遥感技术在自然资源调查监测中的应用

张志刚，李 明，温 晖，马磊超，柳晓东

（1.中国地质调查局 地球物理调查中心，河北 廊坊 065000；2.中国地质调查局 自然资源综合调查指挥中心，北京 100055）

为适应国家生态文明建设和自然资源管理的需要，坚持山水林田湖草是一个生命共同体的理念，自然资源部门主动建立自然资源统一调查、评价、监测制度，形成协调有序的自然资源调查监测工作机制，并统筹推进各级自然资源调查监测工作。遥感作为主要应用技术之一，在我国当前自然资源调查监测中发挥着“天上看”的重要作用。与传统的调查监测方式相比，遥感技术打破“地上查”的局限，可实时调查监测时空某一时段的变化，以及拉长整个对比年限。分析遥感技术在自然资源调查监测中的优越性，梳理其具体应用领域，为遥感技术的更一步应用提供理论参考。

1 遥感技术概述

遥感技术是指利用传感装置和现代光学、电子学探测仪器，在不与目标物接触的情况下，把远距离目标物的电磁波特性记录下来，通过分析、解译揭示目标物的特征、性质和变化规律。遥感应用主要采用飞行物、手持设备等主被动传感器装置对目标物的电磁信息进行收集，再借助有关技术进行判断分析。

遥感作为一门对地观测综合性技术，具有探测范围广、采集数据快，以及获取的数据综合性与动态性强等特征，在自然资源调查监测工作中有其他技术无法比拟的优势。遥感技术能在短时间对自然资源进行周期性、重复性的调查监测，结合人工实地调查，可以节约大量的工作时间与人力资源，进一步提升调查监测的准确率与效率。

2 遥感技术应用优势

遥感作为一门对地观测综合性技术，应用日趋广泛，尤其是地表覆盖层的资源环境监测、农作物产量估算、森林草原植被盖度覆盖、全球变化等方面。自然资源调查监测的范围较大、信息分类复杂，要想提高数据采集的精准性和实效性，遥感技术的应用不可或缺。

2.1 监测范围大

自然资源的调查监测涉及地表覆盖层和地表基质层，监测范围较广，需采取一定空间尺度表达出宏观决策性，而遥感技术具备这方面的优势。根据平台高度，遥感技术大致分为航天遥感、航空遥感和地面遥感三大类。

近年来热门的无人机遥感从航空相片、卫星图像、无人机拍摄等方面进行决策分析，比地面调查的可见性和宏观范围更大。与此同时，遥感技术实现自然资源调查监测的远景空天地一体化，让监测工作向立体化、一体化的方向发展，有效实现大范围的立体调查监测。

2.2 信息量丰富

自然资源的调查监测涉及地表覆盖层和地表基质层，调查种类较多，涉及土地、矿产、森林、草原、水、湿地、海域海岛等，涵盖陆地和海洋、地上和地下。仅专项调查就可以分为耕地、森林、草原、湿地、水和海洋等。

传统的自然资源调查监测以实地调查为主，只能获取单一的地类资源信息。遥感技术可以在地类资源方面实现自动解译识别、农业产量估计、林业蓄积量估测等。与传统的自然资源调查监测不同，遥感技术应用多平台传感器全面快速地获取相关遥感影像和信息资料，且获取的信息量远超传统方式。在经济不发达、交通不便利、经营活动少的区域，遥感调查效率较高、信息获取容易的特点尤为突出。

2.3 调查区域广

各类自然资源均具有较强的动态性和多变性。从时空角度看，自然资源在不同区域和时段的状态不同，例如夏季是草原的生长旺盛期，而秋季是农作物丰产期。这就要求在各类自然资源调查监测中，应用具有动态性特征的技术。许多实地调查无法开展正常调查，比如山高林密、悬崖峭壁、深海国境线周边，以及人力不能到达的目标区域，遥感技术能够多平台、多角度、多传感器反复成像，从而获得最新变化的自然资源数据资料，这对调查监测工作来说极为有利。

3 遥感技术在自然资源调查中的应用

近年来，遥感技术已在农业、林业、自然资源、生态环境保护等领域广泛应用。在自然资源调查监测工作，借助遥感技术完善全国土地利用基础数据，进一步核查与更新土地利用现状；农业利用无人机植保探测技术开展病虫害监测；林业采用机载、地面激光雷达技术开展林木材积、生物量估测等。在自然资源调查监测工作中，遥感技术主要应用于国土调查、自然资源监测和构建三维立体时空数据库。

3.1 国土调查

全国第三次全国国土调查属于重大国情国力基础调查，需要及时掌握所有地块的类型、面积和范围。借助遥感正射影像和实地调查，可掌握详实准确的国土利用现状和自然资源变化情况。

首先，建立互联共享的覆盖国家、省、地、县四级的遥感影像，用计算机识别、人工勾绘、天上看和地上查相结合的方法，根据目标区的自然地理分布、地形地貌特征、土地利用结构和植被类型等，建立目标区的典型地类解译标志。其次，分析正射遥感影像的纹理、色调、区位、附着物和周边环境，按照内业信息提取分类标准判读图斑地类，并提取土地利用图斑。最后，结合实地进行部分图斑综合调绘。遥感技术可以有效筛选地类图斑，并对不同地类的变化状况进行实地核查。

3.2 自然资源监测

在第三次全国国土调查的基础上，展开自然资源调查监测工作。以地表基质层岩石、砾石、砂、土壤和地表覆盖层的森林、草原、湿地、海岸带等自然资源为研究对象，应用遥感手段调查监测自然资源的数量、种类、质量、结构和分布状况。

监测耕地资源变化情况时，选取一季度和二季度的遥感影像（包括高分二号、北京二号、高分七号等亚米级影像，高分一号系列、高分六号、资源三号等优于2 m级影像），获取部分耕地类型、面积、范围、分布和变化情况，满足国土变更调查、耕地保护、督察执法等自然资源管理和生态文明建设需要，为耕地资源督察执法提供数据支撑。

激光雷达在森林资源调查中广泛应用，例如基于激光雷达波形数据反演森林郁闭度和树高，利用背包、机载、地面激光雷达技术开展林木种类、材积、生物量估测等。目前，多数商业雷达系统配备高分辨率数码相机，用于获取地面的彩色数码影像，为相关的数据处理提供参考。

3.3 构建三维立体时空数据库

三维空间基底数据主要包括数字高程模型、遥感影像、基础地理信息和倾斜摄影三维模型等。目前，各省根据国家级自然资源综合管理业务，借助遥感技术综合无人机的测量优势，利用倾斜摄影、激光雷达、三维建模等多地域、多批次获取实景三维数据，真实还原地貌特征，展现地面各类地物要素的真实形态、空间分布和相互关系。当前，许多省份利物地表覆盖三维模型构建实景三维应用平台，实现数据展示、编辑、分析、查询、统计等功能，为自然资源业务开展提供三维解决方案。

4 结语

遥感技术在自然资源调查监测中具有较强的适应性，可以优化监测数据的内容和体系。尤其在恶劣环境条件下，完成土地、矿产、森林、草原、湿地、水、海域海岛等自然资源监测，提供具有有效性、时效性、整体性的数据支撑，助力我国自然资源管理工作。随着遥感技术的不断完善和发展，其必将在自然资源调查监测研究中发挥更大作用。