云原生助力秦岭新一代调查监测体系试点项目

秦岭，和合南北，泽被天下。一方面，秦岭划中国为南北之分，塑造了全中国14亿人口在共识上对“南方人”与“北方人”的身份认同感；另一方面，由秦岭主脊分化出的长江与黄河两大流域，更被比作亘古至今的“中央水塔”，孕育出中华民族的灿烂文明。

秦岭各季风貌（图片来源：刘夙培作品）

2020年4月，习近平总书记在陕西省考察时指出，秦岭“是中华民族的祖脉和中华文化的重要象征。保护好秦岭生态环境，对确保中华民族长盛不衰、实现‘两个一百年’奋斗目标、实现可持续发展具有十分重大而深远的意义”。

但长期以来，秦岭地区进行的大面积露天矿开采所形成的漫长还林还草生态恢复周期，在大于25度坡面大范围耕种造成的水土流失，由商业渗透所违规兴建的旅游设施，都在对秦岭的生态环境施加难以逆转的破坏。

秦岭保卫战，任重而道远。

秦岭调查监测积淀深厚

将向智能化转型

由遥感卫星、无人机，以及人力实地调查所获取的遥感影像、视频、照片等调查数据，一直作为秦岭地区开展调查监测工作，助力生态保护与治理的主要依据。

秦岭地形图空白区的1:10000测图（图片来源：网络）

早在2012年，陕西省人民政府联合前国家测绘地理信息局投入1.87亿元资金，用于未来3年对秦岭约5.7万平方公里地形图空白区的1:10000测图。全面掌握秦岭地形环境信息，为当地国家级的交通、能源工程建设，适度的旅游资源开发以及生态环境治理，提供有力的数据参考。

自第三次全国国土调查启动以来，由陕西出台的《陕西省第三次全国土地调查实施方案》，强调要在全面落实全国国土调查要求的基础上，进一步开展秦岭生态保护用地调查，从中明晰秦岭生态环境保护范围。陕西“三调”工作的开展，让直接掌握秦岭最新及常态化更新数据的多级主管部门——自然资源部、陕西省自然资源厅、陕西测绘地理信息局等政府单位，能够高效地协同其他政府单位，正确、合理地在秦岭地区开展用地规划工作，并针对造成生态环境破坏的现象予以迅速打击，制定治理方案。

秦岭“网格员”实地调查（图片来源：西安网）

但具体工作的执行实际上并不轻松。陕西“三调”期间，“陕西省秦岭生态环境保护监管平台”被投入建设，尽管平台是信息化的系统，但其背后是数以千计的核查人员要深入秦岭大山中，为实地调查、核查生态环境问题而奔走。这些核查人员还被称为“网格员”，通过对多时期遥感数据比对所发现的环境问题，都将按照其位置所在，匹配给秦岭网格管理系统中的对应网格员进行线下核查工作。网格员的翻山越岭，为某一项核查任务花费十几个小时甚至数天时间，既成为工作和生活的常态，也反映出秦岭生态环境保护与治理工作的艰辛。

《自然资源调查监测体系构建总体方案》中的自然资源数据空间组织结构图（上）与自然资源数据结构剖面图（下）对调查监测工作予以指导

自然资源部于2020年1月出台的《自然资源调查监测体系构建总体方案》，在明确环境调查监测工作细则的同时，还提出要以空间信息、人工智能、大数据等先进技术为手段，构建高效的自然资源调查监测技术体系。其中，秦岭作为巩固长江、黄河流域高质量发展的典型，在方案中被纳入重点监测区域。

“陕西省秦岭生态环境保护监管平台”运维中心于同年7月在自然资源部派出机构陕西测绘地理信息局的揭牌成立，是进一步落实秦岭空间信息数据统筹工作的开始。据悉，该中心的主要职能，是负责基础数据的收集、整理、更新和日常维护，开展常态化监测，协同网格员做好实地核查等工作，为生态环境保护与治理提供数据支持。

如今，陕西省已在秦岭地区开展了丰富的基础和专项调查工作，具备了扎实的数据基础。例如除早先的地形图数据和第三次全国国土调查数据外，还有近年来所积累的地理国情监测、永久基本农田、生态保护红线、土地变更、林地变更、数字高程模型、坡度图、秦岭分区及主梁支脉专题及双评价成果等数据。

基础数据在不断丰富和完善的同时，秦岭的调查监测工作，将进一步从技术的角度让庞大的秦岭数据资产得以被充分利用，使生态环境问题得以“早发现、早制止、严打击”。

2020年底，陕西省自然资源厅拟结合《自然资源调查监测体系构建总体方案》，开展秦岭综合调查监测与动态监管的试点项目。该项目由土豆数据科技集团有限公司、广州市阿尔法软件信息技术有限公司、中国测绘科学研究院、国家测绘产品质量检验测试中心共同参与，旨在通过对前沿技术、资源的全方位整合，推动调查监测技术的智能化革新；作为首批国家级的试点，其成果还将成为示范在未来向全国推广。

秦岭的调查监测以及生态环境保护与治理工作，正进入到下一个里程碑阶段。

云原生助力智能调查监管

服务秦岭生态保护与治理

如今，人工智能技术已被广泛应用于生态调查监测工作中对海量时空大数据的分析与挖掘，从中感知难以由人眼所发现的环境变化现象和规律。

中国工程院院士、国际欧亚科学院院士、自然资源部国家基础地理信息中心教授陈军认为，遥感智能分析是未来的大势所趋，但目前，对这项技术的应用仍然缺乏足够的行业知识支撑。缺少行业知识作为理论的依据，对测绘遥感数据的分析挖掘深度就是有限的。

基于联合国可持续发展目标（SDGs）的知识服务系统

（图片来源：陈军院士在“新型测绘赋能数字化转型”论坛上的报告）

对此，陈军院士表示，业内需要去搭建连接多源时空大数据与自然资源、生态环境、社会经济等领域的桥梁，形成整合的知识体系为业务需求所用，才能真正实现从“后知后觉”向“先知先觉”的转变。

但在陈军院士看来，“先知先觉”并非单项的技术投入，更是复杂的系统工程，需要从顶层设计切入。这意味着，围绕着时空信息的采集、存储与计算基础设施、数据生产处理与整合、知识图谱构建、多源混合计算与分析、智能服务等各环节，都需要被打通、凝练并提升。

在此次由陕西省自然资源厅牵头建设的秦岭综合调查监测与动态监管试点项目中，“云”成为了统筹、驱动这些时空信息产业链各环节紧密衔接，促进业务智能化的突破口。

作为相关技术的提供方，土豆数据接下来要将项目云原生化。

云原生时空信息服务的优势，一是在于打破割裂业务各环节存在的壁垒，使时空大数据的采集、处理、集成、治理、融合、知识图谱构建，以及分析挖掘和应用开发等全部流程贯通；二是其云端存储和算力资源按需调用的机制，能够应对业务各环节的弹性需求动态调整，减少资源的浪费。

基于云原生的秦岭调查监测体系

在秦岭项目中，土豆数据将从“看”、“管”、“用”三个相互协同的维度，建立云原生的系统级工程，构建秦岭综合调查监测与动态监管体系。与此同时，项目的其他参与方如阿尔法软件、中国测绘科学研究院、国家测绘产品质量检验测试中心，还将在知识化服务及整体质量控制层面，提高秦岭的智能调查监测水平。

其中，相辅相成的“看”、“管“、“用”三个维度，组成了秦岭调查监测的流程闭环。

“看”的层面是建立秦岭调查监测的“天·空·地·网”系统，获取多源异构的时空大数据。此外，这些数据还将以智能化算法为基础，以知识为引导进行下一步的处理和分析，输出更精准的、能满足监测管理工作需要的成果。

“管”的意义在于将秦岭地区来自不同年份、不同来源、不同精度、不用应用方向，分散于不同部门且数据标准和格式不尽统一的海量调查监测数据，面向秦岭自然资源管理及生态环境保护需求，实施系统级的数据治理，并以秦岭三维立体时空数据库为抓手使全部数据资产得以集成与融合，从而支持数据管理、分析和时空知识服务体系的构建。

“用”的任务在于对分析评价系统和知识服务系统的建立。分析评价系统主要充分利用调查监测数据的整合成果，形成秦岭任意地区、任意范围、任意尺度自然资源的面积、坡度、坡向、海拔等指标，助力于摸清秦岭“家底”。知识服务系统则依托各合作伙伴的深入配合，从秦岭调查数据以及广泛收集的经济、人文、山水林田湖草等资料中建立关联和知识化表达，形成能够反映秦岭全貌的多层次、多粒度的知识体系和图谱，支撑秦岭调查监测中基于先验知识的数据分析与挖掘。

在云原生的架构下，秦岭的调查监测工作将以数据、技术和业务的全面贯通为前提，不断向智能化提升。而从趋势上看，该项目还或将与秦岭既有生态环境保护监管平台结合，从而形成更强大的管理与服务势能。

作为下一代自然资源调查监测体系的首批国家级试点，此次项目的实施以科学、先进、实用为原则，在务实推进智能化秦岭调查监测技术的同时，更为每一位奋战在秦岭一线的工作者们赋能，依托技术与人的合力，共同守护好这片千古大地。

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