一城一北斗|北斗與遙感技術在自然資源綜合監測監管中的集成應用

申報單位：廣西壯族自治區自然資源調查監測院

聯合申報單位：

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一調查、評價、監測制度，推動廣西自然資源治理體系和治理能力現代化，自2021年起，廣西充分運用北斗高精度定位與遙感技術，構建“天空地人網”立體監測網，全面支撐廣西自然資源綜合監測監管工作的開展，以掌握全區自然資源的動態變化情況，服務自然資源管理。廣西地處喀斯特地貌區，地形復雜且汛期高度集中，疊加自主衛星資源有限等因素，導致季度遙感影像數據獲取面臨多重瓶頸：一是有效拍攝窗口期短，衛星過境頻次難以滿足高頻監測需求；二是地形遮蔽效應顯著，引發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；三是復雜的地形及亞熱帶季風氣候，導致了地類變化頻繁且破碎，外業圖斑分布零散不規則，給外業核查技術及定位精度帶來了挑戰。針對這些問題，廣西依托北斗高精度定位及遙感技術，在衛星盲區時段啟動無人機，對重點區域進行補充航拍，建立多源數據融合機制，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，提高了變化圖斑的采集效率及準確率；自主研發“互聯網＋”舉證APP，集成北斗高精度定位技術，通過多頻GNSS芯片調用北斗地基增強數據，實現軟件RTK厘米級定位，快速生成高精度外業核查成果。

二、技術方案

1）關鍵技術體系架構組成：總體技術架構劃分為五層，感知層，致力于構建“天空地人網”立體監測網；數據層，包括基礎數據、17大專題監測數據和7大廣西特色地類樣本數據等；技術層，包括北斗高精度定位技術、遙感技術和各類監測預警分析模型等；功能層，通過構建綜合監測監管平臺，實現自然資源精細化管理；應用層，涵蓋土地利用現狀、耕地保護、礦產開發利用、執法監測等業務需求。

2）融合應用技術：北斗高精度定位技術，根據載波相位差測量、基準站輔助和實時差分校正等原理，引入差分技術和基準站數據，解算出高精度定位結果，實現定位與影像精準匹配、違法圖斑精準舉證及內外業監測數據匹配：并基于北斗短報文通信功能，協同廣西調查云APP實現偏遠地區外業調查舉證數據的實時采集和回傳；遙感技術，通過跨區域無人機遙感協同組網快速獲取遙感影像，以北斗高精度坐標校正多源遙感數據幾何誤差，提高數據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監測；同時，通過自主研發多尺度特征融合算法，構建地類樣本庫，實現AI＋遙感影像智能解譯，精準提取地類變化圖斑。

3）規模部署方案：基于廣西北斗三號導航基準站網，為遙感數據獲取與處理、外業核查等工作提供精準的定位服務，實現全區北斗三號厘米級定位全覆蓋；通過廣西無人機聯動服務平臺實時調度全區超800架無人機，能快速獲取優于0.2m分辨率影像。自然資源綜合監測監管平臺分為電腦端和移動端，數據庫和應用服務器均部署于國土專網中，電腦端采用B／S架構，適用多場景業務需求；廣西自然資源調查云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＋分布式存儲確保數據安全，數據量已達PB級。

4）運維管理設計：構建多級運維體系，自治區負責平臺架構優化、數據統籌，市縣保障區域系統運行，落實終端維護；建立設備巡檢制度，定期校準北斗終端與遙感設備，從數據采集精度、傳輸時效性、解譯準確率等維度，開展數據比對和功能測試；制定數據安全策略，采用加密傳輸、分層存儲和雙活容災備份等策略，并對數據庫進行訪問權限管控，保障數據安全；搭建智能運維平臺，實時監控服務器資源、設備狀態、網絡狀態、應用性能等。

5）組建專業運維團隊。確定團隊角色與職責，開展定期培訓，提升技術人員應急處置能力。

三、創新亮點

1）采用無人機任務協同監測及智能解譯技術，提高獲取及提取效率。充分應用北斗高精度定位技術，自主研發廣西無人機應急聯動平臺，實現在線無人機的快速調度，2小時隊伍到場、4小時數據回傳，把應急測繪能力轉化為自然資源動態監測能力，同時通過建立廣西泛像控點庫，實現內業正射影像快速生產。重點突破無人機影像智能解譯關鍵技術，結合多期地物的光譜、紋理等特征，有效提高了變化圖斑的采集效率及準確率。

2）構建三級聯動協同機制與統一監管平臺，實現精細化管理。依托自然資源綜合監測監管平臺，基于北斗高精度定位數據建立變化圖斑與管理數據的空間聯系。協同聯動自治區、市、縣三級，按I、II、III類分級組織實施圖斑核查，通過平臺實現任務智能派發、進度實時追蹤、問題整改銷號的閉環式管理。

3）研發外業調查APP，實現“一查多用、多查合一”。自主研發廣西調查云APP，依托移動終端北斗高精度定位，運用差分算法動態修正定位誤差，實現純軟件RTK網絡高精度定位功能，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。