省級衛星應用技術體系建設與應用

前言：本站為你精心整理了省級衛星應用技術體系建設與應用范文，希望能為你的創作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

摘要:以自然資源安徽省衛星應用技術中心建設為背景，分析了省級衛星中心的建設意義與目標，闡釋了應用服務整體架構，構建了自然資源省級衛星應用技術體系，探索了應用服務模式。

關鍵詞:自然資源;衛星中心;應用服務;技術體系

0引言

機構改革和職能調整賦予了自然資源管理部門更多的使命和責任，切實履行“兩統一”職責，需要更全面的技術手段做支撐。衛星遙感應用技術能夠客觀反映山水林田湖草的準確位置、分布范圍、面積大小、變化情況等真實信息，通過數字化、網絡化、可視化、智能化等手段對自然資源分布及變化情況進行展示、分析、評價和統計。［1］2019年12月，自然資源部下達《自然資源部辦公廳關于同意建設天津等10個自然資源省級衛星應用技術中心的函》(自然資辦函〔2019〕2334號)［2］，同意建設自然資源安徽省衛星應用技術中心，衛星遙感在安徽省自然資源領域的應用進入了新時期。本文以自然資源安徽省衛星應用技術中心建設為背景，探索在省級中心框架下自然資源衛星應用技術體系的建設與應用，為全國范圍內省級衛星中心建設提供一定參考。

1自然資源省級衛星應用技術中心

1．1建設意義

衛星遙感應用技術能夠針對山水林田湖草等自然資源觀測要素的不同特點，形成全覆蓋、全天候、全要素、全方位的遙感信息獲取能力，對提升省級自然資源管理水平，支撐省域經濟高質量發展有著重要的意義。自然資源省級衛星應用技術中心可以極大地提高衛星數據獲取和應用服務能力［3］，為國土空間規劃編制提供數據基礎，為生態紅線評估和劃定工作提供決策參考，為自然資源資源調查、利用評價、確權登記等工作提供資料來源，為土地、礦產、林業等執法監督檢查提供影像依據，為數字中國建設、地理國情監測、城市基礎數據庫建設、國土空間規劃編制提供工作底圖，為國土空間用途管制、自然資源資產精準管護、國土空間生態修復和治理、地質災害防治預警提供動態信息［4］。

1．2建設目標

自然資源省級衛星應用技術中心是國家自然資源衛星應用體系中心的省級節點，建設應以應用為核心，以服務為導向，秉承“資源共享、務實管用”原則［5］，集數據管理、產品生產、主業應用和應用服務于一體，積極推進衛星應用融入自然資源調查、監測、監管、評估、決策等主責主業，著力提高衛星遙感服務經濟社會發展管理的應用水平，向社會公眾提供更加優質的衛星遙感應用產品服務。圍繞數據、產品、應用和服務，實現衛星應用的產品服務標準化、技術服務精準化、綜合服務平臺化，服務生態文明建設，支撐區域重大發展戰略的實施。以自然資源安徽省衛星應用技術中心為例，具體建設目標包括影像整合能力、應用服務能力和應用研發能力三大部分。1．2．1影像整合能力。建立面向國土、地礦、測繪、林業等自然資源領域以及其他行業的影像需求統籌機制，形成與省級應用需求相匹配的影像數據和各級產品的接收和管理能力，整合構建省級衛星遙感應用數據庫。1．2．2應用服務能力。以應用為導向，提高面向自然資源主責主業的衛星數據產品生產能力，建設與維護衛星遙感應用服務系統。健全共享和應用服務機制，形成貫通部、省、市、縣(鄉)的自然資源衛星應用技術體系，培養一支結構合理、人員穩定、經驗豐富、實力雄厚的衛星應用與服務專業技術隊伍。1．2．3應用研發能力。提升高光譜、雷達等新型應用產品和專題應用產品的研發水平，探索深度學習、智能提取等新技術在衛星遙感中的應用，推動應用服務模式的轉型升級，具備承擔省、部級衛星遙感技術創新課題研究的能力。

2省級自然資源衛星應用技術體系

省級自然資源衛星應用技術中心，除了提供豐富的數據共享服務外，更重要的是要提供應用技術服務保障。本文以自然資源安徽省衛星應用中心為例，詳細闡述省級衛星應用技術體系的組成結構和工程實踐。

2．1整體技術架構

省級自然資源衛星應用技術體系由網絡層、數據層、業務運行支撐層以及業務軟件系統層四部分組成(如圖1所示)。網絡層包括涉密網、互聯網以及由計算、存儲、網絡安全等設備組成的公有云基礎設施，支撐影像數據傳輸、存儲、加工、管理、服務等業務的運行。數據層是所有業務運行的基礎，為所有業務提供穩定的輸入和輸出，數據層包含本系統所需要的所有數據，包括影像數據、基礎地理數據、業務數據等。運行支撐層由數據服務、基礎服務、接口服務、應用服務等組成，支持各種方式的業務應用。系統軟件層是整個系統對外提供服務和交互的出口，包括影像數據接收與管理平臺、衛星影像應用數據庫管理系統、遙感數據高性能處理系統、遙感影像共享服務系統以及衛星遙感技術創新基礎平臺等。通過這些系統實現遙感衛星數據在需求征集、數據接收、生產、應用以及技術研發等方面的統籌管理。

2．2網絡基礎設施

建立支撐省級衛星遙感應用服務體系的基礎設施運行環境，包括服務器、存儲系統、安全系統等。基于大數據、云計算等新一代信息技術，積極推進集需求、數據、知識和智能驅動為一體的遙感影像智能服務體系建設，不斷提升數據收發、數據生產、影像解譯等方面的能力和效率。采用最新的分布式存儲系統，滿足多節點大塊數據讀寫的性能要求，保障文件系統業務的流暢性，兼具可靠性和可擴展性。面向虛擬化平臺設計的網絡基礎設施環境，除了可以對接私有云平臺的文件系統，還具備無縫對接公有云平臺，承載大數據、深度學習等其他各類新業務系統與應用的能力。縱向通過自然資源業務網或者互聯網接收自然資源部提供的各類數據，橫向通過互聯網與環保、農業、水利等相關部門實現網絡互通。在衛星中心網絡環境中設立數據推送區、生產區和共享服務區，滿足對各類遙感衛星數據的接收、處理、存儲、共享需求。數據推送區部署自然資源衛星數據云服務平臺，負責接收來自自然資源部的遙感衛星影像數據以及向市、縣(鄉)中心和行業應用節點推送的非涉密遙感影像數據及產品。數據生產加工區部署衛星影像應用數據庫管理系統、遙感數據高性能處理系統以及衛星遙感技術創新的基礎平臺相關的軟硬件設備，此區域為涉密網區域，實現遙感影像數據的處理、生產、加工。對外服務區部署遙感影像共享服務系統，通過互聯網分別對外提供遙感影像查詢服務和非涉密遙感影像數據服務。

2．3衛星遙感應用數據庫

建立統一空間基準、精度和分類標準的省級衛星遙感應用數據庫，并按照產品類型分類、分級存儲，實現數據存儲規范化、數據查詢高效化、數據使用便捷化［6］。同時，建立數據更新機制，接入其他政府部門共享數據庫，持續豐富基礎數據。全面梳理各類遙感影像和自然資源空間數據資源，按照統一標準和分類，以近5年來的優于2．5m的衛星影像數據及其元數據作為本底數據庫，納入全區土地資源、地質礦產、林草等多比例尺自然資源調查監測業務基礎數據庫，用于全區遙感監測的專題數據庫和生態環境保護、應急管理遙感監測業務數據庫，以及控制點成果庫、數字高程模型成果庫，形成數據內容全面、分類合理、應用廣泛的全省衛星遙感應用數據庫。衛星遙感應用數據庫組成見表1。影像本底數據庫是衛星遙感應用數據庫的基礎，可以劃分為原始影像數據庫、產品數據庫和專題影像數據庫3個獨立的子數據庫。原始影像數據庫采用文件形式存儲于數據庫存儲服務器。在物理設備上，根據影像區域、傳感器類型、采集日期構建三級文件目錄結構，根據原始影像的元數據信息將原始影像文件自動存入相應的目錄中。產品/專題影像數據庫主要存儲原始影像數據經處理后形成的各級產品成果，以景為單位的多傳感器數據和以圖幅為單位的影像數據。在物理設備上，根據產品名稱、制作日期和覆蓋區域構建三級文件目錄結構，根據產品影像的元數據信息將產品影像文件自動存入相應的目錄中。對于不同的產品項目，分別創建以景為單位和以圖幅為單位的影像數據鑲嵌數據集，以實現快速檢索。

2．4業務軟件系統

影像數據接收與管理系統是在現有數據接收和數據建庫系統的基礎上進行整合、優化、升級而成，具備支撐影像數據和各級產品的接收和管理能力，實現衛星影像數據、產品與自然資源主體管理業務的統籌管理和整合融合。衛星影像應用數據庫管理系統對多源異構遙感影像數據和產品實施統一管理，向其他系統提供統一數據庫訪問接口和數據的統一訪問服務。對海量衛星標準產品、增值產品、專題產品及其他產品進行分類分級存儲和高效管理，實現衛星數據和產品的歸檔、查詢、統計、維護和可視化展示等，滿足對多源、多尺度、海量衛星遙感空間大數據的管理需求。應用服務系統架構如圖2所示。遙感數據高性能處理系統在多源遙感數據管理系統的調度下，依托計算資源和存儲資源，利用并行處理、負載均衡、控制點自動匹配等算法，實現對標準產品的快速、集群式生產加工，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品。遙感影像共享服務系統包含需求提交與統籌、采集計劃、數據目錄、非涉密數據推送等方面的功能，針對全省自然資源管理部門及其他相關業務部門的遙感應用業務和產品需求，統籌管理衛星數據產品。［7］在線電子地圖資源，供行業用戶及公眾用戶在線瀏覽和調用。衛星遙感技術創新基礎平臺由遙感解譯樣本庫、深度學習訓練引擎、智能解譯生產系統、分析服務與產品制作系統等部分構成。為研發新型應用產品、提升產品研發能力建立基礎性研究平臺。

3應用服務模式

自然資源省級衛星應用技術中心的采用“橫向到邊、縱向到底”的應用服務模式，在服務自然資源主責主業的同時，拓展面向本省(市、區)其他政府機關、行業部門的應用渠道和共享服務模式，實現實用化、高效化的應用服務。應用服務模式如圖3所示。橫向服務自然資源主責主業及社會各行業應用。以提供影像數據或產品的方式，服務于省自然資源廳自然資源主責主業，包括調查監測、空間規劃、用途管制、耕地保護、生態修復、執法督察、開發利用等業務應用。圍繞發改、環保、水利、農業等部門的相關業務需要，提供影像數據共享服務或影像數據。縱向形成貫通省、市、縣三級的應用技術體系。以業務專網或互聯網為載體實現安徽中心與國土衛星遙感應用中心、市、縣(鄉)節點在影像數據的實時互通和業務聯動，向上接收自然資源部衛星影像云服務平臺推送的影像數據以及業務指令，向下為市、縣(鄉)節點推送包括影像產品目錄、原始影像數據、標準產品、地圖服務、專題產品等在內的各型數據。

4結束語

當前，我國已經進入了遙感衛星發展的快速時期［8］，發展衛星應用對自然資源主體業務有著重要意義。自然資源安徽省衛星應用技術體系圍繞影像整合能力、應用服務能力和應用研發能力三大目標，配置了高性能網絡基礎設施，構建了衛星遙感應用數據庫，研發了多樣化的業務軟件系統，形成了“縱向到底、橫向到邊”的服務模式。這一體系在自然資源安徽省衛星應用技術中心建設中得到了充分體現，省內各級中心、各行業應用單位、研發機構以及應用服務機構共同形成應用生態，在業務上實現對上下游產業鏈的全覆蓋。

作者:朱清 陳春暉 單位:安徽省第二測繪院 安徽省基礎測繪信息中心