淺談自然資源衛星應用技術現狀與發展

梁 思，厲芳婷，謝寶發，張 霞

（1. 湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；2. 湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074；3.中能智新科技產業發展有限公司，北京 100011）

近年來，通過建設部署，部省衛星應用技術體系初步建成，自然資源省級衛星應用技術中心（以下簡稱省衛星中心）已進入密集建設期。省衛星中心的主要工作已從如何建設起來轉變為如何建設好、發展好。隨著高分九號02星和各種商業衛星的成功發射，“全民航天”時代已然到來，衛星應用進入飛速發展期。如何抓住這一黃金建設期，建設好省衛星中心，實現持續發展、全面提升，亦是當前必須深入思考和積極探索的問題。

1 現狀分析

1.1 衛星遙感的重要支撐作用

作為支撐自然資源管理事業的高科技手段，衛星遙感技術圍繞“兩統一”職責，數據保障能力全面提升，遙感監測服務更加有力，省級應用成效持續放大，“千里眼”助力自然資源管理水平走向現代化、精細化[1]。

1）國產自然資源衛星觀測應用體系逐步完善。針對山水林田湖草等自然資源要素的不同特點，國產衛星觀測應用體系逐步完善，構建了種類齊全、功能互補、尺度完整的衛星觀測體系，空間分辨率、光譜分辨率、時間分辨率得到跨越式提升。陸地遙感衛星已經具備全色、多光譜、高光譜、紅外、合成孔徑雷達、視頻和夜光等多種觀測能力，構建了包括資源、高分、環境/實踐和小衛星在內的4個對地遙感觀測衛星系 列[2]。在海洋衛星方面，形成以海洋一號衛星、海洋 二號衛星和高分三號衛星為代表的海洋水色、海洋動力環境以及海洋監視監測系列衛星。

2）衛星遙感應用服務拓展深化。目前，海量國產衛星數據主要應用于第三次國土調查、常態化地理國情監測、土地礦山環境遙感監測、國土資源調查監測、海洋資源管理、國土空間規劃、自然資源管理信息化以及智慧城市建設等自然資源主責主業，初步構建了衛星遙感應用體系。在支撐自然資源主責主業的基礎上，衛星遙感積極服務于“一帶一路”倡議、京津冀協同發展、長江經濟帶等國家重大項目實施和生態文明建設，為國家和政府部門提供了科學的宏觀輔助決策信息。遙感技術與人工智能、大數據、云計算等新技術的結合，推動衛星遙感從專業應用深化、拓展到典型行業應用。近年來衛星遙感的典型行業應用如表1所示。

表1 衛星遙感的典型行業應用

1.2 31個省衛星中心建設情況

作為衛星遙感應用承上啟下的關鍵一環，省衛星中心建設如火如荼。自2018年3月首批省衛星中心（湖南省、湖北省、浙江省）獲自然資源部批復建設以來，截至目前已有包括11個沿海省在內的31個省建立了自然資源省衛星中心，為部省協同、統籌推動構建資源共享、務實管用的自然資源衛星技術體系，不斷提升衛星遙感技術和服務應用水平奠定了基礎。隨著部省兩級衛星應用技術體系的逐步貫通，省衛星中心正成為釋放國產衛星應用效能的放大器。

省衛星中心已進入密集建設期，在影像整合、應用服務、應用研發等能力建設方面取得了一定的成果。湖南、江蘇等省衛星中心在探索建立貫通部、省、市、縣（鄉）的衛星應用技術體系上走在了前列，目前湖南省已完成全省十幾個地州市級節點的開通工作；江蘇省已與多個市縣自然資源主管部門簽訂了衛星應用節點戰略合作協議[9]。在產品生產方面，廣東省衛星中心開發了多源遙感影像處理系統（MIP），每日處理衛星影像產品不低于50景，1 d可快速處理近10 000 km2的衛星影像（m級），并初步形成基于人工智能和深度學習的衛星遙感識別能力，實現了影像智能解譯和變化檢測[10]。河北、湖北等省衛星中心充分發揮“邊建設、邊應用、邊見效”的建設特色，在自然資源主體業務應用中起到了重要的支撐作用，河北省在“雄安新區土地利用多要素遙感監測技術研究”、“2018年河北省海洋環境遙感監測”、“河北省山水林田湖草生態保護修復工程遙感監測”等多個重大項目中累計遙感監測面積達200余km2；湖北省在對接“智慧國土·國土資源云”的基礎上，利用衛星數據制作了長江中游流域（湖北）影像地圖，為長江經濟帶和長江中游城市群戰略實施提供了國土空間規劃布局依據[11]。

2 當前省衛星中心的主要任務

2.1 衛星遙感數據統籌共享能力建設

建立全省遙感影像統籌管理工作機制，以部衛星中心推送的高分、資源系列公益衛星和國內自主研發的北京二號衛星星座數據為主，整合具有自主優勢和更高分辨率的商業衛星數據，逐步形成全省自然資源遙感衛星數據統籌能力，實現全省自然資源管理重點項目和重大任務的影像統籌保障，形成面向全省自然資源系統遙感應用需求的年度統籌、需求上報、需求評估能力。

建立滿足標準規范和管理需求的衛星遙感產品體系，融合構建具備全省統一的空間基準、精度和分類標準的衛星遙感應用數據庫。面向自然資源衛星觀測體系發展規劃，充分利用現有基礎條件，建立業務流程清晰、標準規范配套，集需求統籌、任務規劃、數據采集、產品加工、業務應用、數據分發和共享服務于一體的省衛星中心系統支撐平臺，實現衛星數據采集任務及時有效地“上行”至部級中心和采集數據“下行”至業務應用系統的全面管理。

2.2 衛星遙感技術應用能力建設

1）加強應用研發，創新驅動提升應用服務能力。深入開展遙感影像獲取、高速處理技術以及衛星遙感應用關鍵技術的創新研究，充分利用現代信息技術，加強遙感應用與云計算、大數據、人工智能等前沿技術的交叉融合，提升新型應用產品、專題產品研發能力和衛星遙感關鍵技術創新研究，全面支撐服務全省遙感數據、產品、應用和服務的需求，把衛星中心建設成為全省遙感技術應用的主力軍。

2）明確目標任務，拓展應用服務領域。依托省衛星中心，采用按需共享、技術下沉等手段，自主開展市、縣（鄉）級節點建設工作，核心是開展衛星應用產品在本區域內的應用，構建橫向到邊、縱向到底的部、省、市、縣（鄉）一體化衛星應用技術體系。按照“以建促用、以用帶建、聯動推進”的原則有序開展建設，具備即時和按需共享能力，達到部、省、市、縣（鄉）自然資源系統間的互聯、互通、互動，橫向上實現與省政府、省自然資源主管部門的信息融合，為全省自然資源工作提供精準服務；縱向上實現與市、縣（鄉）政府，市、縣（鄉）自然資源主管部門的資源融合與系統共享，夯實全省自然資源信息化基礎，形成上下聯動、信息暢通、支撐有力的省自然資源工作新局面。

3 發展思路和方法

3.1 強化省衛星中心的總體牽引帶動作用

省衛星中心的定位是支持本省自然資源主體業務的重要的技術支撐單位，是省級最權威的影像數據和標準遙感產品最集中的機構。以省級自然資源主管部門為依托，充分發揮省衛星中心在部、省、市、縣（鄉）自然資源衛星應用技術體系的中心樞紐作用，積極主動對接省委省政府中心工作需求，對接自然資源管理的核心業務需求，對接其他相關廳局工作需求；開展部省衛星遙感協同應用，推進各省衛星中心間的共建共享、互聯互通；加強與各聯合建設單位的聯絡溝通，聯合開展衛星遙感應用研究和項目合作，把衛星中心建設成為全省遙感技術應用的主力軍。

3.2 立足于新型基礎測繪體系建設的戰略部署

2015年6月國務院批復同意《全國基礎測繪中長期規劃綱要（2015－2030年）》后，“在2030年前全面建成‘全球覆蓋、海陸兼顧、聯動更新、按需服務、開放共享’的新型基礎測繪體系”的戰略部署便正式提上日程。自武漢市被確定為全國首個新型基礎測繪體系建設試點城市后，其他省級和地市級試點工作陸續開展，總體上仍處于探索建設階段。

省衛星中心以此為契機，以新的產品體系、技術體系和生產應用體系為切入點，加強衛星遙感技術與5G、互聯網、大數據、人工智能、物聯網、云計算、區塊鏈等高新技術[12]的深度融合，深入探索新型基礎測繪產品、技術、服務、標準體系的轉型升級，以創促建、以創提質，扎實開展衛星中心建設工作，提升核心競爭力。例如，湖北省衛星中心開展的“湖北省自然資源三維可視化研究”項目就是一個很好的嘗試，通過融合地理信息數據和自然資源數據等多源時空數據，綜合利用GIS、數據庫、新型三維空間數據技術、虛擬仿真、海量數據管理等技術開發三維展示平臺以及典型應用案例分析，模擬自然資源在地理空間下的真實情況，為自然資源三維空間一體化管理、精細化管理、科學化決策、現代化規劃、立體化利用提供有力的基底數據和技術支持。

3.3 強化地理信息服務支撐自然資源管理

自然資源衛星觀測體系的建設目標是全球、全天候、全天時、全要素、全尺度[13]。省衛星中心是自然資源衛星應用技術體系的重要組成部分，結合自然資源管理的新需求，以“兩統一”職責為指導，充分釋放機構改革、衛星遙感技術進步的紅利，將測繪地理信息工作深度融入自然資源工作大局。當前自然資源管理的維度升級，對基礎地理信息的產品形式、信息平臺、應用服務模式等提出了更高的要求，需從以下方面重點開展工作：①豐富地理信息資源，統籌基礎地理信息數據、山水林田湖草全時空全要素自然資源數據和專題數據，升級擴展數據模型，進行融合建庫；②構建自然資源地理信息服務云平臺，通過云平臺實現資源整合、成果共享和協同服務，利用“云上智治”服務于自然資源主體業務；③加強技術創新，拓展測繪地理信息服務模式，結合國家重大戰略部署，開展典型案例應用。省衛星中心總體架構如圖1所示。

圖1 省衛星中心總體架構圖

3.4 堅持創新驅動，拓展衛星應用領域

5G/6G時代的到來[14]，萬物互聯，無論是政府部門、各行各業還是社會大眾，對信息的需求不斷增大，特別是速度和內容方面的要求尤為突出。省衛星中心應抓住時代發展契機，基于已有的人才、成果資源優勢，努力將基礎能力轉換為服務能力，有效地投入到政府部門科學管理、行業應用和社會大眾日常生活中。

強化高層次創新人才梯隊的績效激勵，加大對領銜創新任務科研人員的激勵。鼓勵人才科研創新、應用創新，針對新型遙感衛星技術研究、在自然資源管理整體布局中的定位研究、社會化需求分析研究、突發社會事件應用策略研究等新方向做好科研課題立項、科技創新等工作，全面提升技術服務能力。

目前“十四五”規劃編制工作已啟動，省衛星中心應把握機構改革重組發展機遇，結合自身優勢和本地需求，基于自然資源領域陸海統籌、部省協同、輻射市縣的衛星觀測應用體系，加快自然資源陸、海觀測衛星數據和應用技術的推廣，全面提升行業衛星遙感技術和應用服務水平，有效支撐自然資源監管主責主業，積極深化服務于各級地方政府和經濟社會發展，向社會公眾提供更加優質的衛星遙感應用產品服務。