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城市国土空间监测的实施路径探讨

数据来源:北京数慧   2022-08-15   458


今年6月29日,自然资源办公厅发布《关于开展2022年上半年自然资源监测工作的通知》,提出要围绕自然资源部“两统一”职责履行,在自然资源统一调查监测评价框架下,以2021年度国土变更调查成果为底图,对现行国务院审批总体规划107个城市,细化和补充相关内容,掌握自然资源和人文地理要素的类型、面积、范围、分布和变化等情况,支撑国土空间规划编制及实施监督、城市体检评估和用途管制等国土空间治理工作。


北京数慧作为自然资源领域标准制定的参与者、数据质量的把关者、信息工程的承担者,基于对自然资源信息模型研究与建设工作长期积累的经验,结合城市国土空间监测的实施要求,通过梳理该项工作的总体技术路线和具体业务的开展方法,推出了北京数慧城市国土空间监测实施方案,助力构建全国纵向联动、横向协调、标准统一的动态监测体系,提升自然资源和国土空间领域治理能力的现代化水平。

总体技术路线

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方案从资料搜集与整理、遥感影像特征分析及深度学习解译、空间信息细化与补充、相关要素更新、质量控制、监测成果分析六大环节对相关工作进行了详细拆解和分析。

资料搜集与整理

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监测工作需要搜集与整理的资料涵盖多种数据类型,如GIS数据、CAD数据、图件数据、表格数据、影像数据等。


可依托北京数慧“合、整、理、治”数据智理方案,通过统一规整、统一坐标,对城市国土空间监测所涉及的来自自然资源部、水利部、交通部等部门的专题资料、水网数据资料、路网数据资料等各方面数据进行汇集与梳理,形成统一对齐的数据编目与数据体系,高效完成空间数据与非空间数据的标准化加工以及POI的处理。


以影像数据为例,建议优先采用国家统一提供正射纠正后的优于1米分辨率、时相为2022年6—7月的卫星遥感影像数据;对于国家卫星遥感影像数据覆盖不足的区域,建议利用搜集各地方2022年度优于1米航空航天遥感影像进行补充;建议各地方可以搜集部分区域最新的倾斜摄影影像数据。

空间信息细化与补充

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以 2021 年度国土变更调查成果为底图,以收集的资料为指引,套合最新遥感影像,利用多种技术手段,结合实地调查,确定监测对象的位置、范围和属性。


这部分工作需遵循三大原则:

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路网数据监测更新
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地理国情监测的路网数据更新,主要从2020年地理国情已完成采集成果中的铁路、公路要素层、城市道路层和乡村道路层中,将变化的铁路、国省县乡道、连接道等必要的要素以及保持交通网弧段连通所需的其他要素,在确保路网合理连通性的前提下,按照“重要性最高、距离最短、个数最少”的原则进行更新。

水网数据监测更新

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可以通过遥感监测河湖岸线的位置、河流结构线,通过遥感影像和收集资料更新与水网密切相关的堤、坝、闸、排灌站、泵站、重要机井等水利工程设施,通过收集的资料获得湖泊水质,水库坑塘用途、容积,河流类型、通航性质、等级,以及水渠的等级、流向等属性信息。

针对城市国土空间监测实施过程中最关键的空间信息细化与补充和相关要素更新工作,北京数慧自主研发的在线训练与解译系统,将人工智能赋能遥感技术,贯穿海量多源异构数据从处理分析到共享应用的全链路,可大幅缩短遥感图像解译周期。

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系统具有以下几个主要特点:

1、建立简单易用的模型构建引擎,实现模型自构建

系统实现了神经网络结构自动化设计、超参数自动化调参、迁移学习等技术,打造自动化、自学习的模型构建引擎,用户不需要有任何机器学习或深度学习基础,仅需上传样本即可进行模型自动化训练。

2、建立语义化推荐引擎,实现“千物千面”的解译推荐

采用知识图谱技术将地域、地物、影像、模型等进行图谱化,并构建语义化推荐引擎,针对不同地区的不同地物,进行最佳解译时间、最佳解译影像和最佳解译模型推荐。

3、打造解译后处理引擎,实现遥感解译对象到行业产品的转义

同时,通过构建行业场景下的产品内容理解、图谱关联、边界处理、类型转义等处理工艺,建立体系化的解译对象后处理工序,实现遥感解译对象到行业产品的适配,打通行业应用“最后一公里”。

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解译成果:房屋建筑

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解译成果:道路

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解译结果:水网

基于以在线训练与解译系统为代表的智能遥感服务平台,北京数慧一直在积极开展对耕地“非农化”“非粮化”“进出平衡”、种植属性以及城市相关内容等方面的业务应用创新,为数字化监测提供基础支撑,有效提高监测数据获取、处理、分析、服务的效率和水平。

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