王云帆
南京市金陵中学 江苏 南京 210005
摘要: 随着卫星遥感技术的快速发展，遥感成为自然资源管理不可或缺的手段。在介绍自然资源陆地卫星发展现状的基础上，综述了自然资源陆地卫星在全国国土调查、地理国情监测、国土空间规划、矿产资源开发与环境监测等自然资源调查监测中的应用，并提出了自然资源陆地卫星在自然资源调查监测中面临的挑战为自动智能遥感信息提取技术研究和卫星数据应用深度挖掘。
关键词：自然资源陆地卫星；自然资源调查监测；应用；挑战
The Status of Natural Resources land satellite and Its Application
Wang Yunfan
Nanjing Jinling High School
Abstract: With the rapid development of satellite remote sensing technology, remote sensing has become an indispensable means of natural resource management. Based on the introduction of development status of natural resources land satellites, the applications of natural resources land satellites in national land surveys, geographic and national conditions monitoring, land and space planning, mineral resource development and environmental monitoring and other natural resource surveys and monitoring applications are summarized . It is pointed out that the challenges of natural resources land satellite in natural resources survey and monitoring is the research of automatic intelligent remote sensing information extraction technology and the deep mining of natural resource land satellite data application.
Keywords: natural resources land satellite; natural resources survey and monitoring; application; challenge
引言
2018年3月，第十三届全国人民代表大会通过《国务院机构改革方案》，同意组建中华人民共和国自然资源部，自然资源部的成立旨在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（国务院机构，2018）。为贯彻落实党中央关于加强生态文明建设、推进绿色发展、加强自然资源保护的工作要求，履行“两统一”职责，需要开展自然资源动态监测，持续对山、水、林、田、湖、草等自然资源的发展及开发利用变化情况进行全面监管，揭示自然资源相互关系和演替规律，为科学编制国土空间规划、统一实施所有国土空间用途管制和生态保护修复提供技术支撑（尤淑撑等，2020）。
遥感，即“遥感的感知”，通过传感器远距离不接触物体，感知和观测目标地物，获取其性质、空间展布、类型以及数量的一门科学和技术（童庆禧等，2020）。卫星遥感技术具有宏观、直观、客观、快速、大范围、综合地进行动态观测能力，已成为一种周期性的快速了解区域自然资源演化的高新技术手段。通过卫星遥感技术对各类自然资源利用及变化状况开展持续监测，掌握自然资源现状及其动态变化规律是有效保护、管理自然资源的必要前提，因此，陆昊部长曾批示：“业务卫星及应用工作十分重要，是我部有效履行工作职责的重要技术支撑”。
1自然资源陆地卫星发展现状
目前，中国的卫星遥感正处于快速发展阶段。2011年12月22日，我国第一颗民用业务卫星资源一号02C在太原卫星发射中心成功发射，开创了卫星业务化应用的先河，十年来，我国陆地卫星遥感技术迅速发展，特别是党的十八大以来，通过空基规划、高分专项的全面实施，我国自然资源陆地卫星遥感技术突飞猛进、新型传感器不断涌现、各项观测指标大幅提升、应用水平不断升级，已成为推进国家治理体系和治理能力现代化的重要技术支撑。
2011年至今，由自然资源部牵头在轨运行的国产公益性遥感卫星（自然资源陆地卫星）达到15颗，覆盖可见光、近红外、热红外、微波等多种观测谱段，光谱分辨率最高5nm、多达300 多个波段，已经形成由资源系列向资源、高分系列卫星，由单一光学传感器向光学、高光谱、雷达等多传感器，由中分辨率向高中分辨率结合的全天时、全方位、立体化的对地观测体系转变（徐文等，2020）。
表1 自然资源陆地卫星（星座）基本情况一览表
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自然资源陆地卫星多星组合，各尽其能，为自然资源监测的重要数据源。根据自然资源陆地卫星传感器的特点主要分为光学遥感卫星、高光谱遥感卫星、微波遥感卫星。其中，光学遥感卫星形成了以高分辨率为主、多星搭配、持续稳定高效的光学（可见光）卫星观测能力，自然资源陆地卫星现状详见表1。高分系列、资源系列多星协同的卫星数据获取方式，可实现江苏省全省范围每季度一次的2m 中分辨率全覆盖，双月94.2%（云量≤5%）覆盖率，月度78.61%（云量≤5%）覆盖率的观测能力，对于突发事件关注区域还可多星联合“聚焦式”观测，形成即时观测能力。
2 自然资源调查监测应用
卫星遥感应用是自然资源治理体系和治理能力现代化的重要科技支撑。经过多年的发展，在自然资源调查监测领域，以服务自然资源部履行“两统一”职责为主线，坚持山水林田湖草是一个生命共同体的理念，我省已经初步建立一套自然资源陆地遥感监测体系和应用体系（图1），自然资源陆地卫星数据广泛应用于全国国土调查、地理国情监测、国土空间规划、矿产资源开发与环境监测等自然资源调查监测领域。
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图1 自然资源陆地卫星遥感应用体系
Figure 1 Remote sensing application system of natural resources land satellite
2.1调查监测方法
根据自然资源调查监测对象、范围与监测周期，挑选合适的自然资源陆地卫星影像数据。基于遥感影像处理平台，结合参考DOM与DEM数据，对原始影像进行正射校正、影像融合、镶嵌与裁切处理，为调查监测信息提取提供精确的数据支撑。利用人工智能、云计算等先进技术，对专题信息进行智能化提取，通过人机交互识别提高调查监测信息提取准确度，为自然资源调查监测提供高质量产品。基于移动GIS技术进行外业调查，验证监测结果可靠性与真实性。最后，通过综合统计分析自然资源的变化规律与时空分布特征，从数量-质量-生态的角度全面掌握自然资源本底、现状和变化趋势，为自然资源开发利用与保护修复提供决策参考。
2.2调查监测应用
2.2.1全国国土调查
2017年，国务院部署开展第三次全国国土调查，立足山水林田湖草为一个生命共同体的系统思维，全面细化和完善全国土地利用基础数据，摸清自然资源家底，为生态文明建设、统一确权登记、国土空间规划等工作提供保障。第三次全国国土调查将土地分为12个一级类，73个二级类，是一项以各类自然资源的分布、范围、面积、权属等为核心内容的自然资源基础调查，是对自然资源共性特征开展的调查（自然资源调查监测体系构建总体方案，2020）。全国第三次国土调查与统一时点更新调查优先使用高分二号与高分七号等优于1.0m的自然资源陆地卫星影像，以县为单位进行数据生产，基于卫遥感影像数据处理技术，制作各县正射影像图。然后，以正射影像图为工作底图，在“二调”和土地变更调查成果基础上，按照“三调”工作分类标准判读图斑地类，结合实地调查全面查清各个地类的分布及利用状况。通过综合分析各类自然资源分布特征与变化规律，为自然资源保护、利用与开发提供决策支持（黄露等，2020）。
2.2.2地理国情监测
地理国情监测是以满足地理国情监测、土地执法督察等需要，对地表自然资源、人文地理要素进行的全覆盖基础性、常规性监测。第一次全国地理国情普查完成后, 按照国务院对地理国情监测工作常态化的要求，从2016年开始，已连续四年开展了基础性地理国情监测。2019年实施的《基础性地理国情监测内容与指标》（GQJC 03-2019）将监测内容分为10个一级类、59个二级类、143个三级类，主要反映地表自然营造物和人工建造物的自然属性或状况，侧重于对土地自然属性的监测（厉芳婷等，2020）。地理国情监测时点为每年的6月30日，优先使用4-6月的高分二号与高分七号等优于1.0m的自然资源陆地卫星影像，若无适宜时相的优于1.0米的影像，则选用适宜时相的高分一号以及资源三号等优于2.0米的自然资源陆地卫星影像，并以分辨率较高的旧影像作为辅助（肖昶等，2019）。以前一年度的基础性监测成果数据作为监测本底，结合本年度遥感影像数据、第一次全国地理国情普查成果以及其他收集的监测数据，遵循“内业为主，外业为辅”原则，通过影像正射纠正、变化信息发现与提取、外业调查核查、内业编辑整理、质量控制、入库前检查和预处理等工作，形成现势性强、精度高、覆盖全的地理国情信息数据库，为各部门和地方政府提供地理国情信息决策支撑。
2.2.3国土空间规划
2016 年12 月，中共中央办公厅、国务院办公厅联合印发《省级空间规划试点方案》，按照“多规合一”要求，以主体功能区规划为基础统筹各类空间性规划，全面查清并分析国土空间本底条件，划定“三区三线”（城镇、农业、生态空间及生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界），统筹各类空间性规划，编制统一的省级空间规划（省级空间规划试点方案，2016）；自然资源陆地卫星影像从三个方面对国土空间规划提供服务保障：①服务于前期规划设计，自然资源陆地卫星数据为国土空间规划工作提供完整准确的国土空间现状数据，作为规划基础。②服务于中期监测预警，利用自然资源陆地卫星数据对地表覆盖变化、地形变化、生态特征参量变化进行监测，实现国土空间规划遥感动态感知及预测预警。③服务于后期综合分析评价，基于长时间序列的自然资源陆地卫星数据，从“数量-质量-生态”三个方面做时空演变趋势分析，对国土空间规划实施结果进行适宜性、综合性评估与评价。
2.2.4矿产资源开发与环境监测
2006年，自然资源部（原国土资源部）、中国地质调查局开始实施矿产资源开发与环境遥感监测工作，通过多年对矿山开发状况( 矿产资源勘查或开采点位置、开采方式、开发状态、越界开采等) 、矿山地质环境状况( 采场、矿山建筑、中转场地、固体废弃物、恢复治理、矿山开采引发的地质灾害等)、矿产资源规划状况（矿产资源规划区位置、范围、类型、规划区内在采矿山位置、用地面积） 进行持续遥感动态监测，为矿产资源监督管理提供了新的工作方式，为我国矿政管理、国土空间用途管制提供了基础数据和技术支撑（杨金中等，2017；方臣等，2019）。随着自然资源陆地卫星的数量的快速增加，为开展矿山动态监测提供了坚强的数据保障，高分五号高光谱数据主要用于矿山环境监测，优于2米的资源一号、资源三号、高分一号、高分六号、2米/8米卫星星座以及优于1米的高分二号和高分七号自然资源陆地卫星大大提高了矿产资源开发与环境监测的准确度和精度，高分系列、资源系列多星协助获取的高时间分辨率遥感数据大大提高了监测时效[陈玲等，2019]。
3 结论
自然资源陆地遥感卫星的快速发展为自然资源遥感监测提供了重要数据保障，人工智能、大数据和云计算等高新技术的应用为自然资源遥感监测提供了技术支撑。但机遇与挑战并存，自然资源陆地卫星数据怎样更全面精准地服务于自然资源监测也面临如下挑战：
（1）继续加强自动智能遥感信息提取技术研究。遥感技术与信息处理技术飞速发展，但精准的专题信息还需依靠人工目视解译提取，迫切需要自动化高精度遥感影像信息提取技术实现快速目标识别和信息提取，未来将继续探索人工智能在遥感数据的处理和分析，分类和识别方面的应用研究，使遥感应用更加智能化和智慧化。
（2）深度挖掘自然资源陆地卫星数据应用。加强卫星遥感与自然资源管理深度融合，充分发挥中分辨率时间优势、高空间分辨率精细识别优势和高光谱定量反演优势，深度挖掘自然资源陆地卫星数据应用，用好用足卫星数据，将监测服务对象多样化、监测信息多元化、监测周期多频化，实现自然资源数量、质量、生态一体化监测和山、水、林、田、湖、草集成化监测，为自然资源管理提供全天候、全方位和全流程的支撑保障服务。
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作者简介：王云帆，2003.01，女，一直学习探索卫星遥感发展和应用，E-mail:860072466@qq.com。