一城一北斗|北斗与遥感技术在自然资源综合监测监管中的集成应用

申报单位：广西壮族自治区自然资源调查监测院

联合申报单位：

主要完成人：王立娜、艾凯玲、盘贻阳、韦锡莉、李雄武、罗英兰

一、案例简介

为加快建立自然资源统一调查、评价、监测制度，推动广西自然资源治理体系和治理能力现代化，自2021年起，广西充分运用北斗高精度定位与遥感技术，构建“天空地人网”立体监测网，全面支撑广西自然资源综合监测监管工作的开展，以掌握全区自然资源的动态变化情况，服务自然资源管理。广西地处喀斯特地貌区，地形复杂且汛期高度集中，叠加自主卫星资源有限等因素，导致季度遥感影像数据获取面临多重瓶颈：一是有效拍摄窗口期短，卫星过境频次难以满足高频监测需求；二是地形遮蔽效应显著，引发影像几何畸变与阴影干扰，影响地表覆盖变化信息的自动化识别精度；三是复杂的地形及亚热带季风气候，导致了地类变化频繁且破碎，外业图斑分布零散不规则，给外业核查技术及定位精度带来了挑战。针对这些问题，广西依托北斗高精度定位及遥感技术，在卫星盲区时段启动无人机，对重点区域进行补充航拍，建立多源数据融合机制，缩短影像获取周期；建立了喀斯特地貌的无人机影像智能解译系统，提高了变化图斑的采集效率及准确率；自主研发“互联网＋”举证APP，集成北斗高精度定位技术，通过多频GNSS芯片调用北斗地基增强数据，实现软件RTK厘米级定位，快速生成高精度外业核查成果。

二、技术方案

1）关键技术体系架构组成：总体技术架构划分为五层，感知层，致力于构建“天空地人网”立体监测网；数据层，包括基础数据、17大专题监测数据和7大广西特色地类样本数据等；技术层，包括北斗高精度定位技术、遥感技术和各类监测预警分析模型等；功能层，通过构建综合监测监管平台，实现自然资源精细化管理；应用层，涵盖土地利用现状、耕地保护、矿产开发利用、执法监测等业务需求。

2）融合应用技术：北斗高精度定位技术，根据载波相位差测量、基准站辅助和实时差分校正等原理，引入差分技术和基准站数据，解算出高精度定位结果，实现定位与影像精准匹配、违法图斑精准举证及内外业监测数据匹配：并基于北斗短报文通信功能，协同广西调查云APP实现偏远地区外业调查举证数据的实时采集和回传；遥感技术，通过跨区域无人机遥感协同组网快速获取遥感影像，以北斗高精度坐标校正多源遥感数据几何误差，提高数据的精度和时空分辨率，叠加多期遥感影像开展自然资源动态监测；同时，通过自主研发多尺度特征融合算法，构建地类样本库，实现AI＋遥感影像智能解译，精准提取地类变化图斑。

3）规模部署方案：基于广西北斗三号导航基准站网，为遥感数据获取与处理、外业核查等工作提供精准的定位服务，实现全区北斗三号厘米级定位全覆盖；通过广西无人机联动服务平台实时调度全区超800架无人机，能快速获取优于0.2m分辨率影像。自然资源综合监测监管平台分为电脑端和移动端，数据库和应用服务器均部署于国土专网中，电脑端采用B／S架构，适用多场景业务需求；广西自然资源调查云App支持多终端适配，支持离线采集、轨迹记录和云端同步，加密传输＋分布式存储确保数据安全，数据量已达PB级。

4）运维管理设计：构建多级运维体系，自治区负责平台架构优化、数据统筹，市县保障区域系统运行，落实终端维护；建立设备巡检制度，定期校准北斗终端与遥感设备，从数据采集精度、传输时效性、解译准确率等维度，开展数据比对和功能测试；制定数据安全策略，采用加密传输、分层存储和双活容灾备份等策略，并对数据库进行访问权限管控，保障数据安全；搭建智能运维平台，实时监控服务器资源、设备状态、网络状态、应用性能等。

5）组建专业运维团队。确定团队角色与职责，开展定期培训，提升技术人员应急处置能力。

三、创新亮点

1）采用无人机任务协同监测及智能解译技术，提高获取及提取效率。充分应用北斗高精度定位技术，自主研发广西无人机应急联动平台，实现在线无人机的快速调度，2小时队伍到场、4小时数据回传，把应急测绘能力转化为自然资源动态监测能力，同时通过建立广西泛像控点库，实现内业正射影像快速生产。重点突破无人机影像智能解译关键技术，结合多期地物的光谱、纹理等特征，有效提高了变化图斑的采集效率及准确率。

2）构建三级联动协同机制与统一监管平台，实现精细化管理。依托自然资源综合监测监管平台，基于北斗高精度定位数据建立变化图斑与管理数据的空间联系。协同联动自治区、市、县三级，按I、II、III类分级组织实施图斑核查，通过平台实现任务智能派发、进度实时追踪、问题整改销号的闭环式管理。

3）研发外业调查APP，实现“一查多用、多查合一”。自主研发广西调查云APP，依托移动终端北斗高精度定位，运用差分算法动态修正定位误差，实现纯软件RTK网络高精度定位功能，并支持遥感影像底图加载、智能表单填报支持离线采集、轨迹记录与云端同步等功能。