CN114022097A - 一种生态保护修复遥感信息服务系统 - Google Patents

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CN114022097A CN202111172816.9A CN202111172816A CN114022097A CN 114022097 A CN114022097 A CN 114022097A CN 202111172816 A CN202111172816 A CN 202111172816A CN 114022097 A CN114022097 A CN 114022097A
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杨斌
谷延群
郑旭
安丹
刘涵
许伟
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Hebei Hydrological Engineering Geological Exploration Institute Hebei Remote Sensing Center Science And Technology Information Center Of Hebei Bureau Of Geology And Mineral Resources
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Abstract

本发明涉及一种生态保护修复遥感信息服务系统及监管方法，它包括应用层、数据层和基础设施层；所述应用层分为内网和外网，内网存储遥感监测系统并与数据层进行数据交互，外网存储工程进度报送系统和工程信息服务系统，工程进度报送系统与工程信息服务系统进行数据交互，工程信息服务系统与数据层进行数据交互；所述数据层用于存储包括空间数据库和业务数据库的数据管理系统；所述基础设施层用于设置操作系统和相应的硬件设施。本发明做到了生态修复工程“事前有部署、事中有监测、事后有评估”的全方位、全过程监管，为后期项目设置、监管等政策决策工作提供数据支撑和决策依据。

Description

一种生态保护修复遥感信息服务系统
技术领域
本发明涉及遥感技术领域，尤其涉及一种生态保护修复遥感信息服务系统。
背景技术
生态保护修复内容涵盖了矿山地质环境恢复与自然地质灾害防治、水土流失治理、水环境治理、河流与水库生态环境治理、造林绿化、土地整治与农业面源污染治理、湿地草地修复与保护等类型。工程投资金额大、部署分散、项目类型众多，迫切需要现代化的信息手段对每个工程项目进行监测与监管。
遥感技术具有观测范围广、实时性好、动态性强以及调查客观性等特点，能够辅助掌握和评价工程治理情况，已经成为生态环境治理工程监管的重要手段。国内外许多学者利用遥感技术在风沙源治理、石漠化治理、造林绿化、河道清淤等生态治理工程监测中取得了丰硕的成果和经验，通过对比分析多期遥感影像表征变化，实现工程治理面积、治理进度、治理质量的动态监测；因此，如何通过遥感技术来实现生态的保护和修复，是现阶段需要考虑的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种生态保护修复遥感信息服务系统，能够通过遥感监测来为生态的保护和修复提供支持。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种生态保护修复遥感信息服务系统，它包括应用层、数据层和基础设施层；所述应用层分为内网和外网，内网存储遥感监测系统的数据并与数据层进行数据交互，外网存储工程进度报送系统和工程信息服务系统，工程进度报送系统与工程信息服务系统进行数据交互，工程信息服务系统与数据层进行数据交互；所述数据层为用于存储包括空间数据库和业务数据库的数据管理系统；所述基础设施层用于设置操作系统和相应的硬件设施。
所述工程信息服务系统：用于实现项目信息查询浏览、项目进度监管、数据统计分析，为工程监管和职能管理获取实时的项目信息；
所述工程进度报送系统：用于实现工程项目终端报送，并由各工程项目承担单位自行报送各工程进度及完成情况；
所述数据管理系统：用于负责数据组织、数据维护、数据服务和数据安全，建立以遥感影像为底图，工程部署空间信息和治理目标属性为一体的工程项目数据库；
所述遥感监测系统：用于工程施工空间信息的加工处理，并将加工处理后的卫星影像和监测信息进行脱密。
所述工程信息服务系统包括项目信息模块、报送信息模块、遥感监测信息模块和统计分析模块；
所述项目信息模块用于实现以目录树查询、关键字查询和类别为过滤条件的项目快速检索，实现对项目基本信息进行可视化浏览，遥感影像和工程范围的一体化显示；
所述报送信息模块用于对工程承担单位的报送情况进行实时监控，显示各工程承担单位最新上报情况，实现各承担单位上报项目信息的快速检索和可视化浏览；
所述遥感监测信息模块用于实现各工程项目遥感监测简报的快速检索与文字导出，对任意两期影像进行分视图对比显示，实现项目上报信息与遥感监测信息的对比导出，并导出对比的结果；
所述统计分析模块用于对任意行政区域的工程项目按照治理状态以及工程量完成百分比进行分类统计。
所述工程进度报送系统包括：信息公告模块、变更填报模块、进度查看模块和进度报送模块；
所述信息公告模块用于展开公告信息菜单，用户可以点击公告信息浏览公告以及点击主题名查看详细的公告内容；
所述变更填报模块用于在项目信息发生变更时，承担单位填报变更信息，数据库服务器完成变更信息的自动更新；
进度查看模块用于用户点击项目查看是显示该单位承担的所有项目，以及根据下拉菜单选择想查看的项目；
所述进度报送模块用于对项目完成的工作量、完成进度、项目状态、预计完成时间、验收单位和验收时间进行填报。
所述数据管理系统包括信息浏览模块、数据库管理模块和设置模块；
所述信息浏览模块用于实现项目基本信息、工程承担单位报送信息和遥感监测信息的查询与显示，提供项目范围内两期影像前后对比显示，实现简报的编写与上传和现不同条件下的数据统计，并自动计算图表。
所述数据库管理模块用于实现项目基础信息、遥感影像、动态监测矢量、项目报送信息数据的查询、新增、变更、删除的功能；
所述设置模块用于实现政府管理部门、工程承担单位、数据管理员和技术人员四种角色用户的设置。
所述遥感监测系统包括影像浏览模块、解译模块、对比监测模块和编写模块；
所述影像浏览模块用于实现从遥感监测数据库中加载和叠加相关数据；提供卫星影像的显示、放大、缩小的浏览功能；提供图形渲染方式自定义设置、图形和属性双向查询、窗口有序排列；
所述解译模块用于供对项目施工区域人工解译的工具，包括新建矢量图层，点、线、面编辑，提供对已有专题解译成果数据的编辑修改功能；
所述对比监测模块用于对多幅不同时相的影像叠加显示，叠加影像显示范围可以进行上下左右拉动显示，通过卷帘功能实现工程进度的对比监测，以及与承担单位报送工作量的对比分析；
所述编写模块用于将遥感监测与承担单位报送工作量的对比分析情况形成简报，实现简报各内容的编写与导出。
一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，所述监管方法包括：遥感影像获取与处理步骤、高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤、遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤、外业核查步骤和监测信息发布步骤。
所述高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤包括：利用遥感卫星和无人机实时对各个修复工程项目的进展进行动态监测，获得工程最新进展信息，然后通过前后两期影像叠加比对和人机交互解译得到工程治理的分布和变化图斑。
所述遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤包括：将卫星和无人机的影像监测与承担单位报送的项目报送信息进行对比，对项目的实际完成情况和完成效果进行定量分析，获得修改工程项目客观真实的工程进行和治理效果数据。
所述监管方法还包括执行于所述遥感影像获取与处理步骤之前的本底数据制作步骤；所述本底数据制作步骤包括工程项目信息本底数据制作和卫星影像本底数据制作。
本发明具有以下优点：一种生态保护修复遥感信息服务系统，通过工程信息数据、遥感监测数据、工程报送数据、野外核查数据“大集成”，形成了一套“互联网+空间信息+监管平台”的工作模式，实现了治理工程项目进度报送、实际执行情况遥感监测与评价、项目信息快速检索与浏览，做到了生态修复工程“事前有部署、事中有监测、事后有评估”的全方位、全过程监管，为后期项目设置、监管等政策决策工作提供数据支撑和决策依据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为系统的框架示意图；
图3为遥感卫星数据获取和处理步骤流程图；
图4为治理前的遥感影像示意图；
图5为治理后的遥感影像示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下结合附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的保护范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本发明做进一步的描述。
如图1和图2所示，本发明的一种实施例包括一种生态保护修复遥感信息服务系统，依托数据库、互联网和地理信息技术，构建工程承担单位、遥感监测部门、政府管理部门相互联动的山水林田湖草生态保护修复遥感监管平台，实现治理工程项目进度报送、实际执行情况遥感监测与评价、项目信息快速检索与浏览，为管理部门提供准确、客观的工程信息，为山水林田湖草统筹治理、工程规划提供信息服务和决策支持；它包括工程信息服务系统、工程进度报送系统、数据管理系统和遥感监测系统；具体包括以下内容：
它包括应用层、数据层和基础设施层；所述应用层分为内网和外网，内网存储遥感监测系统并与数据层进行数据交互，外网存储工程进度报送系统和工程信息服务系统，工程进度报送系统与工程信息服务系统进行数据交互，工程信息服务系统与数据层进行数据交互；所述数据层为用于存储包括空间数据库和业务数据库的数据管理系统；所述基础设施层用于设置操作系统和相应的硬件设施。
所述内网为本系统涉及的交互网络，所述外网为互联网。之所以通过内网交互数据，是因为高分辨率遥感影像属于涉密数据，需在内网环境下开展遥感监测环节，而对外发布的影像数据是经过脱密处理后的影像数据。
(1)工程信息服务系统
用户可通过该模块实现项目信息查询浏览、项目进度监管、数据统计分析等功能，为工程监管和职能管理获取实时的项目信息。该系统主要包括项目基本信息、上报信息、遥感监测信息和统计分析四大主功能。
所述工程信息服务系统包括项目信息模块、报送信息模块、遥感监测信息模块和统计分析模块；
所述项目信息模块用于实现以目录树查询、关键字查询和类别为过滤条件的项目快速检索，实现对项目基本信息进行可视化浏览，遥感影像和工程范围的一体化显示；
所述报送信息模块用于对工程承担单位的报送情况进行实时监控，显示各工程承担单位最新上报情况，实现各承担单位上报项目信息的快速检索和可视化浏览；
所述遥感监测信息模块用于实现各工程项目遥感监测简报的快速检索与文字导出，对任意两期影像进行分视图对比显示，实现项目上报信息与遥感监测信息的对比导出，并导出对比的结果；
所述统计分析模块用于对任意行政区域的工程项目按照治理状态以及工程量完成百分比进行分类统计。
①项目基本信息。实现山水林田湖工程项目快速检索功能，包括目录树查询、关键字查询、类别等过滤条件检索；能够对项目基本信息进行可视化浏览；实现遥感影像、工程范围的一体化显示，支持影像的缩放、移动、坐标显示等基本视图功能。
②报送信息。对工程承担单位的报送情况进行实时监控，列表显示各工程承担单位最新上报情况；实现各承担单位上报项目信息的快速检索和可视化浏览；支持对上报信息的文字导出。
③遥感监测信息。实现各工程项目遥感监测简报的快速检索与文字导出；能够对任意两期影像进行分视图对比显示；提供便捷的量测工具，用户可以在遥感影像中实现任意点、线、面的坐标、长度、面积的量测；能够实现项目上报信息与遥感监测信息的对比显示，并将对比结果进行文字导出。
④统计分析。能够对任意行政区的工程项目按治理状态(分为已验收、已治理待验收、正在治理、未动工四大类)以及工程量完成百分比进行分类统计；提供工程项目上报情况和遥感监测简报情况的统计，并对统计分析结果进行图表导出。
(2)工程进度报送系统
工程进度报送系统用来实现工程项目终端报送，由各工程项目承担单位自行报送各工程进度及完成情况，所述工程进度报送系统包括：信息公告模块、变更填报模块、进度查看模块和进度报送模块；
所述信息公告模块用于展开公告信息菜单，用户可以点击公告信息浏览公告以及点击主题名查看详细的公告内容；
所述变更填报模块用于在项目信息发生变更时，承担单位填报变更信息，数据库服务器完成变更信息的自动更新；
进度查看模块用于用户点击项目查看是显示该单位承担的所有项目，以及根据下拉菜单选择想查看的项目；
所述进度报送模块用于对项目完成的工作量、完成进度、项目状态、预计完成时间、验收单位和验收时间进行填报。
主要功能如下：
①信息公告。用户登录系统后，默认展开公告信息菜单，用户点击公告信息便可浏览公告，点击主题名即可查看详细的公告内容。
②项目变更填报。针对项目信息发生变更的，需承担单位填报变更信息，数据库服务器完成自动更新。
③项目进度查看。用户点击项目查看时默认显示该单位承担的所有的项目，用户也可以在下拉菜单下选择自己想要查看的项目。
④项目进度报送。对该项目完成工作量、完成进度、项目状态、预计完工时间、验收单位、验收时间等信息进行填报。
⑤信息配置。实现用户名、联系方式和登陆密码的修改。
(3)数据管理系统
数据管理系统是整个平台的核心软件，负责数据组织、数据维护、数据服务、数据安全等。数据库优先考虑开源数据库，建立以遥感影像为底图，工程部署空间信息和治理目标等属性为一体的工程项目数据库，按照项目类型、行政区划、功能分区等字段为属性结构的数据字典，便于项目的查询和监管。
所述数据管理系统用于存储包括空间数据库和业务数据库的数据，所述空间数据库包括遥感影像数据库、动态监测数据库、专题数据库，所述业务数据库包括工程项目基础信息数据库、工程报送信息数据库、图文资料数据库。
所述遥感影像数据库用于存储每一个工程项目动工前、施工中、竣工后等关键时间节点的高空间分辨率卫星遥感影像和无人机航飞影像；
所述动态监测数据库用于存储每一个工程项目施工信息进行连续、动态遥感监测提取所形成的点、线、面矢量数据；
所述专题数据库用于存储每一个工程项目工程部署矢量数据、行政区划数据、地名地址数据、土地利用现状数据、土地利用规划、自然保护区、生态保护红线、基本农田保护区等数据；
所述工程项目基础信息数据库用于存储每一个工程项目的项目名称、项目地理位置、项目坐标、项目起止时间、资金来源及资金量、工作量指标、项目设计及变更、项目完工时间、项目验收时间、验收单位、承担单位、监理单位、联系人、电话等基础信息数据；
所述工程报送信息数据库用于存储每一个工程项目的治理状态、计划工作量、完成工作量、治理进度、预计完工时间、验收时间、验收单位、报送时间、报送单位、报送人等数据；
所述图文资料数据库用于存储每一个工程项目的工程部署图、设计方案、遥感监测简报、野外核查记录表及照片、监测半年报、年报、图集等数据。
所述数据管理系统包括信息浏览模块、数据库管理模块和设置模块；
所述信息浏览模块用于实现项目基本信息、工程承担单位报送信息和遥感监测信息的查询与显示，提供项目范围内两期影像前后对比显示，实现简报的编写与上传和现不同条件下的数据统计，并自动计算图表；
所述数据库管理模块用于实现项目基础信息、遥感影像、动态监测矢量、项目报送信息数据的查询、新增、变更、删除的功能；
所述设置模块用于实现政府管理部门、工程承担单位、数据管理员和技术人员四种角色用户的设置。
由于内网存储遥感监测系统的数据并与数据层进行数据交互，意味着数据层与遥感监测系统进行数据交互，在数据管理系统中，通过数据库管理模块将工程中“申报——审批——设计——施工——竣工——验收——管护”全业务流程的信息化数据经变更/转换后推送至遥感监测系统呈现，按照每个工程项目的时间节点，开展项目进展跟踪，实现了项目信息全链条监管、可追溯。
该系统主要包括项目信息浏览、数据库管理、系统设置三大主功能。
①项目信息浏览。实现项目基本信息、工程承担单位报送信息和遥感监测信息的查询与显示；提供项目范围内两期影像前后对比显示；实现简报的编写与上传；实现不同条件下的数据统计，并自动计算图表。
②数据库管理。实现项目基础信息、遥感影像、动态监测矢量、项目报送信息等数据的查询、新增、变更、删除等功能；
③系统设置。实现政府管理部门、工程承担单位、数据管理员和技术人员四种角色用户的设置；提供系统日志，记录系统访问和操作情况；提供系统操作说明文件。
在数据库管理方面，本平台整合了与山水林田湖草生态修复相关的现状数据、规划数据、实施工程数据、监测数据，统一形成了生态修复“数据底板”。在此基础上，基于统一的数据库标准，对多源异构数据进行采集汇总，经过处理、质检，按照统一的自然资源数据目录规范进行存储，构建整治与修复数据库。
(4)遥感监测系统
遥感监测系统以ArcGIS为支撑平台，主要负责工程施工空间信息的加工处理工作。加工处理后的卫星影像和监测信息需经过脱密处理，才能在工程信息监管系统中进行影像信息的发布服务。
所述遥感监测系统包括影像浏览模块、解译模块、对比监测模块和编写模块；
所述影像浏览模块用于实现从遥感监测数据库中加载和叠加相关数据；提供卫星影像的显示、放大、缩小的浏览功能；提供图形渲染方式自定义设置、图形和属性双向查询、窗口有序排列；
所述解译模块用于供对项目施工区域人工解译的工具，包括新建矢量图层，点、线、面编辑，提供对已有专题解译成果数据的编辑修改功能；
所述对比监测模块用于对多幅不同时相的影像叠加显示，叠加影像显示范围可以进行上下左右拉动显示，通过卷帘功能实现工程进度的对比监测，以及与承担单位报送工作量的对比分析；
所述编写模块用于将遥感监测与承担单位报送工作量的对比分析情况形成简报，实现简报各内容的编写与导出。
该系统主要功能如下：
①影像浏览。实现从遥感监测数据库中加载和叠加相关数据；提供卫星影像的显示、放大、缩小等基本浏览功能；提供图形渲染方式自定义设置、图形和属性双向查询、窗口有序排列等。
②辅助解译。提供对山水林田湖工程项目施工区域人工解译的工具，包括新建矢量图层，点、线、面编辑等；提供对已有专题解译成果数据的编辑修改功能；支持解译结果以Shape文件格式输出。
③对比监测。支持多幅不同时相的影像叠加显示，叠加影像显示范围可以进行上下左右拉动显示。通过“卷帘”功能实现工程进度的对比监测，以及与承担单位报送工作量的对比分析。
④简报编写。将遥感监测与承担单位报送工作量的对比分析情况形成简报，实现简报各内容的编写与导出。
本发明的另一种实施例包括一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，所述监管方法包括：遥感影像获取与处理步骤、高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤、遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤、外业核查步骤和监测信息发布步骤。
特别地，高分辨率卫星遥感，实际上特指2米空间分辨率以内的卫星数据。
进一步地，监管方法还包括执行于所述遥感影像获取与处理步骤之前的本底数据制作步骤；所述本底数据制作步骤包括工程项目信息本底数据制作和卫星影像本底数据制作。
其中，工程项目信息本底数据制作包括：通过收集到的工程项目工作范围、实施方案，建立项目基础信息数据库，数据库内容包括项目名称、项目地理位置、项目坐标、项目起止时间、资金量、工作量指标、承担单位、监理单位、联系人、电话等基础信息。
卫星影像本底数据制作包括：以工程治理前日期的高分辨率遥感数据为数据源，建立工程项目卫星影像本底数据库，涉及多个子治理项目的，以工作工作区范围的上、下、左、右最大边界为本底影像范围，影像统一采用CGCS2000坐标，影像为真彩色影像(R：3、G：2、B：1)。
进一步地，遥感影像获取与处理步骤包括：收集到的卫星数据需要进行预处理才能进行使用。卫星数据处理包括正射校正、数据融合、图像增强、影像裁剪和镶嵌等。采用的处理软件有PCI、ERDAS、ENVI、CIPS等专业的遥感数据处理软件。其中对于地势起伏较小的平原区影像，进行几何精校正即可；而对于地势起伏较大的地方，需借用数字高程模型DEM数据，进行正射校正。
具体为，如图3所示，正射校正：几何校正的目的是纠正传感器系统及非系统因素引起的图像变形。通过在相片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该相片范围内的数字高程模型(DEM)数据，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。在地势起伏较大的地方，使用正射校正来解决地势起伏较大引起的误差，做正射校正需要用DEM；
图像融合：图像融合是将低空间分辨率的多光谱影像与高空间分辨率的单波段影像重采样生成一幅高分辨率多光谱遥感影像的图像处理技术，使得处理后的影像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征。只有将两幅影像精确配准，才可能得到满意的结果。
图像镶嵌：依据工作区范围将处理好的遥感影像进行裁剪和镶嵌，对镶嵌影像进行拼接缝的优化处理，对多幅图像进行色调平衡处理，保证色调均匀、反差适中。
图像增强：采用直方图拉伸、直方图均衡化等方法增强影像色彩、突出不同地类间的光谱差异，从而增强影像中目标地物反差、突出影像纹理细节。
进一步地，高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤包括：利用遥感卫星和无人机实时对各个修复工程项目的进展进行动态监测，获得工程最新进展信息，然后通过前后两期影像叠加比对和人机交互解译得到工程治理的分布和变化图斑。
对于能够通过遥感技术(主要指卫星和无人机)监测的项目内容开展动态监测工作，如绿化面积、护堤长度等，信息提取内容包括工程项目的变化面积、位置和范围；对于不能直接由遥感影像提取的项目内容，如污水处理量、土石方量、机器设备个数等，结合上报信息和野外现场核查综合分析。
进一步地，遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤包括：将卫星和无人机的影像监测与承担单位报送的项目报送信息进行对比，对项目的实际完成情况和完成效果进行定量分析，获得修改工程项目客观真实的工程进行和治理效果数据，为相关部门监督管理提供基础数据和科学依据。
以某个工程项目遥感监测为例，计划工作量为河道工程2.04km；橡胶坝工程2座；交通桥工程1座；拦砂坎工程2座；慢行路工程4.2km；景观绿化工程163746m2；堤防工程0.7km。遥感监测结果显示，项目完成河道工程施工1.0km，与上报工作量1.5km存在不符情况。
进一步地，外业核查包括无人机航拍和野外核查；无人机航拍主要包括：对于卫星无法覆盖的山水林田湖修复工程区域，利用无人机航拍影像作为补充数据源；以及选择部分典型工程治理项目开展精细化监测与效果评估。
具体为，无人机数据获取流程：无人机航空摄影的主要流程为成果图需求分析、航线设计、飞行场地选择、飞行前检查、数据预处理、航摄质量检查、航摄资料整理等步骤。
无人机航线设计主要技术要求：飞机转弯点距测区边缘不得少于500米；第一条和最后一条航线设计在测区外，第二条和倒数第二条线压测区边缘；单架次飞行总航程必须小于续航时间内的最大航程，一般控制在最大航程的80％；测区最远点距起飞点(测控半径)应控制在10km以内。
无人机航线敷设：根据测区内地形情况确定测区航线敷设方向；相机曝光采用等距曝光，曝光距离间隔为实地摄影基线长度；为防止测区边缘漏拍，保证工作区航摄全覆盖，在进行航线设计时，航线两端各多覆盖1km，旁向上测区两边各多覆盖出一条航线。
无人机航摄时间选择：根据测区气象条件和项目进展情况，飞行时段选择在8-10月。
无人机飞行场地选择：选择平整、短时间内变动不大的开阔地做为飞机起降场。
影像数据处理：数据处理系统采用先进的全数字摄影测量系统，形成基于无人机遥感技术测绘遥感系统，对影像进行处理，生成测区正射影像。
由于无人机飞行受地形地貌、起降场位置、气象条件等因素制约，实施方法根据实际情况可略作调整。
野外核查以具体工程治理项目为单位填表并整理验证成果。野外调查内容主要包括工程治理项目较本底数据的变化情况和治理效果。
具体为，将监测工程点、图斑及其他辅助信息上图制作外业图按照实际解译精度(1：25000-1：10000比例尺)打印成图，配合遥感解译数据对照表格作为野外调查手图使用，并将调查核实情况以具体工程项目为单位填写野外调查记录表，使图斑与工程一一对应。
首先现场目视核实遥感解译出的工程治理类型、范围是否正确。对比工程治理范围与解译范围是否大体一致，如果差别较大的，采用手持GPS进行实测，圈定范围，外业实时绘制草图，详细记录拐点坐标，内业采用ArcGIS数字化成图，最终将调查成果套用在遥感解译成果上进行对比。
在调查及核查过程中用数码相机对工程治理情况进行拍照，每个野外验证图斑野外照片数量不少于3幅。实地调查时采用GPS定位，数码相机拍照存档等手段、填写外业记录表。
为了更加直观呈现和表达山水林田湖生态保护修复工程治理进度和治理效果，本发明采用了多时态对比的技术方法展示治理区域在时间、空间、属性的变化过程。所谓多时态对比是指在多视口的方式下对比展示同一区域内不同时相的地理时空数据。用户指定某一个工程治理项目的n个时间对比点，系统会自动生成项目范围内与之对应时相的n个可视化窗口，同时每个视口由统一的漫游器来控制，统一实现缩放、移动等基本视图浏览功能。本系统默认为双视口对比浏览，亦支持多视口的对比浏览。多时态对比动态表达方法较时间轴动画的方式，更具有交互性，用户可根据工作需要，对每一个工程治理项目实施过程中的重要时间节点进行控制和对比，更加适用于项目的监督管理。
本发明具有用户的多元性、数据的多样性、功能服务的多层次化等特征，系统架构上采用客户端/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)两种结构相结合的方式进行设计，根据C/S和B/S两种结构的特点，针对不同的用户场景确定不同的使用方式。工程进度报送系统主要用户为工程承担单位，填报人员不固定、办公电脑不确定，针对这种情况采用B/S结构可以方便承担单位报送工程进度。工程信息服务系统采用C/S结构，可以确保数据的安全高效访问。后台Server部分统一采用ASP.NET MVC框架进行开发，降低了开发的复杂程度，使得多端(桌面、网页、移动端)可以采用统一的数据接口。系统综合考虑了所提供服务的通用化，采用JSON进行数据交换，确保了数据信息的一致性，降低了维护的难度。
本发明在数据传输方面，采用加密层对网络传输过程中的数据内容进行加密，确保数据安全。对于工程承担单位报送的数据，一经保存即关闭修改接口，避免报送信息的随意填写，达到全面保障数据安全的目的；在数据存储方面，采用数据缓存的方式，将影像数据按照数据瓦片的要求进行切片压缩，当用户有数据需求时，才将对应的切片返回至客户端，节约了原有GIS Server占用的服务器资源，同时设定定时备份，确保数据的完整性；在用户权限方面，采用分级管理的方式进行，通过用户的功能操作权限和数据访问权限予以控制。工程承担单位仅能浏览本单位承担工程项目信息，上级监管单位可以浏览和查看管辖范围内的项目信息。
如图4和图5所示，本发明的山水林田湖草生态保护修复遥感信息服务平台在河北省86个山水林田湖生态保护修复试点工程中得到了直接应用，试点工程包括矿山地质环境恢复与自然地质灾害防治、水土流失治理、水环境治理、河流水库生态环境治理、造林绿化、土地整治及土壤污染防治与农业面源污染治理、湿地草地修复与保护七大类。以承德市某流域生态综合治理工程为例，该工程设计治理内容主要包括鱼鳞坑整地、栽植油松等植物、整修梯田、旱厕改造、田间生产道路、木栈道、停车场改造、村庄美化、修建护地堤、跌水坝、漫水桥等。基于本文构建的河北省山水林田湖草生态保护修复遥感信息服务平台，通过对工程基础信息、遥感影像数据、工程报送数据、野外核查数据进行集成分析，可以看出，该工程在治理期内修建了跌水坝、停车场、景观亭，整修了梯田、田间道路，并对河道进行了清淤，见图5。遥感监测结果表明，该工程共完成鱼鳞坑整地270.59公顷，梯田整修24.51公顷，节水灌溉8公顷，木栈道1483米，村庄美化及休闲广场1.49公顷，生态护岸10200米，漫水桥1座，引水渠143.5米，河道清理16.5公里，修建浆砌石护堤3500米，透水坝18座，跌水坝4座，河道美化2公顷。遥感监测工程量与设计工程量、以及承担单位报送的工程量基本一致。
应用结果表明，该平台实现了生态修复工程“事前有部署、事中有监测、事后有评估”的全方位、全过程监管，能够及时发现未动工、逾期未完工、工程量不符、修复土地占损等问题，并提供决策信息。同时，该平台为工程承担单位、遥感监测部门、政府管理部门提供了统一的相互联动平台，在工程项目管理、进度报送、遥感监测、效果评估的及时性和监管效率等方面取得了较好的应用效果。
本系统平台实现了以下目标：
(1)工程信息可查。工程信息、管理信息、责任人、上报人员等相关信息可查询检索；各类数据可统计分析。
(2)实施区域可看。多期影像可视化动态展示；巡查核查照片可在线浏览。
(3)管理流程可溯。项目立项、设计、实施、竣工、验收、管护全环节管理；项目进展跟踪；项目信息可追溯。
(4)修复效果可评。依据遥感监测结果，对比分析工程部署信息和项目上报工作量，对项目进展和完成效果进行定量分析，客观真实的反映山水林田湖草治理工程的完成情况和治理效果，为相关部门监督管理提供基础数据和科学依据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：它包括应用层、数据层和基础设施层；所述应用层分为内网和外网，内网存储遥感监测系统的数据并与数据层进行数据交互，外网存储工程进度报送系统和工程信息服务系统的数据，工程进度报送系统与工程信息服务系统进行数据交互，工程信息服务系统与数据层进行数据交互；所述数据层为用于存储包括空间数据库和业务数据库的数据管理系统；所述基础设施层用于设置操作系统和相应的硬件设施。
2.根据权利要求1所述的一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：所述工程信息服务系统：用于实现项目信息查询浏览、项目进度监管、数据统计分析，为工程监管和职能管理获取实时的项目信息；
所述工程进度报送系统：用于实现工程项目终端报送，并由各工程项目承担单位自行报送各工程进度及完成情况；
所述数据管理系统：用于负责数据组织、数据维护、数据服务和数据安全，建立以遥感影像为底图，工程部署空间信息和治理目标属性为一体的工程项目数据库；
所述遥感监测系统：用于工程施工空间信息的加工处理，并将加工处理后的卫星影像和监测信息进行脱密。
3.根据权利要求2所述的一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：所述工程信息服务系统包括项目信息模块、报送信息模块、遥感监测信息模块和统计分析模块；
所述项目信息模块用于实现以目录树查询、关键字查询和类别为过滤条件的项目快速检索，实现对项目基本信息进行可视化浏览，遥感影像和工程范围的一体化显示；
所述报送信息模块用于对工程承担单位的报送情况进行实时监控，显示各工程承担单位最新上报情况，实现各承担单位上报项目信息的快速检索和可视化浏览；
所述遥感监测信息模块用于实现各工程项目遥感监测简报的快速检索与文字导出，对任意两期影像进行分视图对比显示，实现项目上报信息与遥感监测信息的对比导出，并导出对比的结果；
所述统计分析模块用于对任意行政区域的工程项目按照治理状态以及工程量完成百分比进行分类统计。
4.根据权利要求2所述的一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：所述工程进度报送系统包括：信息公告模块、变更填报模块、进度查看模块和进度报送模块；
所述信息公告模块用于展开公告信息菜单，用户可以点击公告信息浏览公告以及点击主题名查看详细的公告内容；
所述变更填报模块用于在项目信息发生变更时，承担单位填报变更信息，数据库服务器完成变更信息的自动更新；
进度查看模块用于用户点击项目查看是显示该单位承担的所有项目，以及根据下拉菜单选择想查看的项目；
所述进度报送模块用于对项目完成的工作量、完成进度、项目状态、预计完成时间、验收单位和验收时间进行填报。
5.根据权利要求2所述的一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：所述数据管理系统包括信息浏览模块、数据库管理模块和设置模块；
所述信息浏览模块用于实现项目基本信息、工程承担单位报送信息和遥感监测信息的查询与显示，提供项目范围内两期影像前后对比显示，实现简报的编写与上传和现不同条件下的数据统计，并自动计算图表；
所述数据库管理模块用于实现项目基础信息、遥感影像、动态监测矢量、项目报送信息数据的查询、新增、变更、删除的功能；
所述设置模块用于实现政府管理部门、工程承担单位、数据管理员和技术人员四种角色用户的设置。
6.根据权利要求2所述的一种生态保护修复遥感信息服务系统，其特征在于：所述遥感监测系统包括影像浏览模块、解译模块、对比监测模块和编写模块；
所述影像浏览模块用于实现从遥感监测数据库中加载和叠加相关数据；提供卫星影像的显示、放大、缩小的浏览功能；提供图形渲染方式自定义设置、图形和属性双向查询、窗口有序排列；
所述解译模块用于供对项目施工区域人工解译的工具，包括新建矢量图层，点、线、面编辑，提供对已有专题解译成果数据的编辑修改功能；
所述对比监测模块用于对多幅不同时相的影像叠加显示，叠加影像显示范围可以进行上下左右拉动显示，通过卷帘功能实现工程进度的对比监测，以及与承担单位报送工作量的对比分析；
所述编写模块用于将遥感监测与承担单位报送工作量的对比分析情况形成简报，实现简报各内容的编写与导出。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，其特征在于：所述监管方法包括：遥感影像获取与处理步骤、高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤、遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤、外业核查步骤和监测信息发布步骤。
8.根据权利要求7所述的一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，其特征在于：所述高分辨率卫星遥感信息监测提取步骤包括：利用遥感卫星和无人机实时对各个修复工程项目的进展进行动态监测，获得工程最新进展信息，然后通过前后两期影像叠加比对和人机交互解译得到工程治理的分布和变化图斑。
9.根据权利要求7所述的一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，其特征在于：所述遥感监测工程量与承担单位报送工程量对比步骤包括：将卫星和无人机的影像监测与承担单位报送的项目报送信息进行对比，对项目的实际完成情况和完成效果进行定量分析，获得修改工程项目客观真实的工程进行和治理效果数据。
10.根据权利要求7所述的一种基于生态保护修复遥感信息服务系统的监管方法，其特征在于：所述监管方法还包括执行于所述遥感影像获取与处理步骤之前的本底数据制作步骤；所述本底数据制作步骤包括工程项目信息本底数据制作和卫星影像本底数据制作。
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