地理国情监测

1、地理国情监测国家测绘地理信息局实验室科技发展年度综述一、所属学科及研究领域发展综述地理国情监测工作是党中央、国务院赋予测绘地理信息部门的重要职责，是测绘地理信息工作与时俱进、顺应时代发展的战略选择，是测绘地理信息事业发展的战略方向。本实验室将作为浙江省测绘地理信息局与武汉大学的共同依托，开展地理国情监测理论研究与实践拓新工作，针对目前国家地理国情监测工作全面展开，重点发现和解决地理国情普查和监测工作中的技术难点，开展地理国情监测方向的科学研究工作，解决地理国情普查数据的可靠性分析与质量控制的核心技术问题，保证数据的可靠性与质量，继续地理国情监测的基础理论与技术体系研究，为地理国情监测应用产业化

2、提供技术基础，开展地理国情云技术的研究，实现地理国情大数据展现和应用，提高地理国情监测在各领域的服务和渗透能力，构建地理国情监测技术体系，为决策制定提供可靠的地理国情提供理论基础和实践依据。本实验室还将牵头组织院内相关部门，实施完成院地理国情监测项目任务，承担地理情监测应用示范及技术指导工作，与国内外相关院校和部门开展合作研究，解决地理国情监测项目建设过程中出现的重大技术问题等。二、国内外发展现状及趋势为了应对气候变化以及能源资源安全、粮食安全、公共安全等全球性问题，世界主要发达国家纷纷将地理国情监测工作列为国家可持续发展的重要举措。美国内政部2011至2016年财政年度战略规划中，战略之四就

3、是关于美国地质调查局（usgs）要为决策提供科学支持，要求为生态环境、气候变化、土地利用、能源矿产评估、环境健康、自然灾害和水资源等决策提供可信度高的、适当的、公正的研究报告，监测信息和其他产品。欧盟和欧空局于1998年开始联合开展全球环境与安全监测计划（global monitoring for environment and security：gmes），其目标是综合利用卫星、航空和地面观测站获得的信息，实现业务化的对地观测能力，提供土地监测、海洋监测、应急响应、大气监测和安全监测等5类主要地理空间信息服务，为政策制定者制定国家、欧洲乃至国际环境事务（包括气候变化）相关法规政策和监督这些政

4、策实施提供依据。欧盟2003年开始启动了“全球环境与安全监测计划”（gmes），主要目的是获取影响地球和气候变化的各类环境信息。其中，土地监测服务于2012年开始运作，提供地理信息系统在土地覆盖和相关的变量，例如，植物状态或水的循环等error! reference source not found.。英国的全球干旱监测网是一个免费的、实时监测全球旱情严重程度的网站，提供了当前全球范围的水文旱灾情况，通过选择旱情评估的时间范围，显示定义区域内受旱灾影响的人数，可以预警潜在的食物、水和健康问题error! reference source not found.。同时，日本、欧盟等国家和地区也开展

5、了地理国情监测方面的工作，日本国土地理院长期开展火山、地震、地壳运动等监测，为灾害应急和安居生活服务。在国内，在地理国情监测统计分析方法方面，许多学者进行了有意义的研究。李德仁等提出基于网格化开展地理国情多级表达，作为地理国情信息的载体，表达不同层次的与空间位置相关的自然、社会、经济等宏观信息，以适当大小的网格贴切反映地理国情的空间分布规律，有助于地理国情信息共享、统计分析，为决策支持提供服务，也可促进地理空间信息资源更广、更新、更优地利用error! reference source not found.。张静等基于地理格网对地理国情信息按几何类型进行统计与分析，形成了以格网为基础的地理国情

6、信息，实现地理国情信息以不同格网单元为基础的空间分布统计与研究error! reference source not found.。刘耀林等以地理国情普查数据为基础，从指标统计汇总、分类统计分析及综合统计3个层次，构建地理国情统计分析评价指标体系，探讨地理国情统计分析方法，为地理国情统计分析提供支撑error! reference source not found.。在地理国情监测统计分析效率方面，董春等针对地理国情监测数据精度高、数据量大等的特性，提出了一种基于tpl和管道技术的多进程并行计算方法，实现了计算节点的负载均衡及可扩展，满足了多核应用，有效地提高了地理国情监测大数据处理的实际效率

7、error! reference source not found.。孙立坚等采用分布式工作流方法解决地理国情普查数据统计分析数据海量性与任务繁琐性问题，提出一种以任务驱动采用松散耦合的分布式工作流计算模式，提出了包括引擎状态、会话、状态控制、统计计算和过程控制的规则定义模型，并分析了一个最小节点群结构的应答模式，构建一个集群计算环境，并通过实验给出计算效率与节点数量的对应关系，有效提高了地理国情普查统计分析计算效率error! reference source not found.。在地理国情监测项目实施方面，经国务院批准, 第一次全国地理国情普查工作于2013年上半年全面展开，计划利用3年

8、时间摸清我国地理国情“家底”，为开展常态化地理国情监测奠定基础，为制定区域发展规划、优化国土空间布局、保护生态环境、建设美丽中国提供科学准确的基础依据,国内许多单位和部门进行了有意义的工作。2014年地理国情监测中重要突出监测空间变化方面的优势，提炼核心要素，要结合其他专题数据，组织有关专家，对生态文明建设等热点问题开展深入分析，得到有价值的监测成果。国务院第一次发动全国地理国情普查领导小组办公室带领国家各级测绘部门，编制完成了地理国情普查成果目录体系、重要地理国情信息监测方案等6个方案文本和首都圈地区重要地理国情信息监测专业技术设计书等3个专业技术设计书。围绕生态文明建设和国土空间格局优化，

9、开展了5项技术试验，研制了相关软件平台。开展地理国情监测，牵头完成国家重点生态功能区四川松潘县自然生态监测，发布首批试点成果。监测前期准备工作为地理国情监测的全面铺开奠定了坚实的基础; 浙江省实现湿地资源调查量测，并建设相应本底数据库，同时开展城市建设区、森林覆盖、平原绿化等方面监测试点和主体功能区实施监测基础研究。随着第一次全国地理国情普查工作的逐步深入开展，将本着“边普查、边监测、边应用”的原则，及时将普查和监测取得的成果提供相关部门使用并向社会公布，更好地服务经济社会发展和人民生活。三、国内外发展状况比较由地理国情监测在国内外的发展状况可知，欧美和日本等发达国家的监测更多地站在全球的角度

10、关注综合性的变化如气候变化、地表覆盖的变化、动物的种类变化、人类活动对环境的影响、城市演变的变化等。与发达国家相比，我国地理国情监测数据获取、集成、整合、分析和综合利用的技术水平较低，还没有建立起地理国情监测的理论与技术体系，缺乏系统性、综合性的监测方法，尚未建立地理国情监测的相关标准与规范，试点与普查工作刚初步展开。目前，我国相关业务部门已开展了专项地理国情调查与监测，与地理国情紧密相关的领域包括土地资源监测、环境监测、农情监测、森林和湿地监测、地震监测、水文监测、海洋监测、矿产资源监测、气象监测等，但整体技术水平偏低，不足以支撑面向全国的、动态化、持续化的地理国情监测需求。我国的国情监测和

11、省情监测主要以探索性工作为主，规模有限，尚未形成有序的监测体系。在主动监测方面应用很少，并且应用范围多限于专业领域的监测，缺乏综合性、全面性和广泛性。在对人类活动及对环境影响方面的监测涉猎很少，几乎没有对人类在各领域的活动的监测系统。四、展望与建议综上，开展地理国情监测，有利于美丽中国建设，通过监督生态、环境以及自然资源开发利用情况，推动主体功能区规划的有效实施，优化国土空间开发格局；有利于为管理决策提供综合、客观、权威的地理国情信息，促进政府管理和决策的空间化、科学化；有利于监督国家和地方重要战略和重大工程实施进程和实施成效，推动工程建设透明化，促进阳光政府建设。可见，地理国情监测的发展必将

12、非常广阔的应用前景。具体建议如下：1、继续深入研究地理国情监测的基础理论与方法，并在此理论体系下发展有效实用的地理国情监测技术。主要包括地理国情监测的时空动态建模理论与方法，地理国情时空分析理论与方法，地理国情监测质量控制与可靠性理论与方法。2、系统探讨地理国情监测的关键技术，具体有：空天地一体化的遥感监测技术、地理国情遥感数据变化检测技术、地理国情高性能计算与融合技术、地理国情时空动态数据更新和一致性维护技术、地理国情综合分析与预警技术、地理国情质量控制和可视化技术等。3、全面研究地理国情生产技术的系统化、流程的标准化和产品的多样性，建设地理国情监测服务产品体系和共享平台。4、总结国内外已有

13、的地理国情研究成果形式和服务模式，结合地理国情监测成果的特点，探讨了我国地理国情监测成果的成果体系和服务模式。5、探索建立高性能的地学计算环境及部分专题地理国情监测应用示范平台，构建产学研长效合作机制，加速科研成果到产品的转化速度。6、针对研究、规划、政策制定及决策等不同需求提供科学可靠的空间信息定制产品和系统解决方案，满足从个人用户到国家政府部门的各级用户需求，研究地理国情监测云平台构建核心技术。五、年度进展总结1、实验室年度进展概述2014年是我国地理国情普查全面铺开的一年，实验室以地理国情普查和监测常态化开展为前提，重点发现和解决地理国情普查和监测工作中的技术难点，突破地理国情大数据的预

14、处理、存储、管理和分析与挖掘技术，实现地理国情大数据展现和应用，构造系列地理国情云服务，确立新型地理国情监测服务产品体系和共享平台。研究地理国情普查数据的可靠性分析技术、质量指标与质量控制模型，形成系列地理国情监测时空统计与动态建模理论、地理国情时空数据动态更新与一致性维护理论、地理国情监测的质量控制理论，建立地理国情监测的基础理论与技术体系，为提供可靠的地理国情决策奠定理论基础。建设地理国情监测在政府决策、专业部门参考、公众信息服务等领域的应用工程，实现地理国情监测应用产业化。部分成果已初步应用于生产实践，成为普查和监测的重要技术支撑。成果如下：本年度实验室取得了丰硕成果，武汉市地理国情统计

15、分析技术研究与应用等2个项目获得测绘科技进步一等奖，获得测绘科技进步二、三等奖5项；远离大陆海岛礁轻小型无人机遥感关键技术与应用获得地理信息科技进步一等奖，获得二、三等奖9项。实验室还积为省委、省政府重大战略的实施提供服务，将 “五水共治”、重点生态功能示范区建设、国土空间开发利用、生态园林城市建设、农业结构调整等专项监测列为了重点研究内容，并积极开展了前期研究工作。部分成果已初步应用于生产实际，取得了较好效果。2、年度工作进展获得国家863、973计划项目，国家自然基金等重大科研项目37项，获得地理信息科技进步、测绘科技进步奖等重大奖项26项，国内外核心期刊发表论文46篇，获得专利及软件著作

16、7项。实验室开放基金情况结合当前工作实际及迫切需求，2014年度实验室出资60万，围绕地理国情监测直接地理参考技术、多源异构数据融合方法、空间信息智能转化、综合统计评价与建模、成果质量控制方法，地理国情普查/监测规范与标准体系、地理国情监测应用等七个方面，资助开放基金研究课题。（4）实验室建设情况条件建设：在实验室场地建设方面，浙江省信息化测绘创新基地（国家测绘地理信息局东海测绘基地)已动工建设。基地建设过程中，实验室充分考虑了今后遥感卫星信号实时接收及相关工作的需要，并对工程建设施工提出了系统性的规划要求，同时对实验室的场地、布局进行了专门规划，这将为实验室后续发展提供重要支撑。队伍建设：地

17、理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室具有跨区域、中东部结合、强强联合、优势互补的显著特点，实行“开放、流动、联合、稳定”的运行机制，充分发挥实验室的积极性和示范性，提高建设效益，使重点实验室逐步发展成地理国情监测方面的高技术研发中心、高层次人才中心、高水平学术中心和高效益应用中心。实验室面向地理国情监测的国家重大需求，研究地理国情监测理论与技术，研制地理国情监测生产作业及应用系统，搭建地理国情监测应用平台，开展地理国情监测应用示范工程的建设。根据浙江省测绘与地理信息局和武汉大学各自的现有基础和技术优势，下设“地理国情监测理论研究室”、“地理国情监测技术研究室”、“地理国情监测生产体系研究室”

18、、“地理国情监测应用平台建设与示范研究室”等四个专业研究室，其中“地理国情监测生产体系研究室”、“地理国情监测应用平台建设与示范研究室”主要设在浙江省测绘与地理信息局，“地理国情监测理论研究室”、“地理国情监测技术研究室”主要设在武汉大学遥感信息工程学院。学科建设：确立学科发展方向，制定出科学合理的学科建设规划，结合国情制定学科重点发展计划；通过开放式组织模式，合理构建学科建设人才梯队；系统研究地理国情监测数据获取和分析的理论和方法，实现了若干关键技术的突破；在国内外期刊上发表论文50篇以上，其中sci 26篇；申请和承担国家基础研究项目、科技攻关项目、国家自然科学基金项目共37项；发明专利和软件著作权10项。对外交流：1、继续推动加拿大滑铁卢2+2项目，现已启动与澳大利亚新南威尔士大学、英国纽卡斯大学和德国斯图加特大学开