厲芳婷，洪 亮，黃 露

（1.武漢大學測繪遙感信息工程重點實驗室，湖北 武漢 430073；2.湖北省航測遙感院，湖北 武漢 430074；3.湖北省測繪工程院，湖北 武漢 430074）

建立自然資源承載力監(jiān)測預警機制，就是要對水土資源、環(huán)境容量和海洋資源超載區(qū)域?qū)嵭邢拗菩源胧?，是中央全面深化改革的一項重大任務。早期的資源利用研究偏重于統(tǒng)計方法，隨著遙感技術(shù)快速發(fā)展，多光譜和多時相遙感影像數(shù)據(jù)為自然資源動態(tài)監(jiān)測提供了豐富的信息，GIS技術(shù)使得數(shù)據(jù)共享和多方協(xié)同分析有了更先進的手段。建立手段完備、數(shù)據(jù)共享、實時高效、管控有力、多方協(xié)同的資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警長效機制，就是要形成政府主導、部門協(xié)同、社會參與、公眾監(jiān)督的資源環(huán)境監(jiān)測新格局，為湖北省資源環(huán)境保護工作提供有力支撐和保障。在湖北省現(xiàn)行的自然資源管理格局下，涉及的專業(yè)領域廣泛，測繪地理信息的技術(shù)和能力可作為湖北省自然資源承載力監(jiān)測的重要支撐。

1 資源環(huán)境承載力監(jiān)測主要工作

根據(jù)工作要求，2018年底前，我省資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡基本實現(xiàn)土地資源、水資源、環(huán)境、生態(tài)等資源環(huán)境監(jiān)測全覆蓋，各級各類監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警信息化、自動化、網(wǎng)絡化能力和保障水平明顯提升，初步建成天地一體、上下協(xié)同、信息共享的資源環(huán)境監(jiān)測預警信息技術(shù)平臺。具體包括[1-6]：

1)監(jiān)測網(wǎng)絡整合接入。各部門資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡按照相互銜接、互為補充、避免重復建設的原則進行統(tǒng)一整合接入，建成覆蓋全省、功能完善、分工明確的資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡，涵蓋水資源、土地資源、環(huán)境、生態(tài)等資源環(huán)境要素，全面滿足全省資源環(huán)境承載能力評價、預警、考核、管理需求。

2）監(jiān)測數(shù)據(jù)互聯(lián)共享。實現(xiàn)各層級各部門資源環(huán)境容量、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、監(jiān)測預警數(shù)據(jù)和環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)互聯(lián)共享，全省資源環(huán)境監(jiān)測信息化水平明顯提升，數(shù)據(jù)綜合分析能力明顯增強。

3）預警應急全面加強。形成資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警預報體系，搭建資源環(huán)境承載能力預報預警智能分析與動態(tài)可視化平臺，實現(xiàn)資源環(huán)境承載能力的綜合監(jiān)管、動態(tài)評估與決策支持。環(huán)境突發(fā)事件應急監(jiān)測能力明顯增強，區(qū)域應急聯(lián)動機制基本建立。

4）運行機制科學高效。資源環(huán)境監(jiān)測制度體系初步建立，各部門分工協(xié)作、相互配合的監(jiān)測網(wǎng)絡長效運行管理機制基本形成，各級各部門資源環(huán)境監(jiān)測事權(quán)清晰界定并嚴格落實，全面實現(xiàn)水資源、土地資源、生態(tài)、海域臨界超載點位自動監(jiān)測系統(tǒng)社會化運維。

2018～2020年，運用測繪地理信息科學技術(shù)手段，通過持續(xù)完善監(jiān)測網(wǎng)絡，科學驗證監(jiān)測預警數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化預警機制等方面，繼續(xù)加強項目建設，建成全省高效運行的資源環(huán)境自動監(jiān)測網(wǎng)絡體系，全面準確的資源環(huán)境信息共享體系和科學規(guī)范的資源環(huán)境監(jiān)測預警智能分析體系，實現(xiàn)資源環(huán)境監(jiān)測預警能力的現(xiàn)代化、標準化、智能化。

5）監(jiān)測網(wǎng)絡補充完善。從技術(shù)手段上，運用衛(wèi)星遙感、無人機遙感監(jiān)測等新型測繪技術(shù)手段，對現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡進行補充與完善，實現(xiàn)對重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)、自然保護區(qū)等進行大范圍、全天候監(jiān)測，建立天地一體、上下協(xié)同的環(huán)境資源監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，滿足資源環(huán)境監(jiān)測預警評價以及資源超載管控等需要。

6）監(jiān)測預警數(shù)據(jù)驗證。為了驗證資源環(huán)境監(jiān)測預警數(shù)據(jù)的準確性、有效性，利用遙感影像監(jiān)測技術(shù)手段獲取全面的測繪遙感監(jiān)測預警數(shù)據(jù)，以獲得更加科學、精準的資源環(huán)境監(jiān)測信息，為資源環(huán)境監(jiān)測預警評價工作提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

7）預警機制優(yōu)化。利用測繪遙感技術(shù)，對獲取的區(qū)域資源環(huán)境監(jiān)測預警結(jié)果進行科學驗證，進一步修正預警結(jié)果，實現(xiàn)對資源環(huán)境監(jiān)測預警機制的科學優(yōu)化。

2 近年來測繪地理信息成果

湖北省積極推進新時期測繪地理信息事業(yè)發(fā)展，大幅度提高了測繪地理信息服務保障能力，為我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫和信息技術(shù)平臺建設工作奠定了基礎。

2.1 湖北省地理國情監(jiān)測成果

2015年，湖北省全國第一次地理國情普查工作完成。覆蓋全省面積18.59萬km2，融合了第一次地理國情普查數(shù)據(jù)成果，12個一級類、58個二級類、142個三級類，圖斑數(shù)約1 385萬，獲取國土疆域面積、地理區(qū)域劃分、地形地貌特征、道路交通網(wǎng)絡、江河湖海分布、土地利用與土地覆蓋、城市布局和城鎮(zhèn)化擴張、生產(chǎn)力空間布局等自然信息，為做好防災減災工作和應急保障服務提供了重要保障。

2017年，湖北省地理國情基礎性監(jiān)測工程對我省的地表自然和人文地理要素進行一次全覆蓋基礎性監(jiān)測。以湖北省行政轄區(qū)內(nèi)的國土范圍為監(jiān)測范圍，面積約18.59萬km2。利用遙感影像的目標識別、影像匹配、變化監(jiān)測方法結(jié)合深度學習方法，兩期影像的自動變化識別正確率可以達到92%，對建筑物、水域的變化識別正確率可達96%。采用遙感影像解譯、變化信息提取、數(shù)據(jù)編輯與整理、外業(yè)調(diào)查等技術(shù)與方法，充分運用已經(jīng)收集的解譯樣本數(shù)據(jù)輔助內(nèi)業(yè)解譯，采集變化信息，結(jié)合多行業(yè)專題數(shù)據(jù)對本底數(shù)據(jù)進行更新。數(shù)據(jù)成果包括整景遙感正射影像數(shù)據(jù)、地表覆蓋分類和地理國情要素監(jiān)測數(shù)據(jù)、遙感影像解譯樣本以及外業(yè)調(diào)查成果數(shù)據(jù)，為相關(guān)決策制定提供現(xiàn)勢性強的信息服務。

有一次，我們準備到村子里的吊橋玩兒，忽然看見一個神色緊張的男人。我們躲在一面墻后面，偷偷看他要干什么。不一會兒，他把手伸進了一個正在和別人聊天的人的口袋中。那個正在聊天的人還不知道發(fā)生了什么事情，結(jié)果那個小偷成功偷到了錢包。

地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)成果為我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫和信息技術(shù)平臺建設工作提供了豐富的基礎測繪數(shù)據(jù)基礎。此外，該項工作涉及海量數(shù)據(jù)整理工作，為監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫建設提供了寶貴的經(jīng)驗。

2.2 智慧湖北時空信息云平臺

智慧湖北時空信息云平臺通過將北斗技術(shù)、云計算技術(shù)等引入到城市信息化建設中，建立北斗基準的時空數(shù)據(jù)框架和服務架構(gòu)，通過構(gòu)建智慧湖北時空信息“一張圖”，統(tǒng)一湖北省數(shù)據(jù)標準，為各部門提供統(tǒng)一、一致的數(shù)據(jù)服務。相關(guān)成果已經(jīng)在老河口試點進行應用并提供基于時空的信息服務，帶動政務、產(chǎn)業(yè)、公眾等相關(guān)領域的應用創(chuàng)新，目前已經(jīng)具備相關(guān)的成果沉淀，具有應用推廣價值。

時空信息云平臺打破了信息孤島，實現(xiàn)跨部門跨領域信息的互聯(lián)互通和共享交換，為我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫和信息技術(shù)平臺建設工作提供了類似經(jīng)驗。同時，這是云計算技術(shù)的一個成功應用案例，為監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫建設提供了技術(shù)儲備。

2.3 基礎空間地理信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)

基礎空間地理信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)是對數(shù)字湖北、地理國情普查成果、導航一張圖建設成果及測繪已有成果等基礎空間地理信息數(shù)據(jù)的清洗、融合，建立起包括境界、地名地址、交通、水系、居民地及設施、地表覆蓋、管線、植被、地形高程及影像等數(shù)據(jù)的基礎空間地理信息數(shù)據(jù)一張圖，為智慧湖北時空信息云平臺的建設提供基礎支撐[5]。融合技術(shù)可集成融合多源、多尺度、多時態(tài)的地理信息數(shù)據(jù)，具有行業(yè)信息整合和關(guān)聯(lián)能力，為我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫和信息技術(shù)平臺建設工作提供了數(shù)據(jù)融合技術(shù)經(jīng)驗。

2.4 時空數(shù)據(jù)云計算技術(shù)

通過構(gòu)建云架構(gòu)，形成核心資源池，最終將計算任務分散在資源池中，使各種應用能夠根據(jù)需求獲取計算能力、存儲空間與信息服務，在合理時間內(nèi)完成對數(shù)據(jù)的獲取、存儲、管理、處理，實現(xiàn)對海量計算資源的按需、動態(tài)、可伸縮的分配調(diào)取，面向海量時空數(shù)據(jù)突破了分布式存儲、并行計算、高效時空索引等關(guān)鍵技術(shù)?；谠朴嬎愕暮Ａ繑?shù)據(jù)存儲與計算技術(shù)，可以支持多類型海量空間數(shù)據(jù)在線存儲以及分布式集群模式的數(shù)據(jù)存儲，進行GIS的并行處理，包括根據(jù)任務計劃進行任務劃分以及根據(jù)任務編排進行任務調(diào)度，實現(xiàn)物理資源的充分利用并提高數(shù)據(jù)訪問和處理效率[8]。通過運用云計算、信息共享、智能分析等技術(shù)，實現(xiàn)了知識與信息技術(shù)的融合應用，為構(gòu)建我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫及云平臺工作提供了技術(shù)積累經(jīng)驗。

2.5 智慧城市時空信息三維全景可視化系統(tǒng)

利用二維可視化、三維可視化、服務對接、KPI部署與交互等技術(shù)和手段，依托基礎設施虛擬化管理系統(tǒng)提供的云基礎設施支撐環(huán)境、時空信息云平臺提供的相關(guān)接口和服務，實現(xiàn)基礎地理空間數(shù)據(jù)、CORS位置數(shù)據(jù)、傳感器實時動態(tài)數(shù)據(jù)、資源業(yè)務部門數(shù)據(jù)等多源、異構(gòu)、動靜態(tài)時空信息的二三維、地上地下、室內(nèi)室外全景可視化展示。通過該系統(tǒng)的建設和應用，可以實現(xiàn)多源異構(gòu)時空信息的地上下、室內(nèi)外、動靜態(tài)的全景可視化展示，為基礎地理空間數(shù)據(jù)、政務基礎數(shù)據(jù)、CORS位置數(shù)據(jù)、傳感實時數(shù)據(jù)、業(yè)務資源數(shù)據(jù)提供可視化的查詢分析服務，可以為時空信息的關(guān)聯(lián)、融合、集成提供可視化的應用展示[7,10]。系統(tǒng)實現(xiàn)了時空數(shù)據(jù)的二三維、地上地下、室內(nèi)室外全景可視化展示。對我省監(jiān)測預警信息技術(shù)平臺建設工作的開展具有十分重要的借鑒意義和參考價值。

2.6 湖北省自然資源資產(chǎn)監(jiān)測平臺

2017年，湖北省自然資源資產(chǎn)監(jiān)測平臺項目在充分調(diào)研分析發(fā)改委、環(huán)保、國土、水利、林業(yè)等部門自然資源數(shù)據(jù)的基礎上，融合自然地理歷史和現(xiàn)狀信息，及各部門相關(guān)控制性規(guī)劃指標，整合各部門自然資源數(shù)據(jù)，建立自然資源資產(chǎn)負債表空間化的、有實體對應的、可視化的自然資源資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫?；谧匀毁Y源資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)自然資源資產(chǎn)信息共享與展示，通過統(tǒng)計分析手段，對自然資源資產(chǎn)負債表數(shù)據(jù)質(zhì)量進行科學、準確的質(zhì)量評價；通過遙感圖像解譯、對比分析和空間信息變化檢測技術(shù)等，為領導干部自然資源資產(chǎn)離任審計工作提供技術(shù)支撐；開展常態(tài)化自然資源資產(chǎn)監(jiān)測，借助決策知識分析手段，為省生態(tài)文明體制改革專項領導小組全面掌控和實時監(jiān)控自然資源資產(chǎn)提供輔助決策。

該項目的建設，為監(jiān)測預警數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)庫建庫等工作提供了工作經(jīng)驗，為監(jiān)測預警信息平臺建設項目提供了項目經(jīng)驗。

2.7 湖北省地理國情信息發(fā)布與服務系統(tǒng)

該項目為我省監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫和信息技術(shù)平臺建設工作提供了數(shù)據(jù)支持。該項目涉及海量數(shù)據(jù)處理與管理工作，為監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫建設提供了類似數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗。其數(shù)據(jù)可視化工作，為監(jiān)測預警智能分析平臺提供了可視化工作經(jīng)驗。

2.8 國家應急測繪保障協(xié)同網(wǎng)絡

國家應急測繪保障能力建設項目于2016年12月底得到國家發(fā)改委批復立項建設，全國八個省份節(jié)點配備了中航時固定翼無人機航空應急測繪系統(tǒng)，湖北省是其中之一。我局在該項目中主要承擔四項子系統(tǒng)建設內(nèi)容，包括中航時固定翼無人機航空應急測繪系統(tǒng)、國家應急測繪資源共享平臺湖北省共享節(jié)點、國家應急測繪數(shù)據(jù)快速傳輸網(wǎng)絡、視頻會議終端。

在充分利用各部門已有應急測繪裝備基礎上，重點加強航空應急測繪、應急現(xiàn)場勘測、影像快速處理、多源數(shù)據(jù)集成、應急快速服務、應急地圖快速制印、應急測繪調(diào)度、應急數(shù)據(jù)傳輸、應急測繪資源共享等方面的能力建設。根據(jù)國家航空應急測繪能力建設布局要求，武漢基地將配備一套中航時固定翼無人機航空應急測繪系統(tǒng)，具有航時長、獲取效率高、抗惡劣天氣能力強（能夜航）、獲取信息種類多（影像、視頻）等特點，適宜于應對重大自然災害、重點區(qū)域信息獲取的需求。通過系統(tǒng)建設，我局將形成遠距離、全天時、全天候、多類型突發(fā)事件現(xiàn)場信息的快速獲取與處理能力，為“第一時間”提供保障區(qū)域內(nèi)重特大突發(fā)事件現(xiàn)場信息提供保障。

通過國家應急測繪保障能力建設項目的推進，可作為資源環(huán)境承載能力建設的一個有效補充，滿足我省資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡全覆蓋的需求。

3 測繪地理信息的技術(shù)支撐

3.1 全省全覆蓋資源環(huán)境承載能力監(jiān)測網(wǎng)絡建設

根據(jù)湖北省資源環(huán)境監(jiān)測預警工作的現(xiàn)狀和需求，以湖北省已有的資源環(huán)境監(jiān)測站網(wǎng)為基礎，建立資源環(huán)境監(jiān)測專線網(wǎng)絡，基于統(tǒng)一的分布式組網(wǎng)協(xié)議，對現(xiàn)有的各監(jiān)測站網(wǎng)進行接入、整合、聯(lián)網(wǎng)與統(tǒng)一管理，構(gòu)建覆蓋全省高效運行的資源環(huán)境承載能力監(jiān)測網(wǎng)絡。在多部門監(jiān)測站網(wǎng)協(xié)同接入的基礎上，預留可擴展的網(wǎng)絡接口，支持對一些薄弱環(huán)節(jié)的監(jiān)測網(wǎng)絡的動態(tài)接入。同時支持對不斷新增的縣級監(jiān)測網(wǎng)點的接入，對整個監(jiān)測網(wǎng)絡進行持續(xù)補充，不斷完善全省資源環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡體系。從技術(shù)手段上，運用衛(wèi)星遙感、無人機監(jiān)測等先進技術(shù)手段，對現(xiàn)有的監(jiān)測網(wǎng)絡進行補充與完善，建立天地一體、上下協(xié)同的環(huán)境資源監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)，實現(xiàn)對重要生態(tài)功能區(qū)、生態(tài)敏感區(qū)和脆弱區(qū)、禁止開發(fā)區(qū)、自然保護區(qū)等進行大范圍、全天候監(jiān)測，實現(xiàn)我省資源環(huán)境承載能力監(jiān)測網(wǎng)絡全省全覆蓋。

3.2 監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫建設

基于國家制定的資源監(jiān)測、調(diào)查、普查、統(tǒng)計等的分類和技術(shù)標準，結(jié)合湖北省各行業(yè)資源現(xiàn)狀和特點，進行適當?shù)臄U充和完善，規(guī)范各部門資源環(huán)境承載能力監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、整理、建庫、更新的技術(shù)標準，研制各部門分布式數(shù)據(jù)共享交換和服務應用的接口規(guī)范，建立健全多部門共建共享監(jiān)測數(shù)據(jù)的體制機制，指導各部門規(guī)范化加工歷史數(shù)據(jù)、標準化采集實時數(shù)據(jù)。整合集成各有關(guān)部門資源環(huán)境承載能力監(jiān)測數(shù)據(jù)，建設監(jiān)測預警數(shù)據(jù)庫，利用云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)融合等技術(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測預警數(shù)據(jù)的實時共享和動態(tài)更新。

3.3 智能分析與動態(tài)可視化平臺、政務互動平臺建設

基于各有關(guān)部門相關(guān)單項評價監(jiān)測預警系統(tǒng)，運用資源環(huán)境承載能力評價模型，結(jié)合三維、遙感、GIS等現(xiàn)代信息技術(shù)，搭建我省資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警智能化分析與動態(tài)可視化平臺，實現(xiàn)我省資源環(huán)境承載能力單項評價的集成、匯總、可視化展示，能夠?qū)崿F(xiàn)資源環(huán)境監(jiān)測預警集成綜合評價，為我省資源環(huán)境承載能力提供動態(tài)監(jiān)管和輔助決策支撐。建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警政務互動平臺，定期向社會發(fā)布監(jiān)測預警信息，為政府與社會公眾對資源環(huán)境承載力共同監(jiān)督和服務提供窗口。

4 結(jié) 語

湖北省的地理國情普查（監(jiān)測）等工作已經(jīng)為資源環(huán)境承載力監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)儲備，時空信息云平臺和時空數(shù)據(jù)云計算提供了數(shù)據(jù)管理和計算技術(shù)支持，自然資產(chǎn)監(jiān)測平臺和地理國情發(fā)布系統(tǒng)可為資源環(huán)境承載力監(jiān)測平臺借鑒使用，各種測繪地理信息數(shù)據(jù)獲取手段、信息處理技術(shù)、智能分析方法必將成為資源環(huán)境承載力監(jiān)測工作的重要支撐[11]。