申報單位：廣西壯族自治區(qū)自然資源調(diào)查監(jiān)測院

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：王立娜、艾凱玲、盤貽陽、韋錫莉、李雄武、羅英蘭

一、案例簡介

為加快建立自然資源統(tǒng)一調(diào)查、評價、監(jiān)測制度，推動廣西自然資源治理體系和治理能力現(xiàn)代化，自2021年起，廣西充分運用北斗高精度定位與遙感技術(shù)，構(gòu)建“天空地人網(wǎng)”立體監(jiān)測網(wǎng)，全面支撐廣西自然資源綜合監(jiān)測監(jiān)管工作的開展，以掌握全區(qū)自然資源的動態(tài)變化情況，服務(wù)自然資源管理。廣西地處喀斯特地貌區(qū)，地形復(fù)雜且汛期高度集中，疊加自主衛(wèi)星資源有限等因素，導(dǎo)致季度遙感影像數(shù)據(jù)獲取面臨多重瓶頸：一是有效拍攝窗口期短，衛(wèi)星過境頻次難以滿足高頻監(jiān)測需求；二是地形遮蔽效應(yīng)顯著，引發(fā)影像幾何畸變與陰影干擾，影響地表覆蓋變化信息的自動化識別精度；三是復(fù)雜的地形及亞熱帶季風(fēng)氣候，導(dǎo)致了地類變化頻繁且破碎，外業(yè)圖斑分布零散不規(guī)則，給外業(yè)核查技術(shù)及定位精度帶來了挑戰(zhàn)。針對這些問題，廣西依托北斗高精度定位及遙感技術(shù)，在衛(wèi)星盲區(qū)時段啟動無人機，對重點區(qū)域進行補充航拍，建立多源數(shù)據(jù)融合機制，縮短影像獲取周期；建立了喀斯特地貌的無人機影像智能解譯系統(tǒng)，提高了變化圖斑的采集效率及準確率；自主研發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)＋”舉證APP，集成北斗高精度定位技術(shù)，通過多頻GNSS芯片調(diào)用北斗地基增強數(shù)據(jù)，實現(xiàn)軟件RTK厘米級定位，快速生成高精度外業(yè)核查成果。

二、技術(shù)方案

1）關(guān)鍵技術(shù)體系架構(gòu)組成：總體技術(shù)架構(gòu)劃分為五層，感知層，致力于構(gòu)建“天空地人網(wǎng)”立體監(jiān)測網(wǎng)；數(shù)據(jù)層，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、17大專題監(jiān)測數(shù)據(jù)和7大廣西特色地類樣本數(shù)據(jù)等；技術(shù)層，包括北斗高精度定位技術(shù)、遙感技術(shù)和各類監(jiān)測預(yù)警分析模型等；功能層，通過構(gòu)建綜合監(jiān)測監(jiān)管平臺，實現(xiàn)自然資源精細化管理；應(yīng)用層，涵蓋土地利用現(xiàn)狀、耕地保護、礦產(chǎn)開發(fā)利用、執(zhí)法監(jiān)測等業(yè)務(wù)需求。

2）融合應(yīng)用技術(shù)：北斗高精度定位技術(shù)，根據(jù)載波相位差測量、基準站輔助和實時差分校正等原理，引入差分技術(shù)和基準站數(shù)據(jù)，解算出高精度定位結(jié)果，實現(xiàn)定位與影像精準匹配、違法圖斑精準舉證及內(nèi)外業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)匹配：并基于北斗短報文通信功能，協(xié)同廣西調(diào)查云APP實現(xiàn)偏遠地區(qū)外業(yè)調(diào)查舉證數(shù)據(jù)的實時采集和回傳；遙感技術(shù)，通過跨區(qū)域無人機遙感協(xié)同組網(wǎng)快速獲取遙感影像，以北斗高精度坐標校正多源遙感數(shù)據(jù)幾何誤差，提高數(shù)據(jù)的精度和時空分辨率，疊加多期遙感影像開展自然資源動態(tài)監(jiān)測；同時，通過自主研發(fā)多尺度特征融合算法，構(gòu)建地類樣本庫，實現(xiàn)AI＋遙感影像智能解譯，精準提取地類變化圖斑。

3）規(guī)模部署方案：基于廣西北斗三號導(dǎo)航基準站網(wǎng)，為遙感數(shù)據(jù)獲取與處理、外業(yè)核查等工作提供精準的定位服務(wù)，實現(xiàn)全區(qū)北斗三號厘米級定位全覆蓋；通過廣西無人機聯(lián)動服務(wù)平臺實時調(diào)度全區(qū)超800架無人機，能快速獲取優(yōu)于0.2m分辨率影像。自然資源綜合監(jiān)測監(jiān)管平臺分為電腦端和移動端，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用服務(wù)器均部署于國土專網(wǎng)中，電腦端采用B／S架構(gòu)，適用多場景業(yè)務(wù)需求；廣西自然資源調(diào)查云App支持多終端適配，支持離線采集、軌跡記錄和云端同步，加密傳輸＋分布式存儲確保數(shù)據(jù)安全，數(shù)據(jù)量已達PB級。

4）運維管理設(shè)計：構(gòu)建多級運維體系，自治區(qū)負責(zé)平臺架構(gòu)優(yōu)化、數(shù)據(jù)統(tǒng)籌，市縣保障區(qū)域系統(tǒng)運行，落實終端維護；建立設(shè)備巡檢制度，定期校準北斗終端與遙感設(shè)備，從數(shù)據(jù)采集精度、傳輸時效性、解譯準確率等維度，開展數(shù)據(jù)比對和功能測試；制定數(shù)據(jù)安全策略，采用加密傳輸、分層存儲和雙活容災(zāi)備份等策略，并對數(shù)據(jù)庫進行訪問權(quán)限管控，保障數(shù)據(jù)安全；搭建智能運維平臺，實時監(jiān)控服務(wù)器資源、設(shè)備狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、應(yīng)用性能等。

5）組建專業(yè)運維團隊。確定團隊角色與職責(zé)，開展定期培訓(xùn)，提升技術(shù)人員應(yīng)急處置能力。

三、創(chuàng)新亮點

1）采用無人機任務(wù)協(xié)同監(jiān)測及智能解譯技術(shù)，提高獲取及提取效率。充分應(yīng)用北斗高精度定位技術(shù)，自主研發(fā)廣西無人機應(yīng)急聯(lián)動平臺，實現(xiàn)在線無人機的快速調(diào)度，2小時隊伍到場、4小時數(shù)據(jù)回傳，把應(yīng)急測繪能力轉(zhuǎn)化為自然資源動態(tài)監(jiān)測能力，同時通過建立廣西泛像控點庫，實現(xiàn)內(nèi)業(yè)正射影像快速生產(chǎn)。重點突破無人機影像智能解譯關(guān)鍵技術(shù)，結(jié)合多期地物的光譜、紋理等特征，有效提高了變化圖斑的采集效率及準確率。

2）構(gòu)建三級聯(lián)動協(xié)同機制與統(tǒng)一監(jiān)管平臺，實現(xiàn)精細化管理。依托自然資源綜合監(jiān)測監(jiān)管平臺，基于北斗高精度定位數(shù)據(jù)建立變化圖斑與管理數(shù)據(jù)的空間聯(lián)系。協(xié)同聯(lián)動自治區(qū)、市、縣三級，按I、II、III類分級組織實施圖斑核查，通過平臺實現(xiàn)任務(wù)智能派發(fā)、進度實時追蹤、問題整改銷號的閉環(huán)式管理。

3）研發(fā)外業(yè)調(diào)查APP，實現(xiàn)“一查多用、多查合一”。自主研發(fā)廣西調(diào)查云APP，依托移動終端北斗高精度定位，運用差分算法動態(tài)修正定位誤差，實現(xiàn)純軟件RTK網(wǎng)絡(luò)高精度定位功能，并支持遙感影像底圖加載、智能表單填報支持離線采集、軌跡記錄與云端同步等功能。