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【中国自然资源报】打造自然资源高效智能监测室

今年以来,内蒙古自治区测绘地理信息局谋划建设自然资源地物光谱数据库,推动自然资源监测定量化、动态化——

核心提示: 近期,内蒙古自治区测绘地理信息局构建内蒙古自治区自然资源典型地物光谱数据库的工作全面铺开。

内蒙古

通讯员 郭龙 刘聪

土壤组成员在盐碱地采集土壤光谱信息

土壤组成员在盐碱地采集土壤光谱信息

近期,内蒙古自治区测绘地理信息局构建内蒙古自治区自然资源典型地物光谱数据库的工作全面铺开。有了这个“库”,该局局属的内蒙古卫星应用技术中心利用地理信息分析技术、大数据挖掘算法和遥感影像分析技术深入挖掘地物属性与光谱信息之间的关系,就能为自然资源地物拍出精准“CT”,推动内蒙古自然资源监测朝着定量化、动态化的方向前进。

自然资源高效智能监测是保障生态安全的重要基础   

内蒙古自治区地处祖国北疆,是我国北方面积最大、种类最全的生态功能区,也是三北地区乃至全国的“碳汇库”“挡沙墙”和重要的生物多样性保护地,生态地位极为重要。高效准确地查清各类自然资源家底和变化情况,是实现生态环境整体保护、系统修复和综合治理的重要基础,也是保障生态安全的重要基础。   

目前,自然资源调查监测仍存在依赖人海战术,工作强度大、效率低等问题,新一代高效智能调查监测技术体系亟待集成与转化。   

内蒙古自治区总面积118.3万平方公里,自然资源丰富、生态类型多样,具有完整的山、水、林、田、湖、草、沙等生态系统。如何在这么广袤复杂的国土上展开新一代自然资源地物高效智能监测,是内蒙古自治区测绘地理信息局一直以来思考的课题。   

随着测绘地理数据的不断丰富、遥感卫星影像的指数级增加,内蒙古自治区测绘地理信息局开始谋划构建“一个库”,以充分发挥测绘地理信息底盘作用,让海量地理信息数据成果“动”起来、“用”起来,避免重复建设。   

如今,内蒙古顺利建成了地理信息大数据平台和国土空间信息平台,实现“横向到边、纵向到底”的数据集成汇聚共享网络,发射了“内蒙古一号”卫星,并与其他资源类卫星组成了“天网”卫星系统,构建起了“天上看、地上查、网上管”的生态监测新格局。   

在此基础上,今年3月,内蒙古自治区测绘地理信息局筹划以地理信息大数据平台为依托,建设以自然资源地物为监测对象的典型地物光谱数据库。

构建地物光谱库,推动自然资源监测定量化、动态化   

实现对自然资源地物的高效智能监测,为何要先建设自然资源地物光谱库?   

据介绍,自然资源地物光谱库是以电磁波与地物表面相互作用所表现出的不同反射、热辐射、微波辐射及散射特征为理论基础,以土壤、林地、农作物、水体和草地等多种自然资源地物为研究对象,通过实验室测量、地面测量、近地面测量、航空测量和卫星观测等多种手段收集地物的波谱信息,并将获取的地物波谱数据进行高质量数据处理后,所构建的包含多种典型地物波谱信息与特征参数的光谱数据库。光谱数据库在地物分类、参数反演、目标识别、地表信息提取和生态环境监测等方面发挥着重要作用。   

国外学者早在20世纪40年代就开始关注地物波谱特性的研究。近年来,随着我国卫星发射数量的急剧增长,以及对查清自然资源家底和变化情况的急切需求,如何将遥感影像应用于自然资源调查与监测中、及时监测自然资源变化情况?自然资源地物光谱库正是解开这个问题的答案之一。   

建立种类齐全的自然资源地物光谱库,利用地理信息分析技术、大数据挖掘算法和遥感影像分析技术,深入挖掘地物属性与光谱信息之间的相关关系,可以为自然资源地物拍出精准“CT”。在此基础上,针对不同部门的需求,对相关数据进行加工分析,就可以服务自然资源调查监测评价、生态环境监测与治理、精准农业监测、林业资源监测以及防灾减灾等领域。

打造成全方位“资源库”,助力提升生态治理能力   

今年6月,在内蒙古自治区测绘地理信息局组织下,华中农业大学联合武汉大学、深圳大学、长光卫星技术有限公司等多家企事业单位合作,启动内蒙古自治区自然资源典型地物光谱数据库建设。   

目前,项目组成员已经在兴安盟科尔沁右翼前旗、锡林郭勒盟正蓝旗和巴彦淖尔市乌拉特前旗3个典型区域开展监测试点工作。土壤调查组从东到西完成了包含黑土、栗钙土、黑钙土、风沙土、草甸土、棕钙土、灰棕漠土和盐土在内的150余个样点750余个样方土壤采集工作,累计获取了3000余条野外和室内土壤光谱曲线。水体调查组完成了包含水库、河流、湖泊、坑塘和沟渠等多种水体类型在内的50个样点的野外采样工作。林地调查组使用分层抽样布设了30个1000平方米的样方,囊括了人工/天然梭梭林、胡杨林、红柳林、白杨林、榆树林、果林、白桦林、松林和混交林等森林类型,记录了超过5000株灌木和乔木的生理生态参数和林下草本信息,测量了700余植株的叶片光谱,基本掌握了调查区域样方尺度上的光谱指纹特征。农作物调查组完成了120余个样点360余个样方的农作物信息采集工作,农作物类型包括玉米、葵花、小麦、水稻、谷子、莜麦、大豆、高粱等,基本覆盖了内蒙古自治区主要农作物类型。草地调查组完成3个样区107块样地、300多个样方的草地光谱及草种样本的采集,累计获取了6300条野外草地光谱曲线和4250条暗室光谱曲线。这为构建内蒙古全地类自然资源地物光谱库打下了良好基础。   

据介绍,项目组将用一到两年的时间在野外调查基础上,继续完成不同地物属性的化验分析以及室内外光谱测量工作,依托卫星影像提取多尺度、多时序的多光谱和高光谱遥感信息,进一步补充完善地物光谱库构建工作。此外,项目组将加强数据信息的提取和分析,从地物光谱特征基础理论出发,利用大数据挖掘算法和智能机器学习算法构建一套完整的、成体系的地物属性产品研发系统,从而达到快速高效生产自然资源地物属性产品的目的,满足不同部门对各种自然资源地物属性产品的需求,真正发挥内蒙古卫星应用技术中心在基础数据资料方面“供给者”和“加工者”的作用。   

内蒙古自治区测绘地理信息局将用3年时间完成内蒙古自然资源地物光谱数据库建设,并与目前现存的一系列地物光谱库展开合作沟通,在解决数据成果保密的前提下,将其打造成一个全方位“资源库”,助力生态治理能力和水平的提升。   

中国自然资源报 2021年08月24日 第875期

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责任编辑:张璐