宁夏回族自治区自然资源厅关于报送2019年宁夏自然资源卫星应用报告的函

　　根据《自然资源部科技发展司关于开展2019年自然资源卫星应用报告编制工作的通知》要求，现将《2019年宁夏自然资源卫星应用报告》随函报送，请审阅。

　　联系人及联系方式：

　　科技发展与地理信息管理处 袁美军 0951-5033934

　　自然资源信息中心 陈 瑞 0951-5962235

　　宁夏回族自治区自然资源厅

　　2020年1月3日

　　（此件公开发布）

　　2019年宁夏自然资源卫星应用报告

　　一、卫星工程建设

　　无

　　二、卫星及地面应用系统运行

　　（一）数据需求情况

　　宁夏自然资源系统2020年卫星影像需求情况如下：一是卫星数据类型。光学卫星包括资源三号、高分二号、北京二号、高景一号，其他卫星包括高分三号、TerraSAR、ALOS-2。二是空间分辨率。全色分辨率从0.5米、0.8米、1米、2.1米到3米。三是产品类型。包括原始影像和正射纠正影像产品。四是获取时间。主要为1月、2月、4月、5月、7月、8月、10月、11月。五是影像范围。影像范围包括全区5.19万平方公里卫星影像，以及宁东煤炭资源集中开采区、王洼煤炭集中开采区（灵武市、盐池、彭阳县）的4000平方公里TerraSAR、ALOS-2。

　　（二）数据接收情况

　　2019年1月1日至2019年12月24日，通过自然资源卫星云服务平台共接收各类国产卫星影像157批次1786景，数据量为2721GB。宁夏全区有效覆盖率达到100%，其中2米级共计2165景，有效覆盖率为100%，亚米级共计556景，有效覆盖率为99.78%，有效保障了自然资源领域和其他行业对卫星遥感影像的需求。

　　（三）数据处理情况

　　为提高国产卫星应用范围和应用水平，根据业务需求，一是完成了第二季度高分二号遥感影像产品生产，数量为113景，覆盖范围为宁夏北部11个国情监测任务区范围，面积为1.87万平方公里，主要用于地理国情监测任务。二是完成了高分二号遥感影像产品生产，数量为230景，基本覆盖宁夏全区，面积为5万平方公里，主要用于天地图数据融合工作。三是完成了高分二号遥感影像产品生产，覆盖范围为全区，主要用于耕地保护动态监测、生态环境修复等。

　　（四）产品服务情况

　　2019年，宁夏卫星中心充分利用遥感影像数据资源，围绕重点方向和重大任务，基本上能够满足自然资源主责主业应用。利用高分二号、资源三号等国产卫星，制作数字正射影像（DOM）,同时结合部下发的2018年土地变更调查影像和第三次土地调查正射影像，开展耕地保护监测、矿山治理监测、生态修复监测、基础地理国情监测、共享库和天地图数据更新、自然资源管理平台建设，为自然资源调查、监测、监管、行政审批和自治区政务服务等提供应用，充分发挥遥感影像的基础数据支撑作用。在保障自然资源主责主业应用的基础上，服务环保、水利、农业、部队等部门，用于大气污染监测、水利设施规划、农作物监测、安全预警等工作。

　　三、自然资源省级卫星应用中心建设

　　2019年9月，自然资源部批复同意宁夏建设省级卫星应用技术中心。宁夏自然资源卫星应用中心由宁夏自然资源信息中心牵头，联合宁夏测绘地理信息院、宁夏遥感测绘勘查院共同建设。2019年完成的主要工作如下：一是编制完成《自然资源宁夏卫星应用技术中心建设实施方案（2019-2022年）》。计划从运行机构、影像整合能力、应用服务能力、应用研发能力和开放交流五个方面开展宁夏卫星应用技术中心建设。建设总经费概算为4287.7万元，其中1229万元已列入2020年自治区财政预算。二是完成海量遥感影像管理系统和数据分发系统建设。管理系统具备PB级影像数据管理能力，实现多源卫星遥感数据的自动入库、统一管理、智能检索、查询浏览、提取分发、数据备份、数据迁移、在线制图等。实现多源遥感数据与产品的在线发布和需求审核审批，提供多源遥感数据与产品的统一检索、浏览和申请。三是制定2020年重点项目建设任务。做好自然资源系统遥感影像统筹获取，建设宁夏卫星遥感应用数据库，完成全区亚米级DOM生产和按需生产2米分辨率DOM，逐步形成涵盖原始影像拼接融合产品、快速纠正产品、标准DOM产品、专题要素产品等多类型的卫星数据产品，建设遥感解译和快速制图系统，完成市县（两市三县）节点建设试点工作。四是制定各年度重点建设任务计划。2019年，采取实体化运行机制模式，设立运行部门，组建专业技术队伍。2020年，完善软硬件基础，实现遥感影像统筹，建设卫星影像云服务平台，实现影像获取、产品生产、安全存储、数据管理、快速分发、集中共享、主业应用、应用服务和应用研发的线上流转，推进市县节点建设。2021年，聚焦自然资源主责主业应用，掌握耕地保护监测、地质灾害监测预警、生态修复、国土空间规划等重点领域需求，支撑好自然资源各部门应用，发挥卫星影像基础作用。2022年，进一步扩大联盟，在原有联盟基础上扩展行业应用，建设行业示范基地，形成完备的自然资源卫星应用技术体系。

　　四、自然资源卫星应用

　　（一）服务国家重大战略实施，保障自然资源调查监测管理

　　一是服务黄河流域自然资源调查监测前期工作。利用2019年6～9月份的高分二号0.8米分辨率的影像数据，以黄河宁夏段中心线两侧各缓冲10千米，制作黄河流域宁夏段2019年影像图，为全面查清黄河流域各类自然资源利用现状，摸清黄河宁夏段水资源和水生态空间的产权状况，为全面开展黄河全要素、全流程、全区域的自然资源调查监测工作打好基础。

　　二是服务基础性地理国情监测和专题性监测工作。以2019年第二季度0.8米分辨率高分影像为主，遵循“所见即所得”的采集原则，监测宁夏任务区地理国情信息变化情况，获取宁夏无缝隙、全覆盖的种植土地、林草覆盖、房屋建筑（区）、铁路与道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地及水域共8个一级类、44个二级类、84个三级类的地表覆盖数据以及地理国情数据，生产现势性强、精度高的宁夏地理国情监测信息库，为各部门和政府提供地理国情信息决策支撑，为生态文明体制改革、民生保障、应急救灾、重大国情国力调查等工作提供统一的地理空间公共信息基础。

　　（二）省级（区域）卫星应用

　　一是耕地保护动态监测应用。构建耕地保护动态监测监管技术体系，通过机器学习，以分布式计算资源为驱动力，实现对遥感影像中要素的自动化识别、提取、分析、整理，有效降低人力成本，以提高耕地保护动态监测监管中土地利用变化信息发现精度及工作效率。以2019年高分二号0.8米分辨率卫星数据和人工智能技术，形成从遥感数据处理、资源库建设、监测对象确定、监测指标分析到监管流程梳理、配套制度建议等一整套动态监测监管技术体系，实现按季度耕地保护动态监测。全区现有耕地面积1955.14万亩，永久基本农田面积1400.23万亩。对全区22个县（市、区）耕地变化情况进行了监测，共发现耕地变化图斑13483块（耕地减少5264处、增加8219处）。实现了耕地保护措施由传统的“制度约束”向“科技信息化手段”转变，有利于耕地变化情况能够发现在初始，解决在萌芽，从源头解决耕地保护监测监管问题。通过“天上看”“地上查”“网上管”，实现第一时间发现，第一时间制止处理，达到有效监管目的（参见图1、图2、图3）。

　　二是露天矿山越界开采监管的应用。选用2019年0.8米分辨率的高分二号影像作为数据源，按照县级行政区域进行裁剪后存储备用。根据影像数据的获取时间，确定一个最近的时间节点，收集该时间节点有效期内采矿权和过期采矿权的数据。以采矿权数据中坐标数据为基础，通过GIS软件进行矢量化，将属性挂接到矢量图形上。对矢量化图形进行编号，每个封闭的开采区为一个编号单元，一矿多区的分别表示。通过监督与非监督分类法，圈定疑似图斑，采用人机交互的方法，对疑似开采区进行辨别，确定疑似开采区并圈定疑似越界开采图斑。将疑似越界开采图斑进行最近归类，确定其可能的开采主体。将疑似越界开采图斑属性挂接，为每个疑似图斑建立属性表，填写露天矿开采遥感解译信息表（一矿一表），制作露天矿开采遥感解译图（一矿一图）。将制作完成的解译图与解译表汇总整理，以发证机关为单位，下发至各市、县自然资源局。市县自然资源局组织人员进行现场核查，对疑似开采图斑的情况进行核实，并填写实地核实信息，并于30日内将初步核查情况反馈至监管部门。对核实确认存在的违法开采行为，于90日内将处理结果上报监管部门备案。根据执法部门核实反馈表，对疑似图斑进行核销，完成监管闭环。对未及时核实反馈的，予以督促。监管部门对疑似越界开采的露天矿采用抽查方式（总数不低于20%比例）开展野外调绘与实地核实验证。对难以到达的或交通困难的矿区，采用无人机倾斜摄影建立正射影像图、数字高程模型、数字表面模型、地形图和实景三维模型等方式进行核查、验证，进一步确认遥感解译成果的准确性。根据疑似图斑反馈情况与监管部门实地核查情况完善影像解译标志（参见图4、图5）。

　　截止目前，已完成全区第一批60家在册煤矿中的23家生产煤矿和92家非煤矿山的实地核查测量，其中煤矿涉嫌超层越界的4家、非煤矿山78家；第二批对吴忠市、固原市、中卫市130多家非煤矿山的测量正在进行中，卫星遥感影像监测工作有效打击、遏制超层越界开采行为。逐步探索形成覆盖全区的动态监测长效机制，有力震慑打击露天矿山超层越界开采违法行为，保障露天矿山安全生产、绿色发展。

　　三是宁夏地理空间基础信息共享库的应用。宁夏地理空间基础信息共享库基于宁夏电子政务公共政务云平台，依托宁夏全区最新的基础测绘成果和高分辨遥感影像成果，目前是按年度更新影像数据，2020年计划达到按季度更新影像数据目标。宁夏地理空间基础信息共享库建设的完成，使得遥感影像的使用不再需要拷贝数据，通过政务外网，用户可以对资源中心的影像数据进行查询和提取，并结合门户提供的使用方式快速进行“自我定制”的使用。宁夏地理空间基础信息共享库直接使用GIS Web服务为自治区各部门提供快速在线智能制图的功能，提供便捷、权威、现势性强的地理信息“云租用服务”，创新性地解决了空间数据共享存在的重复建设、资源利用低效等问题（参见图6、图7）。

　　（三）其他行业应用

　　一是卫星遥感在水利行业的应用。依托国家水土保持信息化管理平台，利用2017年、2018年全区高分二号0.8米分辨率影像数据，开展国家水土保持重点工程“图斑精细化”管理、宁夏实施全国水土保持规划情况自评等工作。通过项目的开展初步形成一套先进的水土保持信息化监管业务技术流程，探索建立一种协同一致的水土保持信息化管理业务工作模式，建成支撑有效、信息共享、监管有力的水土保持信息化监管信息化体系，促进遥感影像在水利行业的深入应用，推进了国产卫星与水土保持监管业务的深度融合。

　　二是卫星遥感在消防行业的应用。宁夏消防救援总队的“警情研判分析平台”采取直接调用“天地图·宁夏”服务的方式，调用“天地图·宁夏”的影像地图服务、矢量地图服务、WEB服务和数据服务，作为“警情研判分析平台”加载的地图，为消防救援分析研判警情、制定决策、部署警力等提供了数据支撑，确保平台建设与应用的可持续发展，并在各业务实战中取得良好应用成效。

　　五、科技创新

　　2019年度，宁夏卫星中心开展了基于深度学习的自然资源空间大数据综合监管分析研究，该项目基于人工智能深度学习的神经网络模型，充分利用自然资源空间大数据，研究自然资源管理中综合监管指标分类、监管预警分析以及动态比对、目标跟踪，开发具有智能分析的自然资源空间大数据监管平台，提升自然资源宏观调控、管理监测、形势分析、政策评估、舆情分析等领域的决策支持能力。设计一种基于深度学习的面向对象高分遥感影像分类框架，用于遥感数据的地类自动判别。实现影像分割块的规格化，制作标记数据集。提供训练数据输入功能，将标记数据集中的训练数据和验证数据依次输入预训练卷积神经网络中，得到训练好的网络模型。该模型可对遥感数据进行自动判别，可对人工标注的土地利用现状进行检查。设计遥感影像变化动态监测工具，将不同时期遥感影像输入，可自动发现并标注变化区域，同时输出变化区域地类的变化过程，从而全面了解自然资源的现状和动态变化，及时发现和评估自然灾害和人类活动对自然资源的破坏情况，实现对自然资源的常态化监管。

　　六、国际交流与合作

　　无

　　七、展望

　　宁夏卫星中心将按照《自然资源省级卫星应用技术中心建设指南》要求，充分发挥国产卫星资源优势，利用自然资源厅已有卫星应用基础，整合、聚集自治区卫星遥感应用力量，统筹全区卫星应用数据资源，按照“优势互补、协助共享”的原则，计划用3年时间，建立中心联盟协作共享、高效运行机制，健全完善配套政策，拓展公共应用领域，提升装备保障能力，建设集数据管理、产品生产、主业应用和应用服务为一体的宁夏卫星应用技术中心, 构建纵向贯通部、省、市、县各级自然资源管理部门，横向连接自治区各级政府部门的自然资源卫星应用技术体系。推进卫星应用融入自然资源调查、监测、监管、评估、决策等主责主业，扩大国产卫星服务自治区经济社会发展和“三大战略”的应用水平，向社会提供更加优质的卫星遥感应用产品服务。

　　附件：宁夏自然资源卫星应用实例

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