自然资源调查监测协同化数据获取技术研究

自然资源调查监测协同化数据获取技术研究

赵有芳

湖南地科院规划设计有限公司 410000

摘要：为解决自然资源调查监测环节存在的信息共享滞后、数据整合不足问题，规避由此引发的数据应用效能下降困境，保障自然资源配置管理质量的提升，文章展开了系统深入探究。先简要介绍自然资源调查监测协同数据获取需求及特征，然后介绍了协同数据获取平台设计环节需要用到的几类关键技术，最后梳理了平台架构及功能配置，从多元卫星数据协同获取板块、航空数据协同观测板块等归纳要点，希望能为技术的完善和发展提供借鉴。

关键词：自然资源；调查监测；协同化；数据获取技术

引言：近年来我国高度关注自然资源管理、应用问题，依托现代化技术展开调查监测，对象覆盖了山水湖林草沙冰等诸多类别，落实了全生命周期管理理念，为生态资源修复、国土用途管制等提供了依据、指明了方向。新时期自然资源调查监测工作面临的挑战更加多样，亟需引进现代化、协同化技术进行优化完善。

1自然资源调查监测协同化数据获取需求及特征分析

自然资源调查监测是一项动态化、综合化工作，既包含基础调查、常规监测，也包括针对于湿地、草原等的专项调查，以及用于灾害预警、防范的应急监测等。现阶段自然资源调查范围扩大、规模增大，数据获取特征呈现出以下几个趋势：（1）涉及要素更多，增添了诸多新型监测要素，比如违建信息、耕地非粮化信息等。（2）监测频次提升，单一年度监测模式逐渐减少，月清、季核模式增多。（3）转向定量定性综合分析，改变了单一化的定量分析模式，采用定量+定性思路，力图客观准确评价植被长势、水体污染程度等[1]，需要的信息体量更大。（4）转向三维立体监测，二维化监测方式逐渐被淘汰，海、陆、空集成立体化监测取而代之，需要借助协同化数据获取模式强化支撑。

2自然资源调查监测协同化数据获取关键技术探究

自然资源调查监测协同化进程中，所涉及的数据类型、内容是非常多样的，获取环节对技术先进性、可靠性要求极高，需要在当前技术的基础上积极创新、整合和优化，为协同目标的达成奠定基础。可用技术主要包含以下几种：（1）立体化遥感监测技术，要打破传统遥感技术功能单一、使用领域受限的困境，积极搭建天空、地面、海洋一体化遥感网络，其中融合Lidar（脉冲激光器）技术、SAR（合成孔径雷达卫星）技术、无人机大幅面、多光谱遥感技术等，获取数据的速度、质量均能得到显著提升。（2）高精尖监测装备整合技术，调查监测活动的开展离不开各种高性能装备仪器，协同化环节要积极推进装备整合技术的研发，以卫星通讯、网络通讯技术为依托，整合轻小型SAR装置、无人机高光谱仪装置等，达成厘米级识别精度要求。（3）众源数据协同获取技术，主要解决不同源头、格式数据的提取和分析难题，包含网络拓扑分析技术、地理建模分析技术、统计物理学分析技术等。

3自然资源调查监测协同化数据获取平台功能设计与实现

协同化数据获取理念的引进、落实目标主要在于提高自然资源调查监测效率，满足自然资源多要素、高精度的调查监测目标，全方位挖掘与自然资源相关的数据信息，因此协同化平台设计环节，务必要采用多维度、集成化理念，在遥感卫星网、地面实时采集网的基础上，融合海洋信息获取系统、航空多源感知网络等，确保数据获取效能。

3.1多元卫星数据协同获取功能设计

人造卫星系统具有强大的数据采集、监测功能，平台设计环节主要秉持星群协同理念，采用虚拟组网模式在卫星之间建立联系。自然资源调查监测环节，具体的数据获取要求是存在较大差异的，比如常规调查业务中，要求数据采集达到2m级精度，更新周期以月度为准，重点监测区域中，采集工作还需要达到1m级精度。再比如森林、湿地等调查环节，不仅要关注覆盖面积、覆盖属性信息，还需要收集森林土壤厚度、固碳量、固土量等信息。因此可以根据用途、场景等调整卫星数据获取周期，优化信息解译精度等，军民商卫星联合调度，可以最大限度满足信息协同获取安全性和可靠性。

3.2航空数据协同观测功能设计

航空数据协同获取过程中，面对的技术性难题是非常多样的，比如精度不足、时效性差等问题，严重影响着自然资源调查监测有效性。基于此，协同化平台设计过程中，融合了诸多新兴技术手段，比如平流层飞机驻留观测技术、无人机倾斜摄影技术等，前端数据采集装置融合了高光谱遥感技术、Lidar、SAR技术等，可以较好地保障监测精度和效率。在耕地调查项目中，主要借助系留气球平台获取影像，借助无人机设备等获取地形、坡度、边界信息。在湿地、森林等的调查项目中，主要借助航空+无人机组网模式进行数据获取，识别精度可以达到10～50cm[2]，获取对象包含景观信息、树木生长信息、地貌信息等。

3.3地面实时观测功能设计

在协同化数据获取平台之中，地面实时观测功能模块主要负责地表、地下自然资源的调查监测任务，采用车载测量、手持仪器调查等方式，对资源覆盖类型、属性，和开发利用现状进行梳理普查，借助互联网+技术、5G NR技术等，动态化传回数据内容，便捷化、全面化特征显著。耕地调查业务板块，还开通了图斑边界自动化调绘功能，秉持灵活化、实用化原则设计了地物补测功能，可以在车载+手持移动端技术的支撑下，实现图斑地类确认、信息标注等功能。对于湿地、水资源等调查任务来说，则要重点借助RTK无人机遥感技术，以及精准测高仪等装备进行监测。此外该模块还可以配置地下结构观测功能，借助高密度电阻力技术、电磁法技术等，对岩石、土质，甚至是微生物群落等进行详细分析。

3.4海洋信息协同获取功能设计

除航空、地面维度外，海洋信息同样是自然资源调查监测重要对象，调查信息与数据可以用于海洋权益维护，促成海洋生态环境的修复、海洋资源的配置应用。设计环节需要采用多元化、多维度的设计理念，借助卫星、无人机等现代化技术，搭建起功能更加完善和强大的立体化、动态化协同交互系统。其中海洋流域采用水下探测技术，搭配原位在线观测技术、水下视频技术形成实时画面数据收集平台，融合高精度地层剖面技术等，充实理论数据模型。海岸线、海岛，以及与海洋距离较近的滨海湿地等区域，则重点借助海洋监视卫星达成数据获取目标，搭配无人机获取技术消除监视盲区。对于海洋生态问题，则可以借助水色反演产品、原位监测技术等进行调查，通过调查船装备的配置，还能够对海洋矿产资源进行调查监测。

结论：综上所述，自然资源调查监测工作复杂性、艰巨性显著，现有的数据获取功能共享效率较为低下，很难为调查监测工作提供支撑。实践环节务必要给予充分重视，积极从协同化视角出发审视自然资源调查监测问题，引入立体化遥感网络、高精尖装备整合平台、众源数据协同获取技术等，提高协同获取能力和效率，逐步完善多元卫星数据协同获取功能、航空数据协同观测功能、地面实时观测功能等，为自然资源管理工作的开展提供支撑。

参考文献：

[1]蒲冠宇.浅谈人工智能时代自然资源调查监测技术的发展与挑战[J].科技与创新,2023(01):90-92+97.

[2]舒文强,肖邓,段松江.自然资源调查监测管理平台设计及实现[J].地理空间信息,2022,20(12):130-132+136.