面向重点建设项目的空天地一体动态监测框架设计

　　重点建设项目是国家经济社会发展的重要支柱，针对现有重点项目建设监测方法不直观、效率低、信息化管理水平低等问题，提出“实时填报、主动监测、动态分析”的科学监管机制，结合当前测绘行业先进的技术理念，采用了多种遥感技术相融合的方式对重点建设项目进行监测，提出“空天地一体”的重点建设项目动态监测框架，创新地将测绘地理信息技术与低空720全景技术相结合，形成测绘行业特有的低空720全景监测技术，通过动态监测流程设计和软件系统搭建，实现重大建设项目监控的可视化、影像化，可及时、直观地了解异地重大建设项目工作进展、建设成效等情况，为监管机构监督、评估提供科学依据和技术支撑。
　　引文格式：刘立，文学虎，李平，等. 面向重点建设项目的空天地一体动态监测框架设计[J].地理信息世界,2020,27(1):118-121.
　　重点项目建设是国家经济社会发展的重要支柱，在重大基础设施、重大产业、重大民生工程及社会事业、重大生态建设及环保等多个领域发挥着重要的支撑作用。重点建设项目一般具有分布广、投资大、涉及领域多、建设周期长等特点。针对现有重点项目建设监测方法不直观、效率低、信息化管理水平低等问题，本文结合当前测绘行业遥感监测、地理信息空间分析等先进的技术理念，提出“实时填报、主动监测、动态分析”的科学监管机制，选取进展填报监测技术、低空720全景影像监测技术、卫星影像监测技术3种技术相结合的方式进行重点建设项目动态监测，形成“空天地一体”的重点建设项目监测框架[1]，从而在监测周期上实现了短、中、长；监测范围上实现了全覆盖、重点覆盖、部分覆盖；监测对象上实现了点状监测、小范围监测、大面积监测；监测方式上形成了实时填报与主动监管的科学机制，3种技术可以各展所长，互补其短,3种监测技术对比见表1。
　　根据重点建设项目的类型、重要性和可操作性，采用3种方式进行监测：①针对小面积区域的易地扶贫搬迁安置点、水电站、风电场、变电站、水库等重点建设项目，采用无人机定期采集其全景影像，并解译变化情况。②针对狭长的带状区域或面积较大的面状区域重点建设项目开展一年一次常态化卫星影像解译，标记可辨认范围内的重点项目建设变化情况。③针对无法确定空间位置和建设边界的重点建设项目采用手机App填报采集的方式进行监测。全景影像和卫星影像监测样本按照一定标准进行LOD切片处理，再通过IIS将处理后的数据发布为数据服务；重点建设项目基本信息、卫星影像解译成果及监测样本元数据、全景影像解译成果及全景影像元数据统一入库管理，形成平台数据库，为软件平台研发奠定数据基础；从而通过动态监测流程设计和WebGIS软件系统研发，实现重大建设项目监控的可视化、影像化，可及时、直观地了解易地重大建设项目工作进展、建设成效等情况，为监管部门监督、评估提供科学依据和技术支撑。
　　卫星影像监测技术是“主动监测”机制的重要组成部分，如图1所示，是通过收集资源三号、高分一号、谷歌影像等多种来源的影像资料为基础，对目标区域开展分析与解译工作，形成基于当前监测时点的监测样本和解译结论，从而判断目标项目的进展信息的技术，该项技术具备监测范围广、监测周期长、成果直观性好等特点。
　　低空720全景影像技术具备装备机动灵活、采集成本低廉、获取速度快、成果适用性好等特点，近年来在测绘数据生产和外业采集、地质灾害应急保障、国家重大项目监测等领域用途广泛，如图2所示。
　　低空720°全景数据采集工作一般由轻小型多旋翼无人机（Ⅱ类），挂载云台相机镜头，在50～500 m的低空稳定悬停并对目标区域采集全景照片，整个采集过程无人机均在视距内飞行，视距半径一般小于500 m，起降场地距离目标区域不超过1 000 m。针对小面积点状工程如易地扶贫搬迁安置区、水电站、水利枢纽等重点项目，采用无人机按季度采集其全景照片，并处理成720°全景影像数据。全景影像监测总体流程如图2所示。
　　早期的普通全景技术是指具备360°视野的平面全景技术，该技术门槛较低，目前较为普及，一般的中高端的智能手机也具备该项功能，但是效果并不理想；由此发展而来的720全景技术，是指左右和上下都具备360视野的全景技术，该技术需要特殊装备支持，目前热度最高，效果较好，但是可视范围太小，一般在百米以内；低空720全景技术最近两年发展很快，是目前行业内最新的全景技术，该技术基于无人机平台可以获取广阔的视野，一般根据不同航高可达到单点1～3 km覆盖，但是目前该技术的应用还很局限，仅仅用于观赏和浏览，无法做到深层次分析和应用。
　　全景影像监测技术是“主动监测”机制的重要实现手段，也是重点建设项目监测的一项核心监测技术，为适应遥感监测需要，本课题创新地将测绘地理信息技术与低空720全景技术相结合，将全景数据空间化、解译内容矢量化、图载对象信息化、存储结构时空化，从而实现了全景数据的横向量化对比分析、纵向时间对比分析，形成测绘行业特有的低空720全景监测技术，该项技术具备监测时效性好、监测周期适中、成果辨识度高、成果应用面广等特点。全景影像监测技术示意图如图3所示。
　　进展填报监测技术为苹果用户和安卓智能设备用户提供了统一的应用入口，通过对空间信息采集、多媒体数据采集、项目进展信息采集的方式对项目进度进行监测，该项技术的特点是监测内容详细、监测周期短、成果内容丰富，进展填报监测技术示意图，如图5所示。
　　本文提出的空天地一体动态监测框架成功运用到了自治区的重点项目遥感监测项目建设中。该项目选取了自治区87处大型易地扶贫搬迁安置区和113处其他重点建设项目进行动态监测，并根据项目应用的实际需求，研发了基于B/S架构的重点建设项目监测服务平台，面向不同用户研发了不同的专业化系统应用，主要包括：工程进度填报采集子系统、全景影像解译入库子系统，重点建设项目监测服务子系统和重点建设项目监测服务移动版。在这个平台中，施工单位可以通过进展填报采集子系统进行重点建设项目的工程进展报送；监测单位可以通过全景解译入库子系统对最新期次全景进行数据上传、服务发布、解译入库等工作，为平台提供持续的数据服务；监管机构可以通过登录重点建设项目监测服务子系统查看所辖项目进展和监测成果，并有作战指挥专题图件和综合统计分析等功能辅助决策；运维部门可以通过登录重点建设项目运维管理子系统对数据、服务、权限等进行统一管理，便于平台持久高效运行，如图6所示。
　　重点建设项目监测服务平台作为平台监测与管理重点建设项目进展的主要门户，是“动态分析”机制的典型体现。平台以多源影像地图为载体，集成周期性获取的重点项目遥感影像信息（包括全景影像、航空影像和卫星影像），通过平台实时、直观展示重点项目建设进展。平台按照功能可以分为：我的监测桌面、全景服务发布、全景解译入库、全景影像监测、卫星影像监测、综合统计分析、专题图件阅览、系统运维管理、工程进展填报、监测服务移动版十大功能模块。为了便于在手机和平板等智能移动设备上进行使用，采用Cordova跨平台技术定制开发了具备重点项目空间信息与施工进度照片信息实时采集能力的工程进度填报采集App和具备统筹管理和动态分析能力的监测服务移动版（App），如图7所示。
　　通过本文的研究，打破了目前市面上全景影像技术的局限，将全景影像和测绘地理信息的理念相融合，创新了重点项目监测的方式和方法，并以自治区重点建设项目监测的实际需求为导向，通过空天地一体的监测框架设计和软件系统的集成开发，有效解决重大项目监测不直观、效率低、信息化管理水平低的问题,实现了重大建设项目监控的可视化、影像化，可及时、直观地了解易地重大建设项目工作进展、建设成效等情况，为监管部门监督、评估提供科学依据和技术支撑。经过实践验证，该技术框架可以实现以地图为载体从宏观到微观直观展示重点建设项目的空间分布及项目进度情况，可以为推进国家治理体系和治理能力现代化提供技术保障。