单下发至市、县政府和自然资源部门,两个月左右图斑才能推送到乡(镇)、村。现在通过该系统,推送图斑到乡(镇)、村的时间提前了30天~40天。

 “一降”,即应用该系统,有助于基层及时发现问题,降低工作成本和整改难度,实现土地违法行为“早发现、早预警、早制止”,大幅减轻了基层自然资源部门的工作压力。

 “一新”,即开启了基层及时制止整改违法用地行为新模式,是湖南厅落实《湖南省实施〈中华人民共和国土地管理法〉办法》的创新举措。


 目前,通过全面、精准、高效的监测,湖南织密了自然资源监测监管体系,为全省自然资源管理提供了强有力支撑。一方面,对破坏自然生态、违法占用损毁耕地等违法行为形成了强大震慑,使自然资源违法态势得到有效遏制,管理秩序持续向好。另一方面,有力支撑了生态文明建设。湖南对洞庭湖、浏阳河和澧水流域等区域,按季度对圈占、围垦、采砂、堆放、建设等破坏河湖防洪安全和生态安全行为开展监测,切实发挥卫星监测在河长制工作中的监督作用;对长株潭生态绿心区新增建设、规划管控、生态环境、林业生产等开展监测,助推其高效用地、合理建设、绿色发展。此外,对全省水稻种植面积等开展专项监测,为省委、省政府及时掌握农作物种植情况和财政部门发放种粮补助等提供依据。

 

 湖南省自然资源厅副厅长谢文表示,自然资源综合监测在自然资源管理中的基础性、保障性、引领性作用日益凸显,下一步将围绕“两统一”核心职责,紧盯行业前沿,大力推进技术创新,努力拓展服务应用,助力自然资源调查监测事业高质量发展。


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