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摘要:以自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心建設(shè)為背景，分析了省級(jí)衛(wèi)星中心的建設(shè)意義與目標(biāo)，闡釋了應(yīng)用服務(wù)整體架構(gòu)，構(gòu)建了自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系，探索了應(yīng)用服務(wù)模式。

關(guān)鍵詞:自然資源;衛(wèi)星中心;應(yīng)用服務(wù);技術(shù)體系

0引言

機(jī)構(gòu)改革和職能調(diào)整賦予了自然資源管理部門更多的使命和責(zé)任，切實(shí)履行“兩統(tǒng)一”職責(zé)，需要更全面的技術(shù)手段做支撐。衛(wèi)星遙感應(yīng)用技術(shù)能夠客觀反映山水林田湖草的準(zhǔn)確位置、分布范圍、面積大小、變化情況等真實(shí)信息，通過數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、智能化等手段對(duì)自然資源分布及變化情況進(jìn)行展示、分析、評(píng)價(jià)和統(tǒng)計(jì)。［1］2019年12月，自然資源部下達(dá)《自然資源部辦公廳關(guān)于同意建設(shè)天津等10個(gè)自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心的函》(自然資辦函〔2019〕2334號(hào))［2］，同意建設(shè)自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心，衛(wèi)星遙感在安徽省自然資源領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入了新時(shí)期。本文以自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心建設(shè)為背景，探索在省級(jí)中心框架下自然資源衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系的建設(shè)與應(yīng)用，為全國(guó)范圍內(nèi)省級(jí)衛(wèi)星中心建設(shè)提供一定參考。

1自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心

1．1建設(shè)意義

衛(wèi)星遙感應(yīng)用技術(shù)能夠針對(duì)山水林田湖草等自然資源觀測(cè)要素的不同特點(diǎn)，形成全覆蓋、全天候、全要素、全方位的遙感信息獲取能力，對(duì)提升省級(jí)自然資源管理水平，支撐省域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展有著重要的意義。自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心可以極大地提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取和應(yīng)用服務(wù)能力［3］，為國(guó)土空間規(guī)劃編制提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為生態(tài)紅線評(píng)估和劃定工作提供決策參考，為自然資源資源調(diào)查、利用評(píng)價(jià)、確權(quán)登記等工作提供資料來源，為土地、礦產(chǎn)、林業(yè)等執(zhí)法監(jiān)督檢查提供影像依據(jù)，為數(shù)字中國(guó)建設(shè)、地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、國(guó)土空間規(guī)劃編制提供工作底圖，為國(guó)土空間用途管制、自然資源資產(chǎn)精準(zhǔn)管護(hù)、國(guó)土空間生態(tài)修復(fù)和治理、地質(zhì)災(zāi)害防治預(yù)警提供動(dòng)態(tài)信息［4］。

1．2建設(shè)目標(biāo)

自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心是國(guó)家自然資源衛(wèi)星應(yīng)用體系中心的省級(jí)節(jié)點(diǎn)，建設(shè)應(yīng)以應(yīng)用為核心，以服務(wù)為導(dǎo)向，秉承“資源共享、務(wù)實(shí)管用”原則［5］，集數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品生產(chǎn)、主業(yè)應(yīng)用和應(yīng)用服務(wù)于一體，積極推進(jìn)衛(wèi)星應(yīng)用融入自然資源調(diào)查、監(jiān)測(cè)、監(jiān)管、評(píng)估、決策等主責(zé)主業(yè)，著力提高衛(wèi)星遙感服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展管理的應(yīng)用水平，向社會(huì)公眾提供更加優(yōu)質(zhì)的衛(wèi)星遙感應(yīng)用產(chǎn)品服務(wù)。圍繞數(shù)據(jù)、產(chǎn)品、應(yīng)用和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星應(yīng)用的產(chǎn)品服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)服務(wù)精準(zhǔn)化、綜合服務(wù)平臺(tái)化，服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)，支撐區(qū)域重大發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。以自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心為例，具體建設(shè)目標(biāo)包括影像整合能力、應(yīng)用服務(wù)能力和應(yīng)用研發(fā)能力三大部分。1．2．1影像整合能力。建立面向國(guó)土、地礦、測(cè)繪、林業(yè)等自然資源領(lǐng)域以及其他行業(yè)的影像需求統(tǒng)籌機(jī)制，形成與省級(jí)應(yīng)用需求相匹配的影像數(shù)據(jù)和各級(jí)產(chǎn)品的接收和管理能力，整合構(gòu)建省級(jí)衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)。1．2．2應(yīng)用服務(wù)能力。以應(yīng)用為導(dǎo)向，提高面向自然資源主責(zé)主業(yè)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)能力，建設(shè)與維護(hù)衛(wèi)星遙感應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。健全共享和應(yīng)用服務(wù)機(jī)制，形成貫通部、省、市、縣(鄉(xiāng))的自然資源衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系，培養(yǎng)一支結(jié)構(gòu)合理、人員穩(wěn)定、經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)力雄厚的衛(wèi)星應(yīng)用與服務(wù)專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍。1．2．3應(yīng)用研發(fā)能力。提升高光譜、雷達(dá)等新型應(yīng)用產(chǎn)品和專題應(yīng)用產(chǎn)品的研發(fā)水平，探索深度學(xué)習(xí)、智能提取等新技術(shù)在衛(wèi)星遙感中的應(yīng)用，推動(dòng)應(yīng)用服務(wù)模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，具備承擔(dān)省、部級(jí)衛(wèi)星遙感技術(shù)創(chuàng)新課題研究的能力。

2省級(jí)自然資源衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系

省級(jí)自然資源衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心，除了提供豐富的數(shù)據(jù)共享服務(wù)外，更重要的是要提供應(yīng)用技術(shù)服務(wù)保障。本文以自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用中心為例，詳細(xì)闡述省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系的組成結(jié)構(gòu)和工程實(shí)踐。

2．1整體技術(shù)架構(gòu)

省級(jí)自然資源衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系由網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)運(yùn)行支撐層以及業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)層四部分組成(如圖1所示)。網(wǎng)絡(luò)層包括涉密網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及由計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)安全等設(shè)備組成的公有云基礎(chǔ)設(shè)施，支撐影像數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、加工、管理、服務(wù)等業(yè)務(wù)的運(yùn)行。數(shù)據(jù)層是所有業(yè)務(wù)運(yùn)行的基礎(chǔ)，為所有業(yè)務(wù)提供穩(wěn)定的輸入和輸出，數(shù)據(jù)層包含本系統(tǒng)所需要的所有數(shù)據(jù)，包括影像數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等。運(yùn)行支撐層由數(shù)據(jù)服務(wù)、基礎(chǔ)服務(wù)、接口服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)等組成，支持各種方式的業(yè)務(wù)應(yīng)用。系統(tǒng)軟件層是整個(gè)系統(tǒng)對(duì)外提供服務(wù)和交互的出口，包括影像數(shù)據(jù)接收與管理平臺(tái)、衛(wèi)星影像應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)高性能處理系統(tǒng)、遙感影像共享服務(wù)系統(tǒng)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺(tái)等。通過這些系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)在需求征集、數(shù)據(jù)接收、生產(chǎn)、應(yīng)用以及技術(shù)研發(fā)等方面的統(tǒng)籌管理。

2．2網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

建立支撐省級(jí)衛(wèi)星遙感應(yīng)用服務(wù)體系的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行環(huán)境，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)、安全系統(tǒng)等?；诖髷?shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，積極推進(jìn)集需求、數(shù)據(jù)、知識(shí)和智能驅(qū)動(dòng)為一體的遙感影像智能服務(wù)體系建設(shè)，不斷提升數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)生產(chǎn)、影像解譯等方面的能力和效率。采用最新的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，滿足多節(jié)點(diǎn)大塊數(shù)據(jù)讀寫的性能要求，保障文件系統(tǒng)業(yè)務(wù)的流暢性，兼具可靠性和可擴(kuò)展性。面向虛擬化平臺(tái)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境，除了可以對(duì)接私有云平臺(tái)的文件系統(tǒng)，還具備無縫對(duì)接公有云平臺(tái)，承載大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)等其他各類新業(yè)務(wù)系統(tǒng)與應(yīng)用的能力?？v向通過自然資源業(yè)務(wù)網(wǎng)或者互聯(lián)網(wǎng)接收自然資源部提供的各類數(shù)據(jù)，橫向通過互聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保、農(nóng)業(yè)、水利等相關(guān)部門實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通。在衛(wèi)星中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中設(shè)立數(shù)據(jù)推送區(qū)、生產(chǎn)區(qū)和共享服務(wù)區(qū)，滿足對(duì)各類遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、處理、存儲(chǔ)、共享需求。數(shù)據(jù)推送區(qū)部署自然資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)云服務(wù)平臺(tái)，負(fù)責(zé)接收來自自然資源部的遙感衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)以及向市、縣(鄉(xiāng))中心和行業(yè)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)推送的非涉密遙感影像數(shù)據(jù)及產(chǎn)品。數(shù)據(jù)生產(chǎn)加工區(qū)部署衛(wèi)星影像應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、遙感數(shù)據(jù)高性能處理系統(tǒng)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)平臺(tái)相關(guān)的軟硬件設(shè)備，此區(qū)域?yàn)樯婷芫W(wǎng)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)遙感影像數(shù)據(jù)的處理、生產(chǎn)、加工。對(duì)外服務(wù)區(qū)部署遙感影像共享服務(wù)系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)分別對(duì)外提供遙感影像查詢服務(wù)和非涉密遙感影像數(shù)據(jù)服務(wù)。

2．3衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)

建立統(tǒng)一空間基準(zhǔn)、精度和分類標(biāo)準(zhǔn)的省級(jí)衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，并按照產(chǎn)品類型分類、分級(jí)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范化、數(shù)據(jù)查詢高效化、數(shù)據(jù)使用便捷化［6］。同時(shí)，建立數(shù)據(jù)更新機(jī)制，接入其他政府部門共享數(shù)據(jù)庫(kù)，持續(xù)豐富基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。全面梳理各類遙感影像和自然資源空間數(shù)據(jù)資源，按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和分類，以近5年來的優(yōu)于2．5m的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)及其元數(shù)據(jù)作為本底數(shù)據(jù)庫(kù)，納入全區(qū)土地資源、地質(zhì)礦產(chǎn)、林草等多比例尺自然資源調(diào)查監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于全區(qū)遙感監(jiān)測(cè)的專題數(shù)據(jù)庫(kù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、應(yīng)急管理遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及控制點(diǎn)成果庫(kù)、數(shù)字高程模型成果庫(kù)，形成數(shù)據(jù)內(nèi)容全面、分類合理、應(yīng)用廣泛的全省衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)。衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)組成見表1。影像本底數(shù)據(jù)庫(kù)是衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)，可以劃分為原始影像數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)和專題影像數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)獨(dú)立的子數(shù)據(jù)庫(kù)。原始影像數(shù)據(jù)庫(kù)采用文件形式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)服務(wù)器。在物理設(shè)備上，根據(jù)影像區(qū)域、傳感器類型、采集日期構(gòu)建三級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)，根據(jù)原始影像的元數(shù)據(jù)信息將原始影像文件自動(dòng)存入相應(yīng)的目錄中。產(chǎn)品/專題影像數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)原始影像數(shù)據(jù)經(jīng)處理后形成的各級(jí)產(chǎn)品成果，以景為單位的多傳感器數(shù)據(jù)和以圖幅為單位的影像數(shù)據(jù)。在物理設(shè)備上，根據(jù)產(chǎn)品名稱、制作日期和覆蓋區(qū)域構(gòu)建三級(jí)文件目錄結(jié)構(gòu)，根據(jù)產(chǎn)品影像的元數(shù)據(jù)信息將產(chǎn)品影像文件自動(dòng)存入相應(yīng)的目錄中。對(duì)于不同的產(chǎn)品項(xiàng)目，分別創(chuàng)建以景為單位和以圖幅為單位的影像數(shù)據(jù)鑲嵌數(shù)據(jù)集，以實(shí)現(xiàn)快速檢索。

2．4業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)

影像數(shù)據(jù)接收與管理系統(tǒng)是在現(xiàn)有數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)建庫(kù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行整合、優(yōu)化、升級(jí)而成，具備支撐影像數(shù)據(jù)和各級(jí)產(chǎn)品的接收和管理能力，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、產(chǎn)品與自然資源主體管理業(yè)務(wù)的統(tǒng)籌管理和整合融合。衛(wèi)星影像應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)多源異構(gòu)遙感影像數(shù)據(jù)和產(chǎn)品實(shí)施統(tǒng)一管理，向其他系統(tǒng)提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一訪問服務(wù)。對(duì)海量衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品、增值產(chǎn)品、專題產(chǎn)品及其他產(chǎn)品進(jìn)行分類分級(jí)存儲(chǔ)和高效管理，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)和產(chǎn)品的歸檔、查詢、統(tǒng)計(jì)、維護(hù)和可視化展示等，滿足對(duì)多源、多尺度、海量衛(wèi)星遙感空間大數(shù)據(jù)的管理需求。應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。遙感數(shù)據(jù)高性能處理系統(tǒng)在多源遙感數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的調(diào)度下，依托計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源，利用并行處理、負(fù)載均衡、控制點(diǎn)自動(dòng)匹配等算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的快速、集群式生產(chǎn)加工，批量輸出單景正射、鑲嵌勻色、裁切、制圖等不同處理深度的增值產(chǎn)品。遙感影像共享服務(wù)系統(tǒng)包含需求提交與統(tǒng)籌、采集計(jì)劃、數(shù)據(jù)目錄、非涉密數(shù)據(jù)推送等方面的功能，針對(duì)全省自然資源管理部門及其他相關(guān)業(yè)務(wù)部門的遙感應(yīng)用業(yè)務(wù)和產(chǎn)品需求，統(tǒng)籌管理衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品。［7］在線電子地圖資源，供行業(yè)用戶及公眾用戶在線瀏覽和調(diào)用。衛(wèi)星遙感技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺(tái)由遙感解譯樣本庫(kù)、深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練引擎、智能解譯生產(chǎn)系統(tǒng)、分析服務(wù)與產(chǎn)品制作系統(tǒng)等部分構(gòu)成。為研發(fā)新型應(yīng)用產(chǎn)品、提升產(chǎn)品研發(fā)能力建立基礎(chǔ)性研究平臺(tái)。

3應(yīng)用服務(wù)模式

自然資源省級(jí)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心的采用“橫向到邊、縱向到底”的應(yīng)用服務(wù)模式，在服務(wù)自然資源主責(zé)主業(yè)的同時(shí)，拓展面向本省(市、區(qū))其他政府機(jī)關(guān)、行業(yè)部門的應(yīng)用渠道和共享服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)實(shí)用化、高效化的應(yīng)用服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)模式如圖3所示。橫向服務(wù)自然資源主責(zé)主業(yè)及社會(huì)各行業(yè)應(yīng)用。以提供影像數(shù)據(jù)或產(chǎn)品的方式，服務(wù)于省自然資源廳自然資源主責(zé)主業(yè)，包括調(diào)查監(jiān)測(cè)、空間規(guī)劃、用途管制、耕地保護(hù)、生態(tài)修復(fù)、執(zhí)法督察、開發(fā)利用等業(yè)務(wù)應(yīng)用。圍繞發(fā)改、環(huán)保、水利、農(nóng)業(yè)等部門的相關(guān)業(yè)務(wù)需要，提供影像數(shù)據(jù)共享服務(wù)或影像數(shù)據(jù)。縱向形成貫通省、市、縣三級(jí)的應(yīng)用技術(shù)體系。以業(yè)務(wù)專網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)為載體實(shí)現(xiàn)安徽中心與國(guó)土衛(wèi)星遙感應(yīng)用中心、市、縣(鄉(xiāng))節(jié)點(diǎn)在影像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)互通和業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，向上接收自然資源部衛(wèi)星影像云服務(wù)平臺(tái)推送的影像數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)指令，向下為市、縣(鄉(xiāng))節(jié)點(diǎn)推送包括影像產(chǎn)品目錄、原始影像數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品、地圖服務(wù)、專題產(chǎn)品等在內(nèi)的各型數(shù)據(jù)。

4結(jié)束語

當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入了遙感衛(wèi)星發(fā)展的快速時(shí)期［8］，發(fā)展衛(wèi)星應(yīng)用對(duì)自然資源主體業(yè)務(wù)有著重要意義。自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)體系圍繞影像整合能力、應(yīng)用服務(wù)能力和應(yīng)用研發(fā)能力三大目標(biāo)，配置了高性能網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，構(gòu)建了衛(wèi)星遙感應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，研發(fā)了多樣化的業(yè)務(wù)軟件系統(tǒng)，形成了“縱向到底、橫向到邊”的服務(wù)模式。這一體系在自然資源安徽省衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)中心建設(shè)中得到了充分體現(xiàn)，省內(nèi)各級(jí)中心、各行業(yè)應(yīng)用單位、研發(fā)機(jī)構(gòu)以及應(yīng)用服務(wù)機(jī)構(gòu)共同形成應(yīng)用生態(tài)，在業(yè)務(wù)上實(shí)現(xiàn)對(duì)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的全覆蓋。

作者:朱清 陳春暉 單位:安徽省第二測(cè)繪院 安徽省基礎(chǔ)測(cè)繪信息中心