厉芳婷，洪 亮，黄 露

（1.武汉大学测绘遥感信息工程重点实验室，湖北 武汉 430073；2.湖北省航测遥感院，湖北 武汉 430074；3.湖北省测绘工程院，湖北 武汉 430074）

建立自然资源承载力监测预警机制，就是要对水土资源、环境容量和海洋资源超载区域实行限制性措施，是中央全面深化改革的一项重大任务。早期的资源利用研究偏重于统计方法，随着遥感技术快速发展，多光谱和多时相遥感影像数据为自然资源动态监测提供了丰富的信息，GIS技术使得数据共享和多方协同分析有了更先进的手段。建立手段完备、数据共享、实时高效、管控有力、多方协同的资源环境承载能力监测预警长效机制，就是要形成政府主导、部门协同、社会参与、公众监督的资源环境监测新格局，为湖北省资源环境保护工作提供有力支撑和保障。在湖北省现行的自然资源管理格局下，涉及的专业领域广泛，测绘地理信息的技术和能力可作为湖北省自然资源承载力监测的重要支撑。

1 资源环境承载力监测主要工作

根据工作要求，2018年底前，我省资源环境监测网络基本实现土地资源、水资源、环境、生态等资源环境监测全覆盖，各级各类监测数据系统实现互联互通，资源环境承载能力监测预警信息化、自动化、网络化能力和保障水平明显提升，初步建成天地一体、上下协同、信息共享的资源环境监测预警信息技术平台。具体包括[1-6]：

1)监测网络整合接入。各部门资源环境监测网络按照相互衔接、互为补充、避免重复建设的原则进行统一整合接入，建成覆盖全省、功能完善、分工明确的资源环境监测网络，涵盖水资源、土地资源、环境、生态等资源环境要素，全面满足全省资源环境承载能力评价、预警、考核、管理需求。

2）监测数据互联共享。实现各层级各部门资源环境容量、环境监测数据、监测预警数据和环境统计数据互联共享，全省资源环境监测信息化水平明显提升，数据综合分析能力明显增强。

3）预警应急全面加强。形成资源环境承载能力监测预警预报体系，搭建资源环境承载能力预报预警智能分析与动态可视化平台，实现资源环境承载能力的综合监管、动态评估与决策支持。环境突发事件应急监测能力明显增强，区域应急联动机制基本建立。

4）运行机制科学高效。资源环境监测制度体系初步建立，各部门分工协作、相互配合的监测网络长效运行管理机制基本形成，各级各部门资源环境监测事权清晰界定并严格落实，全面实现水资源、土地资源、生态、海域临界超载点位自动监测系统社会化运维。

2018～2020年，运用测绘地理信息科学技术手段，通过持续完善监测网络，科学验证监测预警数据，不断优化预警机制等方面，继续加强项目建设，建成全省高效运行的资源环境自动监测网络体系，全面准确的资源环境信息共享体系和科学规范的资源环境监测预警智能分析体系，实现资源环境监测预警能力的现代化、标准化、智能化。

5）监测网络补充完善。从技术手段上，运用卫星遥感、无人机遥感监测等新型测绘技术手段，对现有的监测网络进行补充与完善，实现对重要生态功能区、生态敏感区和脆弱区、禁止开发区、自然保护区等进行大范围、全天候监测，建立天地一体、上下协同的环境资源监测网络系统，满足资源环境监测预警评价以及资源超载管控等需要。

6）监测预警数据验证。为了验证资源环境监测预警数据的准确性、有效性，利用遥感影像监测技术手段获取全面的测绘遥感监测预警数据，以获得更加科学、精准的资源环境监测信息，为资源环境监测预警评价工作提供有效的数据支撑。

7）预警机制优化。利用测绘遥感技术，对获取的区域资源环境监测预警结果进行科学验证，进一步修正预警结果，实现对资源环境监测预警机制的科学优化。

2 近年来测绘地理信息成果

湖北省积极推进新时期测绘地理信息事业发展，大幅度提高了测绘地理信息服务保障能力，为我省监测预警数据库和信息技术平台建设工作奠定了基础。

2.1 湖北省地理国情监测成果

2015年，湖北省全国第一次地理国情普查工作完成。覆盖全省面积18.59万km2，融合了第一次地理国情普查数据成果，12个一级类、58个二级类、142个三级类，图斑数约1 385万，获取国土疆域面积、地理区域划分、地形地貌特征、道路交通网络、江河湖海分布、土地利用与土地覆盖、城市布局和城镇化扩张、生产力空间布局等自然信息，为做好防灾减灾工作和应急保障服务提供了重要保障。

2017年，湖北省地理国情基础性监测工程对我省的地表自然和人文地理要素进行一次全覆盖基础性监测。以湖北省行政辖区内的国土范围为监测范围，面积约18.59万km2。利用遥感影像的目标识别、影像匹配、变化监测方法结合深度学习方法，两期影像的自动变化识别正确率可以达到92%，对建筑物、水域的变化识别正确率可达96%。采用遥感影像解译、变化信息提取、数据编辑与整理、外业调查等技术与方法，充分运用已经收集的解译样本数据辅助内业解译，采集变化信息，结合多行业专题数据对本底数据进行更新。数据成果包括整景遥感正射影像数据、地表覆盖分类和地理国情要素监测数据、遥感影像解译样本以及外业调查成果数据，为相关决策制定提供现势性强的信息服务。

有一次，我们准备到村子里的吊桥玩儿，忽然看见一个神色紧张的男人。我们躲在一面墙后面，偷偷看他要干什么。不一会儿，他把手伸进了一个正在和别人聊天的人的口袋中。那个正在聊天的人还不知道发生了什么事情，结果那个小偷成功偷到了钱包。

地理国情监测数据成果为我省监测预警数据库和信息技术平台建设工作提供了丰富的基础测绘数据基础。此外，该项工作涉及海量数据整理工作，为监测预警数据库建设提供了宝贵的经验。

2.2 智慧湖北时空信息云平台

智慧湖北时空信息云平台通过将北斗技术、云计算技术等引入到城市信息化建设中，建立北斗基准的时空数据框架和服务架构，通过构建智慧湖北时空信息“一张图”，统一湖北省数据标准，为各部门提供统一、一致的数据服务。相关成果已经在老河口试点进行应用并提供基于时空的信息服务，带动政务、产业、公众等相关领域的应用创新，目前已经具备相关的成果沉淀，具有应用推广价值。

时空信息云平台打破了信息孤岛，实现跨部门跨领域信息的互联互通和共享交换，为我省监测预警数据库和信息技术平台建设工作提供了类似经验。同时，这是云计算技术的一个成功应用案例，为监测预警数据库建设提供了技术储备。

2.3 基础空间地理信息数据融合技术

基础空间地理信息数据融合技术是对数字湖北、地理国情普查成果、导航一张图建设成果及测绘已有成果等基础空间地理信息数据的清洗、融合，建立起包括境界、地名地址、交通、水系、居民地及设施、地表覆盖、管线、植被、地形高程及影像等数据的基础空间地理信息数据一张图，为智慧湖北时空信息云平台的建设提供基础支撑[5]。融合技术可集成融合多源、多尺度、多时态的地理信息数据，具有行业信息整合和关联能力，为我省监测预警数据库和信息技术平台建设工作提供了数据融合技术经验。

2.4 时空数据云计算技术

通过构建云架构，形成核心资源池，最终将计算任务分散在资源池中，使各种应用能够根据需求获取计算能力、存储空间与信息服务，在合理时间内完成对数据的获取、存储、管理、处理，实现对海量计算资源的按需、动态、可伸缩的分配调取，面向海量时空数据突破了分布式存储、并行计算、高效时空索引等关键技术。基于云计算的海量数据存储与计算技术，可以支持多类型海量空间数据在线存储以及分布式集群模式的数据存储，进行GIS的并行处理，包括根据任务计划进行任务划分以及根据任务编排进行任务调度，实现物理资源的充分利用并提高数据访问和处理效率[8]。通过运用云计算、信息共享、智能分析等技术，实现了知识与信息技术的融合应用，为构建我省监测预警数据库及云平台工作提供了技术积累经验。

2.5 智慧城市时空信息三维全景可视化系统

利用二维可视化、三维可视化、服务对接、KPI部署与交互等技术和手段，依托基础设施虚拟化管理系统提供的云基础设施支撑环境、时空信息云平台提供的相关接口和服务，实现基础地理空间数据、CORS位置数据、传感器实时动态数据、资源业务部门数据等多源、异构、动静态时空信息的二三维、地上地下、室内室外全景可视化展示。通过该系统的建设和应用，可以实现多源异构时空信息的地上下、室内外、动静态的全景可视化展示，为基础地理空间数据、政务基础数据、CORS位置数据、传感实时数据、业务资源数据提供可视化的查询分析服务，可以为时空信息的关联、融合、集成提供可视化的应用展示[7,10]。系统实现了时空数据的二三维、地上地下、室内室外全景可视化展示。对我省监测预警信息技术平台建设工作的开展具有十分重要的借鉴意义和参考价值。

2.6 湖北省自然资源资产监测平台

2017年，湖北省自然资源资产监测平台项目在充分调研分析发改委、环保、国土、水利、林业等部门自然资源数据的基础上，融合自然地理历史和现状信息，及各部门相关控制性规划指标，整合各部门自然资源数据，建立自然资源资产负债表空间化的、有实体对应的、可视化的自然资源资产数据库。基于自然资源资产数据库，实现自然资源资产信息共享与展示，通过统计分析手段，对自然资源资产负债表数据质量进行科学、准确的质量评价；通过遥感图像解译、对比分析和空间信息变化检测技术等，为领导干部自然资源资产离任审计工作提供技术支撑；开展常态化自然资源资产监测，借助决策知识分析手段，为省生态文明体制改革专项领导小组全面掌控和实时监控自然资源资产提供辅助决策。

该项目的建设，为监测预警数据整理、数据库建库等工作提供了工作经验，为监测预警信息平台建设项目提供了项目经验。

2.7 湖北省地理国情信息发布与服务系统

该项目为我省监测预警数据库和信息技术平台建设工作提供了数据支持。该项目涉及海量数据处理与管理工作，为监测预警数据库建设提供了类似数据管理经验。其数据可视化工作，为监测预警智能分析平台提供了可视化工作经验。

2.8 国家应急测绘保障协同网络

国家应急测绘保障能力建设项目于2016年12月底得到国家发改委批复立项建设，全国八个省份节点配备了中航时固定翼无人机航空应急测绘系统，湖北省是其中之一。我局在该项目中主要承担四项子系统建设内容，包括中航时固定翼无人机航空应急测绘系统、国家应急测绘资源共享平台湖北省共享节点、国家应急测绘数据快速传输网络、视频会议终端。

在充分利用各部门已有应急测绘装备基础上，重点加强航空应急测绘、应急现场勘测、影像快速处理、多源数据集成、应急快速服务、应急地图快速制印、应急测绘调度、应急数据传输、应急测绘资源共享等方面的能力建设。根据国家航空应急测绘能力建设布局要求，武汉基地将配备一套中航时固定翼无人机航空应急测绘系统，具有航时长、获取效率高、抗恶劣天气能力强（能夜航）、获取信息种类多（影像、视频）等特点，适宜于应对重大自然灾害、重点区域信息获取的需求。通过系统建设，我局将形成远距离、全天时、全天候、多类型突发事件现场信息的快速获取与处理能力，为“第一时间”提供保障区域内重特大突发事件现场信息提供保障。

通过国家应急测绘保障能力建设项目的推进，可作为资源环境承载能力建设的一个有效补充，满足我省资源环境监测网络全覆盖的需求。

3 测绘地理信息的技术支撑

3.1 全省全覆盖资源环境承载能力监测网络建设

根据湖北省资源环境监测预警工作的现状和需求，以湖北省已有的资源环境监测站网为基础，建立资源环境监测专线网络，基于统一的分布式组网协议，对现有的各监测站网进行接入、整合、联网与统一管理，构建覆盖全省高效运行的资源环境承载能力监测网络。在多部门监测站网协同接入的基础上，预留可扩展的网络接口，支持对一些薄弱环节的监测网络的动态接入。同时支持对不断新增的县级监测网点的接入，对整个监测网络进行持续补充，不断完善全省资源环境监测网络体系。从技术手段上，运用卫星遥感、无人机监测等先进技术手段，对现有的监测网络进行补充与完善，建立天地一体、上下协同的环境资源监测网络系统，实现对重要生态功能区、生态敏感区和脆弱区、禁止开发区、自然保护区等进行大范围、全天候监测，实现我省资源环境承载能力监测网络全省全覆盖。

3.2 监测预警数据库建设

基于国家制定的资源监测、调查、普查、统计等的分类和技术标准，结合湖北省各行业资源现状和特点，进行适当的扩充和完善，规范各部门资源环境承载能力监测数据采集、整理、建库、更新的技术标准，研制各部门分布式数据共享交换和服务应用的接口规范，建立健全多部门共建共享监测数据的体制机制，指导各部门规范化加工历史数据、标准化采集实时数据。整合集成各有关部门资源环境承载能力监测数据，建设监测预警数据库，利用云计算、大数据、数据融合等技术，实现监测预警数据的实时共享和动态更新。

3.3 智能分析与动态可视化平台、政务互动平台建设

基于各有关部门相关单项评价监测预警系统，运用资源环境承载能力评价模型，结合三维、遥感、GIS等现代信息技术，搭建我省资源环境承载能力监测预警智能化分析与动态可视化平台，实现我省资源环境承载能力单项评价的集成、汇总、可视化展示，能够实现资源环境监测预警集成综合评价，为我省资源环境承载能力提供动态监管和辅助决策支撑。建立资源环境承载能力监测预警政务互动平台，定期向社会发布监测预警信息，为政府与社会公众对资源环境承载力共同监督和服务提供窗口。

4 结 语

湖北省的地理国情普查（监测）等工作已经为资源环境承载力监测提供了数据储备，时空信息云平台和时空数据云计算提供了数据管理和计算技术支持，自然资产监测平台和地理国情发布系统可为资源环境承载力监测平台借鉴使用，各种测绘地理信息数据获取手段、信息处理技术、智能分析方法必将成为资源环境承载力监测工作的重要支撑[11]。