随着资源一号02C、高分一号、高分二号等高分辨率国产卫星的成功发射,国土资源卫星遥感数据的空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和数据覆盖能力均得到了极大提升,已逐步取代同等分辨率国外卫星遥感数据,在国土资源管理、地质矿产调查评价和突发地质灾害应急调查中发挥了重大作用,体现出了规模化的应用效益。对国土资源卫星在地质矿产领域应用成效做了总结概述,充分展示了国土资源卫星覆盖与应用能力。并结合国土资源卫星发展规划,就其应用前景进行了展望。

随着高分系列卫星的发射,地质调查应用中可用的国产卫星数据不断增加,在国内矿产资源勘查、矿产资源开发调查与监测、地质灾害调查与监测等工作中发挥了重要作用。与境内工作相比,境外地质调查工作由于工作程度低、基础资料缺乏更需要自主遥感数据作为重要的支撑资料,但由于我国自主卫星接收站分布等原因,境外数据的获取和保障存在很大的不确定性。本研究基于多因子分析的方法,提出一种加权打分国产卫星境外区域地质服务能力的加权打分模型,并在此基础上进一步分析资源一号02C等卫星在境外区域的服务能力,制作相关服务能力分布图,为境外卫星数据服务的分析以及地质调查工作的开展提供重要参考。

针对海量国产卫星数据使用过程中优质数据筛选困难且费时费力的问题,设计并实现自动化优质数据筛选。构建基于资源一号02C、高分一号、高分二号等多源国产卫星影像智能优选模型,将卫星及传感器类型、空间范围、时相、空间分辨率和空间分析方法等各项指标要求抽象为数学模型,完成异构元数据的高效集成与管理,制定遥感影像评价指标体系和评价模型,面向用户的定制化需求,通过自适应优选规则和自主性权重设置,运用典型运筹学方法进行定量分析,实现目标区域的卫星影像自动最优化覆盖。实验结果表明,自动优选与人工精选的结果重合率在85%以上,执行效率提高了10倍以上,验证了自动优选方法的正确性和高效性。

为了完善遥感数据在地质调查矿产评价专项中的服务应用模式,促进多领域综合地质调查工作的统筹开展。本研究通过对国产卫星ZY1-02C,ZY-3,GF-1和GF-2数据特征、干旱半干旱高寒山区景观区特征、地质调查领域需求调研结果、地质调查工作研究及应用现状及已有规范和标准的分析研究,研建了干旱半干旱高寒山区景观区全要素遥感地质解译体系。依照该解译体系,利用国产卫星数据,在新疆阿尔金山脉一带开展示范应用,研究成果较大程度地满足了国家需求和各行业地质调查工作的需要。

北京市地质灾害发育明显,区内地质构造、地层岩性复杂、降水分布不均,且周边山区人类工程活动非常强烈,存在有大量的突发性地质灾害,极大威胁周边地区人们的生命财产安全。在充分研究遥感变化检测理论的基础上,以多源、多时相国产卫星高空间分辨率遥感数据为数据源,采用遥感技术并结合地理信息系统等其他方法手段,探索出主成分比值法变化检测方法是较适合提取研究区灾害体变化信息的有效方法。通过变化量估算和趋势分析,确定地质灾害体变化量频率及强度,以此预测其危险程度,并提出防治措施及建议。

高分二号(GF-2)是我国第一颗空间分辨率优于1 m的民用光学遥感卫星,波长范围从可见光到近红外,星下点空间分辨率可达0.8 m。在工作中发现GF-2数据中随机出现条带噪声,影响了数据的解译和信息提取。分析了GF-2数据条带噪声特点,选用矩阵匹配算法,对遥感影像中的条带噪声进行去除,并对去除效果进行评价。结果表明,矩匹配算法能有效去除GF-2国产卫星数据的条带噪声。

针对高分一号全色及多光谱卫星影像云雾自动识别的难题,提出了一种基于样本模型的云雾提取算法。首先采集多条件下的样本,构建云雾样本库,基于灰度特征、分形几何、和差直方图和离散小波变换的特征提取技术对采集的样本提取特征参量,进行分类训练得到分类器,然后以分类器为基础,将待检测的快视图影像进行相应特征向量的提取与压缩,进而输入训练所得分类器进行模式判别,完成云雪雾识别与提取。试验结果表明,该方法是高分一号遥感影像云雾自动提取的一种有效提取方法。

以资源一号02C(ZY1-02C)卫星数据为主要信息提取源,对山西省高平地区的环境地质进行遥感调查。经过室内解译和野外调查,不仅建立了高平地区环境地质的遥感解译标志,还查明了工作区内矿山环境破坏、矿山环境污染和地质灾害的类型及分布情况。调查结果表明,遥感手段的应用可以提高研究区内环境地质调查工作预见性,指导环境地质测绘工作,有效减少野外工作量,提高项目整体工作效率,是环境地质调查的重要手段。

近年来,国产卫星数据资源日益丰富,采用卫星遥感数据对国土资源利用情况进行动态监测,是一条行之有效的技术路线。通过总结近4 a来国产卫星数据在广西国土资源监管中的实际应用案例,介绍了相关的数据处理技术方法,对存在的有关数据源、数据质量、坐标系及空间分辨率等问题进行了探讨,提出了根据管理工作的实际需要,采用国产卫星与无人机数据相互补充的实用方法,可满足国土资源宏观和微观管理的需求,达到预期的效果。

从西南岩溶地区1∶5万水文地质环境地质调查项目的实际需求出发,以高分一号卫星数据为数据源,以地理信息系统为数据处理平台,以遥感地质理论和水文地质理论为指导,将遥感技术应用于湘南岩溶丘岭区水文地质环境地质调查工作中。解译了研究区的各类水文地质环境地质要素,建立了适用于西南岩溶区的泉点的遥感解译标志,为水文地质环境地质野外调查提供了基础性资料,有效地提高水文地质填图的效率和精度,扩展了国产卫星数据的应用领域。

利用卫星遥感技术开展矿山监测是国土资源部矿证管理的重要技术手段。高分一号(GF-1)卫星是我国高分专项的首发星,具有较高的影像数据获取能力,为矿山遥感监测工作提供了重要的数据源选择。对GF-1数据作了简要介绍,并开展了几何纠正、波段组合、数据融合、图像增强等数据处理方法的研究,探索出了适合本项工作的最佳处理方法。全面阐述了矿山遥感监测信息提取的内容和影像特征。通过在鞍本辽铁矿区的成功应用,表明GF-1数据能够很好地应用于矿山开发状况、占地、地质灾害、环境恢复治理等矿山遥感监测各项工作。

国产卫星特别是国产高分辨率卫星的发展为地质调查领域的卫星遥感应用研究注入了新的活力,展现了良好的应用效果。利用所获取的宝鸡地区2013年和2014年2 a的资源三号卫星(ZY-3)影像数据,开展地质灾害体调查,同时提取了地形地貌、活动断裂、水系、植被、人工工程等孕灾环境因子信息,并结合宝鸡地区岩(土)体数据、降雨量数据利用信息量模型开展地质灾害易发性、危险性评价。结果表明,此次应用为黄土滑坡区利用国产高分辨率卫星开展地质灾害调查、监测与评价提供了一个良好的示范作用。

新疆新源县因其特殊的地理位置和地质条件,滑坡灾害十分发育,是伊犁地区滑坡灾害危害最严重的区域之一,给该地区的经济发展和人民生命财产造成了重大损失。文章以国产高分一号(GF-1)卫星数据为基础数据源,开展新疆新源县滑坡灾害遥感调查工作,共解译滑坡灾害点818处。根据滑坡灾害分布规律和强度将阿吾拉勒山则克台以东到坎苏沟地段、恰普河南岸山坡、库尔德宁—阔克乔克、阿勒玛勒乡南侧那提拉山北坡列为地质灾害防治监测重点地区。

为推动国产高分卫星数据在我国地质灾害遥感调查或动态监测中的应用,以四川省、重庆市、贵州省地质灾害高易发区为研究区,通过对2014年和2015年2期国产高分卫星数据的对比和分析,进行了地质灾害的动态变化判识,分析总结了国产高分卫星数据在四川省、重庆市、贵州省地质灾害动态监测中的应用结果,评价探索国产高分卫星数据在地灾调查及动态监测中的实用性及前景,为今后国产卫星在西南山区地质灾害调查和动态变化监测中的应用及推广提供客观依据。结果表明: 国产高分遥感数据在地质灾害遥感监测中数据质量表现为良好,正射影像的人工交互解译效果好、准确率较高,可用于西南山区地质灾害的遥感判识及新增灾害的动态监测,具有较好的应用前景。

利用1998年、2005年、2010年TM影像和2015年土地变更调查遥感数据作为数据源,通过目视解译结合GIS技术,提取玛纳斯河流域湿地界线,同时分析了气候和人为因素对研究区湿地动态变化的响应关系。结果表明: ①1998—2015年,玛纳斯河流域湿地退化较为严重,突出表现在湖泊湿地和沼泽湿地的退化,特别是2010—2015年,湿地面积大幅度萎缩; ②2010—2015年,沼泽湿地和湖泊湿地年变化率最大,数值分别为-12.90%和-14.30%; ③通过研究气候和人类活动与湿地变化的响应关系,发现人为因素已成为湿地变化的最主要因素。

随着地质旅游资源开发的不断深入,建立了大量的地质公园,迫切要求对地质公园内的地质遗迹进行全面、系统的调查,查明地质遗迹的数量、性质和特点等。利用遥感技术可以全面了解区域地质遗迹分布,探索和拓展新的地质遗迹,还可以监测和保护已有的地质遗迹,国产卫星的陆续发射升空为开展地质遗迹遥感调查提供了很大便利。以天津市蓟县国家地质公园为例,探讨了资源一号02C卫星在地质公园调查中的应用,首先利用影像建立了中新元古界地层解译标志,并结合高分二号卫星影像对典型地质建造进行了提取和分析,最后生成了盘山花岗岩地貌景区三维影像,为地质公园参观路线提供了直接资料。研究结果表明,资源一号02C卫星数据具有清晰的纹理结构,对地层单元的细分具有一定优势; 高分二号影像结合DEM生成的三维遥感可视化场景对于地质公园参观路线的优选具有实际应用参考价值。

滇池流域生态区位重要,但研究资料表明区内还存在一定程度上的荒漠化。为较好发挥区内生态环境效应,本研究基于RS与GIS技术,对2000年、2008年和2015年滇池流域水蚀荒漠化进行分析,结果表明该流域内水蚀荒漠化主要分布在滇池流域东北部的盘龙区、官渡区、呈贡县和南部的晋宁县,且总体呈减少趋势。2000—2008年间水蚀荒漠化面积减少78.44 km²,年平均减少9.81 km²; 2008—2015年间减少速率较快,共减少218.89 km²,年平均减少27.36 km²。近年来滇池流域封山育林、人工造林和土地利用方式的改变,使水蚀荒漠化得到明显改善。

以文山州作为研究对象,选取2008年TM和2014年高分一号、资源三号和遥感二号2期卫星遥感数据为数据源,采用RS和GIS技术,获取石漠化面积变化情况,探索文山州石漠化时空演变特征及成因分析。结果表明,2008—2014年间文山州石漠化总面积减少1 796.41 km²,石漠化类型多由重度转为中度,除西畴、麻栗坡和丘北外石漠化面积均有所减少;距构造断裂带0.5 km范围内、碳酸盐岩、较陡坡(15°~25°)、人口密度较大及距矿山开采活动50 m范围内文山州石漠化发育率最高。在距离构造断裂带0.5 km范围内、碳酸盐岩、较陡坡(15°~25°]、人口密度较大及距矿山开采活动50 m范围内等石漠化易发地段应优先采取石漠化防治措施,并处理好人地关系,可较好地防止人为因素诱发和加剧石漠化发展。

利用2015年广东省第2次全国土地调查所用的遥感数据和地理地形资料,基本查明了2015年广东省海岸线与红树林分布现状。2015年,广东省大陆海岸线总长度为3 829.91 km,其中人工海岸线、沙砾质海岸线、基岩海岸线、生物海岸线和淤泥质海岸线分别占大陆海岸线总长度的54.36%,15.24%,14.64%,8.57%和7.19%。珠海、深圳、汕头、湛江和汕尾的海岸线系数最高,相关开发利用程度较高,而广州、江门、茂名、揭阳、潮州和惠州等的海岸线系数低于全省平均水平,相关的海洋资源开发活动仍存在提升的空间; 全省红树林总面积12 586.56 hm²,主要分布在潮州、汕头、惠州、深圳、东莞、广州、中山、珠海、江门、阳江、茂名和湛江等地,红树林的相关规划与保护工作亟需加强。

利用遥感影像开展自然资源调查研究是目前国土综合调查研究重点之一,围绕现阶段自然资源管理与生态保护的需求,依托现有工作基础及资源背景,研究人员利用国产资源三号、资源一号02C、以及高分一号、二号卫星遥感数据,基于资料收集、遥感数据源选择、信息提取、野外调查验证、图件编制、综合分析、成果数据入库及报告编写等8个步骤的具体调查方法,开展了黑龙江省中西部地区自然资源与生态环境遥感调查监测,形成了自然资源与生态环境年度动态变化数据、更新数据和系列成果图件及报告,可为国土空间管护提供依据。

遥感技术可用于监测和分析矿山开采活动造成的土地资源和生态环境破坏情况,对于矿区生态环境保护具有重要的现实意义。以湖北大冶为研究区,采用高分二号国产卫星遥感影像,在分析地表地物光谱特征和空间特征基础上,用波段运算和密度分割,对受污染的水体和植被进行增强处理并定性分析水体污染级别,用最大似然法监督分类对矿区进行土地利用分析,监测重要矿集区的矿山开发状况和矿山环境变化。就高分二号数据在大冶地区矿山地质环境调查应用进行探讨和分析评价,为合理保护矿区生态环境和国产高分数据在地质调查中的应用提供参考。

煤矿开采引起的地面塌陷、地裂缝等地质灾害日益严重,查清矿区地质灾害规模、分布和影响范围,掌握变化趋势,对建设绿色矿山至关重要。应用资源一号02C(ZY1-02C),高分一号(GF-1)和高分二号(GF-2)卫星高空间分辨率影像数据,基于已知塌陷区的基本特点,建立遥感影像地物解译标志体系,通过人机交互目视解译,圈定了新疆铁厂沟煤矿区地面塌陷的边界、展布方向和影响面积。研究表明,国产卫星ZY1-02C,GF-1和GF-2数据能够有效保障矿区大、中型地面塌陷遥感精准识别; 国产卫星ZY1-02C和GF-1能满足1∶5万比例尺制图要求,GF-2卫星遥感数据可以满足1∶2.5万比例尺制图要求。作为我国自主发射的国产高分辨率卫星,数据资源丰富,为今后开展矿山地质灾害遥感监测提供重要数据保障。

为了解高分一号(GF-1)卫星影像的应用性能和查明新疆索拉克地区的成矿地质环境和规律,利用GF-1影像对该地区的控矿地质单元进行详细的遥感解译,结合ETM+多光谱遥感影像和航空高光谱数据,进行找矿应用。在新疆阿尔金成矿带的索拉克地区,利用多源遥感影像数据,开展了控矿地质单元遥感解译,通过综合研究控矿地质单元的遥感解译地质特征、遥感影像特征和遥感蚀变矿物特征,进一步构建遥感解译找矿模型。利用该找矿模型,在索拉克周边区域圈定了多金属找矿预测区,通过野外查证,新发现铜、金等多种金属矿化线索,取得了较好的找矿效果。

以资源一号02C卫星PMS数据为主要的数据源,对四川省普格县开展了县域生态环境遥感调查工作,选取生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数5个评价指标分析研究区内的生物、植被、水资源、土地以及环境污染等情况,建立了针对资源一号02C卫星数据的普格县土地利用一级类遥感解译标志。遥感数据调查的结果主要用于生物丰度指数和植被覆盖指数的建立。最后评价结果显示普格县生态环境状况指数为82.08,评价等级为优,整体生态环境质量佳。研究表明,使用的县域生态环境质量评价方法可以准确、真实、有效地反映县域生态环境状况; 国产卫星数据获得容易,成本降低,其中资源一号卫星遥感数据能够很好的满足县域遥感生态环境调查的需求。

为研究黑龙江省湿地资源现状,从地球系统科学理论出发,深度挖掘高分一号(GF-1)、高分二号(GF-2)、资源一号02C卫星、资源三号等国产高分数据精细表征微地貌特征的能力,利用多尺度面向对象的影像分析方法,进行人机交互全分辨率解译,结果显示,2015年黑龙江省湿地面积为33 339.55 km²,与前人调查资料对比可知,近30 a黑龙江省山区湿地面积减少了约20%~30%,平原区湿地面积减少了约40%~50%。调查结果为加强湿地资源管护提供了数据支撑。

以格尔木河洪积扇前缘地下水溢出带为研究区,资源一号02C(ZY1-02C)卫星影像为数据源,基于区域遥感水文地质解译理论方法,从图像处理、信息提取及综合解译分析等方面进行研究,探索了在西北干旱/半干旱盆地扇前缘利用ZY1-02C影像解译泉点、泉集河及地下水溢出带等水文要素的工作方法。通过实际应用结果表明,ZY1-02C卫星影像具备丰富的地表信息,图像解译标志清晰,能够较好地反映出洪积扇前缘地下水溢出带的形态特征和分布规律,实践证明ZY1-02C卫星影像在干旱/半干旱区的水文地质调查中有着良好的应用前景。

海岸带作为海陆之间的过渡地带,是全球生态环境最为复杂和特殊之处,研究海岸带土地利用变化对于了解该区域生态环境演变具有重要意义。在遥感和GIS的技术支持下,利用2015年国土资源卫星数据获取盐城海岸带土地利用数据,并与2009年第二次全国土地调查数据成果进行对比分析,得到林地、草地、河流、养殖坑塘、盐田和沿海滩涂的基本动态变化情况。通过分析各生态单元的覆盖类型变化和产生变化的原因,对盐城沿海地区土地资源利用与保护等提出了4点建议,为盐城海岸带土地资源的合理开发利用及其生态环境保护提供科学依据。

在卫星增值影像数据库中,去除背景值区域的影像真实边界数据能够显著提升空间查询及覆盖分析等操作的准确率及速度。为提高边界提取精度,研究并实现了一种基于虫随算法及Douglas-Peukcer算法的影像边界提取方法。首先识别出影像的背景像素值,然后使用虫随算法跟踪出影像边界,最后使用Douglas-Peukcer算法将边界进行抽稀。该方法已经在国产卫星增值影像数据库中进行了部署,应用结果表明,该方法能够稳定准确地提取出增值影像数据的真实边界,取得了良好的应用效果。

海量国产资源卫星数据的各种覆盖率统计和空间分析是非常耗时耗力的工作,庞大的计算量常常导致统计分析结果不能够快速及时地生成。本研究提出构建“时间金字塔模型”的方式来解决该问题,将遥感影像数据图斑按照“日、周、月、年”的4层时间金字塔模型进行归档管理并用于统计分析,在实际应用中取得了良好的效果。实践证明这种以空间(少量的数据冗余)换时间(极高的执行效率)的方式在国产资源卫星数据的统计分析工作中是非常实用且可行的。