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建立全球多源、多尺度时序遥感影像库

文章来源: 自然资源部测绘发展研究中心 ???? 发布时间:2019-07-16 ???? 发布人: 综合办公室 ???? 【字体:??


王宇翔自然资源部测绘发展研究中心?2019-07-05 09:40:35

摘要: 开展全球一张图建设,建立遥感影像图定期更新和共享管理机制十分必要。

  按照“用数据说话、用数据决策、用数据管理、用数据创新”管理机制建设要求,以天、空、低空遥感影像为基础,开展多尺度(30米、16米、8米、2米和亚米级)、时序(每季度生产一期遥感影像图、每年四期)遥感影像图生产和建库工作,以国家为区域单位,建立“全球国家级多源、多尺度、时序遥感影像图数据库”。应用大数据分析和挖掘技术,为政府监督分析决策、行业社会应用服务、热点问题跟踪与舆情监测、“一带一路”战略等提供技术支撑保障。

  1、现状

  随着遥感影像获取技术和航空航天遥感技术的不断发展和进步,遥感影像日益呈现出多源、多类型、海量、分布式的发展趋势,其应用领域不断拓展,数据获取和更新周期缩短,时效性越来越强。遥感数据已经成为地理信息资料的主要数据源,为测绘和行业应用提供了及时、全面的信息保障。伴随着国民经济和社会信息化进程的加快,社会各领域对地理信息资源的需求越来越大。由于政府各部门信息共享和统筹不够,导致目前还存在各类数据资源更新频度不一、更新效率比较低、部分急用的数据难以及时获取和更新,数据现势性和准确性不能充分满足管理与应用的需求;各类数据资源分散存储、分散管理、分散更新、独立应用,形成了多数多源的局面,存在“信息孤岛”现象,数据应用范围局限性较大,数据之间难以协同;数据整合集成力度还不够强,对自然资源管理和决策的支撑尚不能形成合力。

  以多源遥感数据为例,目前还存在以下几点问题:一是卫星数量多、遥感数据大,但数据存档缺乏体系化管理机制。随着我国卫星遥感数据获取、处理与应用能力以及数据获取能力和水平的全面提升,获取的多源、多尺度的遥感影像数据越来越丰富,其数据规模更是呈几何级数增长。对于遥感数据存储管理而言,由于各行业部门对遥感影像产品应用要求的不同,导致对遥感数据处理、存储、管理、应用与服务等方面存在空间参考、数据结构等方面的不一致,数据质量参差不齐、空间坐标不匹配等问题,无法与大数据环境下的社会需求高效性相适应。二是影像图生产随机性大,数据更新和共享管理机制不健全。目前,国家也投入了一定的经费开展全国影像一张图建设,气象、水利、国土等部门根据行业应用要求,完成了全国影像一张图建设。因部门间共享机制不畅,缺乏统一国家层面统筹,无法确定影像图的更新周期,导致建设成果一大片,关键应用时看不见的尴尬局面。在数据统筹管理的大背景下,如何实现对海量、多源、异构的遥感影像进行科学管理、精确分析和快速分发服务已成为地理空间信息管理部门面临的重大课题。

  2、必要性

  人类社会迈入高度数据化和信息化进程,基于遥感影像的空间信息应用正前所未有的与国家政府部门治理能力现代化、数字新经济新业态创新发展和民生保障紧密结合起来,成为空间信息产业重要组成部分。目前,海量遥感影像数据已成为测绘地理信息资料的重要数据来源之一,而现有的数据管理模式无法满足多源、多尺度、多时相海量数据的组织、调度、存储和管理要求。《测绘地理信息科技发展“十三五”规划》中也对数据管理与服务、地理信息数据的获取、处理及管理与服务提出了要求。国家基础地理信息产业建设急需来自于国家层面的顶层设计,统筹加强数据获取、存储、基础处理、共享、流通等方面的管理机制。

  (1)构建国家治理体系、提升国民经济的需要

  遥感影像图数据成果不仅是各级政府管理和决策、各项建设和规划的重要依据,已广泛应用于国民经济和社会发展各领域中,在国土、规划、城市建设、环境保护、减灾防灾和农业、水利、交通、通信等方面均发挥着重要作用。随着空间技术和信息技术的不断进步,国民经济和社会信息化进程加快,国民经济建设和社会发展对卫星遥感影像空间信息的需求和依赖程度越来越高。在国家土地资源调查,水利、环保监测,农林监测普查,灾害预警评估都急需各类、多尺度、现时性强的遥感影像产品;特别是在国防和“一带一路”战略大背景下对遥感影像产品的需求和时效性提出了更高的要求。因此,为适应实时、准实时的空间信息处理技术的应用要求,开展国家级按时序更新多尺度遥感影像图是十分必要的,其成果可为国民经济建设与社会应用服务以及政府管理决策提供更广泛、更有效的技术支撑。

  (2)提高应急测绘保障能力的需要

  基础地理信息数据资料的储备是提供测绘应急保障的关键。突发事件应急保障工作对测绘成果的时效性、保密性、可靠性都有较高的要求,应急减灾部门通常要求能在突发事件发生前提供灾害预警,突发事件发生后的第一时间能快速提供处置突发事件所需的各种测绘成果和技术支撑,为政府快速决策提供信息保障。随着我国近几年遥感卫星技术的发展和遥感工程成果的应用,各种分辨率的遥感数据已基本满足政府和行业部门应用对遥感数据的要求,但由于目前国家缺乏统一统筹管理遥感数据生产与成果的专门机构,导致生产遥感影像图成果的部门繁多,更新频率和产品质量也不能满足政府和各部委监控和决策的要求。同时成果各自管理,没有共享机制和定期更新机制,出现国家投入大,而应用服务效果不明显;统计成果一大片,急需应用时看不见的尴尬局面。特别是在自然灾害应急保障和评估以及为国防建设提供实时、准实时保障的过程中显得尤为明显。为此,急需建立国家层面的遥感数据的生产、管理、服务管理部门,统筹管理遥感数据成果规划、更新和服务与成果的存储管理。

  (3)巩固国防、加强军事斗争准备的需要

  在现代化国防建设中,坐标精确的地图和区域地理信息是最有价值的军事情报之一。现阶段,国防建设急需全球重点和敏感地区精确的高精度、时效性强的地理空间信息成果。而卫星遥感具有全天候、多时相、区域大、分辨率高、时效性强等特点,而遥感影像图具有生产速度快,可识别可判读性好,应用方便等优点,特别在自动目标识别与解译,目标监测与战场打击与评估等方面应用具有明显的优势。为此,在军民融合大背景下,建立军民共建的国家级遥感影像数据库,形成及时、可靠、精确的测绘信息保障能力,加强军事斗争准备,高起点、高标准地推进国防信息化建设。

  (4)推进信息化管理、提升政府决策能力的需要

  提高政府信息化监督、管理、决策水平是做好社会化服务保障的前提。为了有效的做好台风、山体滑坡等自然灾害预警与评估,河流洪水期监测、重要水源区及泄洪区等区域违章建筑物的监控,国土、农业普查,农作物估产评估,离不开遥感技术的支持,而遥感影像成果可为其提供最直接的技术保障。目前,国家也投入了一定的经费开展全国影像图制作,气象高分每年完成一到二期16米的全国遥感影像一张图,水利部门完成了全国2米、16米全国遥感影像一张图建设,国土部门完成了每年一期遥感影像图的更新工作,这些为行业监测服务应用起到了积极的作用。但是,因行业间未有完全建立成果共享机制,有造成成果重复建设的情况。而因各行业应用的要求不同,对数据的更新周期也不同,导致成果更新周期存在随机性。此外,由于关注重心放在国内,在对“一带一路”沿线国家和区域以及全球重点和敏感地区的遥感数据成果建设上严重滞后。为此,开展全球一张图建设,并建立遥感影像图定期更新和共享管理机制是十分必要的。

  3、实施途径与办法

  面对多源海量的遥感数据“金矿”和全行业应用需求,针对遥感影像图分辨率高、更新速度快、数据量巨大、应用范围广等诸多特点,与云计算、大数据、物联网、人工智能等前沿技术的交叉融合,建立一个有机集成的国家级基础遥感影像数据库成为必然趋势和时代要求。开展“全球国家级多源、多尺度、时序遥感影像图数据库建设”,由自然资源部统一规划、立项,由相关部门具体负责,由具备相应资源的企业和公司承担。该库既可以满足多分辨率、多数据源海量正射影像数据存储、管理、分发与服务的急迫需要,还能为政府、科研、教学、企业、大众、军事、行业等用户提供基于遥感影像的空间信息服务,从而有效理顺各方关系,避免重复建设和力量分散,并形成强大的行业服务能力。其建设内容主要包括以下三方面:

  (1)以可见光影像数据为基础,开展以国家级为单位的高、中、低遥感影像图生产

  建立遥感数据处理与产品生产的标准规范,应包括多源遥感数据选择、次优数据替补,数据处理及产品生产流程,成果影像的空间分辨率、时间分辨率、投影标准、分幅标准、精度指标等内容。以资源系列、高分系列、天绘系列和北京系列、吉林系列国内测绘卫星可见光影像数据为主要数据源,辅以其他数据,开展以国家级为单位的高、中、低遥感影像图生产。

  (2)按时序对区域影像图进行定时更新,建议每季度更新一次,每年更新四次

  建立遥感影像图更新的标准规范,应包括更新流程、更新内容、更新时间、更新区域等内容;按时序对国家行政区域(经济区及重点城市优先)及周边区域、国外重点监测区域等的影像图以季度为时间单位进行定时生产更新,每年更新四次,形成覆盖全国及周边区域、国外重点监测区域的季度遥感影像图,以满足社会各领域不同时期的数据应用需求。

  (3)建立国家级多源、多尺度、时序遥感影像图数据库

  加强集成创新,有效统筹多领域、多层面、多媒体的时空信息,建立一个以基础地理信息、遥感影像专题信息为核心的国家级多源、多尺度、时序遥感影像图数据库,研究多源遥感元数据的集成准则、多源遥感数据空间组织策略及海量遥感元数据的快速检索策略等内容。对多源、多尺度、时序遥感影像图进行归档管理,实现多年正射影像图的管理、更新、维护、共享等功能,创新相关产品与服务(尤其是面向大众、结合民生的产品与服务),加强空间信息网络和实时服务系统建设,促进系统联通、时空融合和服务畅通,并不断提高数据基础设施的使用效率和服务的智能化程度,实现大平台、大融合和大产业。

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