2024优秀案例丨天汇空间遥感监测云服务平台

人造卫星作为全球观测最有效的手段，在空间信息的获取及更新方面发挥着越来越重要的作用。随着全球观测时代的到来，卫星遥感已经成为不可或缺的战略和经济资源，对卫星观测地球的连续性、快速性、精确性等也提出了更高要求。高分辨率对地观测卫星能够更全面、更清楚、更深刻地了解地球及其周围环境，成为人类在太空安装的高效“监控眼”。近年来，高分辨率对地观测卫星的发射数量已占遥感卫星发射总数的约41%，而且其有效占比有继续增加的趋势。

根据《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）》，鼓励各用户部门根据自身业务需求和特定应用目标，组合利用不同星座、不同系列的卫星和数据资源，构建本领域卫星综合应用体系，实现多源信息的持续获取和综合应用。积极开展行业、区域、产业化、国际化及科技发展等多层面的遥感、通信、导航综合示范应用，加强跨领域资源共享与信息综合服务能力，加速与物联网、云计算、大数据及其他新技术、新应用的融合，促进卫星应用产业可持续发展，提升新型信息化技术应用水平。《生态环境卫星中长期发展规划（2021-2035年）》提出积极联合国内遥感卫星应用相关部门，推动遥感卫星数据共享政策落地，实现一星多用、多星共用，提升遥感卫星应用能力和应用效益。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（简称“十四五”规划）中，明确提出打造全球覆盖、高效运行的通信、导航、遥感空间基础设施体系。

我国卫星产业发展虽然取得了一些成绩，但整体规模和应用效果与发达国家相比仍有较大差距，还存在天、地协调不够、信息融合不足、数据共享不充分等问题，需要研究和探讨新形势下卫星高水平应用等发展模式及策略。

当前遥感监测项目的主要类型有遥感应用系统建设和自然保护区遥感监测系统开发，水土保持遥感监测项目、森林防火预警监测和林业病虫害遥感监测服务、土地执法监察周期性遥感监测，无废城市建设遥感动态监管和卫片执法遥感监测工具，河道、湖库、近海水质监测服务，农村人居环境遥感监测，国土变更调查，农作物、耕地、秸秆遥感监测服务等监测类型。主要应用方向如下图1所示：

（图1）

当前遥感监测类系统的主要配置如下：

典型配置1：（农业方向）：遥感监测及数据处理运营服务项目(遥感监测服务、业务管理和数据处理运营服务)

（1）新建高标准农田工程遥感监测

（2）全省耕地内种植情况遥感监测 (非农非粮、长势、灾害监测)

（3）已建工程管护遥感监测

（4）疑似撂荒耕地遥感监测

（5）业务管理运营服务

（6）数据处理运营服务

典型配置2（环境监测方向）：构建天地一体化的生态环境立体遥感监测体系

典型配置3（自然资源方向）：国土变更调查与自然资源遥感监测变化信息提取

（1）季度监测技术方案编制

（2）监测图斑提取

• 疑似新增建 / 构筑物图斑层

• 原建 / 构筑物变化图斑层

• 耕地变化图斑层

• 林地变化图斑层

• 草地变化图斑层

• 湿地变化图斑层

• 水域及其他变化图斑层

（3）县级调查举证成果核查

（4）季度监测成果质量评估

（5）季度监测成果编制

（6）监测数据库建设

典型配置4（城市建设方向）：无废城市建设遥感动态监管

（1）基于无人机遥感的固体废弃物遥感识别

（2）基于卫星影像的空旷未利用地固体废弃物遥感监测

（3）建设用地土壤污染地块遥感动态监管

（4）省域“无废城市”建设成效数据分析

1、平台概述

天汇空间遥感云服务平台是基于遥感、气象、地面监测站等多源数据的融合能力建设的基础上，综合利用卫星遥感反演、多源数据融合、大数据分析和云服务等技术，形成覆盖水、土、气、自然生态等政府关注领域的持续监测能力，实现大范围、全天时、全天候、常态和非常态的空·天·地一体化遥感监测业务，为生态环境监管、自然资源利用、城市建设管控、乡村振兴等提供决策支持，如下图2所示：该平台提供一站式服务和一张图展示能力，通过打造业务支撑环境、发布展示环境以达成向行业应用赋能的目的。

（图2）

该平台的总体框架如图3所示：

（图3）

在基础支撑层，实现针对遥感大数据的计算、存储、网络资源和安全保障；在监测体系方面，集成多种数据源的异构数据，包括地面监测站、走航车、无人机、卫星遥感等监测平台与手段；平台集成三大底座，统一数据标准和数据应用，统一技术规范和支撑服务，满足上层的各种业务应用，最终达到以数据驱动、业务牵引的“厚底座、薄应用”的目的。

2、产品优势

（1）高可用、可拓展：基于分布式、服务化技术，构建高可用、可拓展的遥感支撑云平台，提供数据汇集、数据处理、数据生产、数据发布的全链路产品生产能力。

（2）多元化、定制化：基于插件化构建的平台算法，生产各类遥感监测产品，提供多元化的服务形式，支持服务产品定期推送，具备云平台产品定制化服务能力。

（3）一体化、全面化：实行空天地一体化监测，将遥感与其他的监测手段相结合，给用户提供更加全面化的服务，形成从监测到治理再到评估闭环服务。

3、平台构成

平台业务支撑系统是基于多源卫星数据的汇集、处理、存储和产品生产的一站式服务系统，如图4所示：

（图4）

业务支撑平台涵盖系统监控、任务调度、产品分类、插件管理、字典管理和用户管理。在任务调度模块，系统支持对数据的任务状态查询，可支持对任务的编辑和运行状态的查看；在产品分类模块，支持对数据的查询和分类编辑，支持专题图配色方案编辑和算法插件的绑定；在插件管理模块，支持插件的增、删、改、查，提升插件与系统的兼容程度；在字典管理模块，支持字典的分组和修正。

在基于业务支撑系统的基础上，系统实现大气环境、水环境和生态环境等遥感产品的综合关于与可视化展示。系统支持按时间、空间、产品类型等进行综合查询、支持专题图展示、下载和统计分析等功能，如下图5所示：

（图5）

在集成的定量化遥感信息产品方面，系统支持陆地、水、大气和生态几个方面的遥感算法产品。该系统是依托于天汇空间三大生产线的数据生产能力形成的定量遥感在线云服务平台系统。天汇空间目前基于自动化的数据接收与处理、AI地表识别与分类、陆水气定量遥感算法形成三条遥感大数据生产线。

在遥感数据的获取方面，以卫星遥感数据为基础、多种数据相结合的模式，集成光学、雷达、高光谱等多种类型的数据。

基于上述数据，天汇空间通过数据辐射定标、大气校正、几何校正、去噪声及数据平滑等遥感数据的自动化预处理方式，形成了针对遥感数据的自动化预处理能力。

在定量遥感的分析模型建设上面，天汇空间当前建设了以共性指数和应用场景特定指数的两大类算法模型。在共性指数产品方面，建设了包括植被指数模型：如NDVI、EVI等，用于监测植被生长状况、覆盖度和生物量的通用共性产品；在地表温度反演模型方面，建设了利用热红外数据反演的地表温湿度等用于环境监测、气候变化和宜居度监测的共性产品；在土地利用和覆盖分类方面，通过AI模型识别算法实现基于遥感影像光谱、纹理和时相特征的土地利用类型的自动化分类检测；在地表参数反演模型方面，建设了水体、土壤湿度等为资源管理和环境监测提供相关参数参考的共性产品，相关自动化参数模型列表如下：

生产线进行了工作流管理和优化：定义、监控和优化遥感处理的工作流程，确保数据处理的效率和准确性；任务调度方面根据资源的可用性和优先级动态的分配处理任务；数据质量控制方面，在数据处理的过程中实施质量控制检查，确保输出数据的准确性和可靠性；在数据存储和管理方面，基于天汇空间大数据管理中心的数据存储和管理能力，确保数据的安全性和可访问性，为用户提供高效的数据管理、可视化与决策服务。

该平台的创新应用可总结为以下几个方面：

技术进步：该系统采用了最新的遥感技术，包括高光谱、多光谱、微波雷达等新型遥感数据源，以及深度学习、人工智能等先进的数据处理和分析方法。这些技术的应用大大提高了遥感数据的获取和处理效率，增强了遥感监测的精度和可靠性。

数据处理自动化：通过自动化生产线管理系统，实现了遥感数据的自动化处理、分析和输出。这种自动化处理方式减少了人为干预和手工操作，提高了数据处理的速度和准确性，降低了数据处理的成本。

多源数据融合：该系统能够实现多源数据的融合处理，包括不同平台、不同传感器和不同时相的遥感数据。这种多源数据的融合处理能够提高数据的可靠性和准确性，提供更加全面和准确的遥感监测成果。这种多源数据融合处理的应用，有助于消除单一数据源的局限性，提高遥感监测的精度和可靠性。

定制化应用开发：该系统支持定制化开发，可以根据不同领域的需求进行相应的优化和改进。这种定制化开发的应用，能够满足不同领域对遥感监测的特殊需求，提高遥感监测的针对性和实用性。

云服务平台集成：该系统可以与遥感云服务平台集成，实现数据的在线处理、在线分析和在线应用。这种云服务模式能够提供更加灵活和高效的服务方式，降低用户获取和使用遥感监测服务的门槛和成本。云服务平台集成的应用，使得遥感监测服务更加便捷和高效，有助于推动遥感技术的普及和应用。

实时监测和预警：该系统支持实时监测和预警功能，能够快速响应自然灾害、环境污染等突发事件，提供及时的预警信息和应对方案。这种实时监测和预警功能能够提高应急响应的效率和准确性，为灾害防控和环境保护提供有力支持。实时监测和预警功能的应用，有助于提高应急响应的速度和准确性，降低灾害和环境问题造成的损失。

1、技术价值：

先进性和创新性：该系统集成了最新的遥感技术、自动化技术和数据分析技术，代表了遥感监测领域的前沿水平。其创新性的数据处理流程和分析方法，为遥感技术的进一步发展提供了有力支持。

标准化和模块化：系统的设计和实施遵循国际通用的遥感数据处理标准和规范，同时采用模块化的设计思想，便于系统的扩展和维护。这种标准化和模块化的设计，有助于降低技术推广的难度和成本。

轻量化、定制化和智能化：为多行业提供更为灵活、高效的遥感大数据整合管理与应用服务产品，更好满足用户对遥感数据的广泛性、多样性、时效性及数据要素价值挖掘的应用需求，为决策管理和行业发展赋值、赋智、赋能。

2、经济价值：

提高效率和降低成本：通过自动化和智能化的数据处理流程，该系统能够大幅提高遥感数据处理的速度和准确性，同时降低人工干预的成本。这对于需要处理大量遥感数据的行业来说，具有显著的经济价值。

促进产业发展和升级：通过汇聚航空、卫星数据，充分发挥航空数据分辨率高、卫星数据更新能力快的特点，提升卫星空间信息数据的空间分辨率和时间分辨率，通过高效数据处理、分发、共享技术，将大幅提升应用区域卫星空间数据的完整性和基础性，全面提升区域乃至全国的卫星应用服务支撑能力，降低服务成本，提升综合保障能力和运营服务效率，为卫星空间信息大规模产业推广夯实基础，助力构建具有国际竞争力的现代产业体系，推动区域卫星应用产业辐射周边的服务能力和相关产品“走出去”战略。平台的建设与实施会推动完成资源聚集、客户聚集、产业聚集，形成卫星应用产业正向循环反馈机制，当卫星数据资源、社会属性资源、管理属性资源、行业客户资源、行业技术资源聚集到一定程度，会产生对于服务强大的需求，从而吸引产业链相关公司向平台的二次聚集，带动所属区域成为具备特色核心竞争优势和突出影响力的卫星应用综合示范区，带动大数据服务、互联网+等新兴产业蓬勃发展，形成支撑区域经济、社会发展的强劲新兴动能。

3、社会价值：

提升公共服务水平：定量遥感自动化生产线系统可以为政府、科研机构和社会公众提供更加准确、及时和全面的遥感信息服务。这将有助于提升公共服务水平，满足社会各界对遥感信息的需求。农业领域的遥感信息产品可以实现高标准农田建设、农业种植管理、农业保险等方面的功能，为现代化农业建设提供技术支持。生态环境领域通过融合卫星遥感、物联网、5G通信、无人机等技术，形成天、空、地水环境综合监管，实现对生态环境的全方位监测，提高人民的生活环境和生活质量。自然资源领域采用人工智能算法实现土地覆被“类型、用地变化、图斑提取等”专题分析，实现对自然资源的智能化监管。

增强应急响应能力：系统的实时监测和预警功能，能够在自然灾害、环境污染等突发事件发生时，提供及时的预警信息和应对方案。这将有助于增强社会的应急响应能力，减少灾害和环境问题造成的损失。

4、环境价值：

支持环境保护和可持续发展：该系统可以为环境保护提供准确、可靠的遥感监测数据和分析结果，支持环境保护决策的制定和实施。同时，该系统还可以监测和评估可持续发展的各项指标，为可持续发展的推进提供科学依据。

降低环境影响：通过优化数据处理流程和采用节能技术，该系统可以降低自身的能耗和环境影响。这符合绿色发展的理念，有助于推动遥感技术的可持续发展。