土地调查监测空地一体化技术开发与装备研制项目介绍项目名称
土地调查监测空地一体化技术开发与装备研制项目介绍
一、项目名称：土地调查监测空地一体化技术开发与装备研制
二、提名者及提名意见
提名者：中国土木工程学会
提名意见：
我国生态文明建设、土地参与宏观调控、自然资源管理体制改革和统一确权登记、国土空间用途管制等国土资源管理工作都需要详实准确实时的土地利用信息做支撑，特别是十九大提出了加强和创新社会治理、加快生态文明体制改革，对土地调查监测技术提出了更高的要求。
由东南大学、中国矿业大学、中国测绘科学研究院、北京航天泰坦科技股份有限公司、徐州市国土资源基础测绘中心、广州南方测绘科技股份有限公司等单位，在国家各类科研项目的持续支持下，开展了以基于城乡一体化土地调查数据模型的土地调查监测数据更新、融合高性能计算技术与数字摄影测量处理技术的遥感超算及云服务、空地一体化土地外业调查监测等关键技术研究，研制出空地一体的土地调查监测硬件装备，形成了大范围感知、快速发现、智能更新的土地调查监测空地一体化技术系统。
项目成果应用面广、应用量大，取得的经济和社会效益明显；以项目成果为核心技术建立了国土资源部“国土资源执法监察信息化示范基地”；获授权发明专利22项、软著8项，研制标准3部，发表论文SCI/EI论文76篇、学术专著6部；获教育部高等学校科学研究优秀成果奖一等奖、国土资源部国土资源科学技术奖一等奖各1项；项目组成员1人入选国家万人计划、1人入选国土资源杰出青年科技人才计划及江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人，主要完成人2013年获批科技部“国土资源精准调查与动态监测技术”创新团队。
提名该项目为国家科学技术进步二等奖。
三、项目简介
我国城乡土地管理分离，城乡土地调查要求各异，特别是我国实施不动产统一登记、自然资源资产产权制度等对土地基础数据的准确性和时效性提出了更高的需求，而现行土地调查监测的技术手段相对于国家对土地这一稀缺资源的严格管理显得十分落后，因此迫切需要在空地一体化土地调查监测理论与实践方面实现突破。
在国家科技支撑计划及公益性行业科研专项项目等课题以及近10项地方政府、国土资源管理部门横向项目的持续支持下，历经15年的科技攻关，取得了以下成果：
1.建立了城乡一体化土地调查的数据组织管理模型，提出了全数字土地实地调查理论，建立了卫星遥感、无人机监测、实地调查空地一体的土地调查监测模式及与土地管理日常业务驱动相结合的数据库更新模式，开发了支持上述技术的内业系统，实现了城乡土地无差异化的调查和管理，解决了原城镇、农村分别管理所带来的城乡区域的动态变化问题，确保了城乡一体化土地调查成果数据的实时变更，为城乡土地统一管理和调控提供了决策依据。
2.攻克了多平台多传感器的海量遥感影像多机并行镶嵌技术，提出了面向地类图斑变化的遥感影像自适应阈值自动发现方法，研发了融合高性能计算技术与数字摄影测量处理技术的遥感云服务平台，从根本上解决了大区域影像镶嵌耗时长等难题，实现了多源多时相地类图斑变化的自动发现、海量数据规模化快速生成，遥感影像或地图数据的存储、发布、在线实时更新与处理。
3.突破了土地利用变化自动发现定点监控、车载动态快速景象—图谱实时匹配与地类图斑变化自动识别、嵌入式GIS千兆级土地数据组织与表达等关键技术，研制了车载集成轻小型土地调查无人机及车载超算平台，首创空地一体化土地调查监测车载专用集成装备，实现了图斑变化实时监测以及土地管理“批、供、用、补、查”全生命周期管理，确保土地违法的及早发现、及时查处。
项目成果已应用到国家土地督察机构（局）以及北京、天津、河北、江苏等11个省国土资源管理部门及总参测绘局等多个测绘部门，以项目成果为核心技术建立了国土资源部“国土资源执法监察信息化示范基地”；获授权发明专利22项、软著8项，研制标准3部，发表论文SCI/EI论文76篇、学术专著6部；获教育部高等学校科学研究优秀成果奖一等奖、国土资源部国土资源科学技术奖一等奖各1项；项目组成员1人入选国家万人计划、1人入选国土资源杰出青年科技人才计划及江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科学技术带头人，主要完成人2013年获批科技部“国土资源精准调查与动态监测技术”创新团队。
四、客观评价
（一）技术检测报告
1.《调查之星土地巡查车作业系统软件检测报告》，2007年，江苏省软件产品检测中心，检定结果认为“系统支持任务实时分发、多目标导航，配备土地管理业务数据，实时获取GPS定位信息、CCD视频信息发现可疑违法用地”，“软件运行稳定、操作简便、人机交互友好”。
2.《嵌入式土地利用外业数据采集与处理软件》，2013年，江苏省软件产品检测中心，检定结果认为系统“集成全球卫星定位系统（GPS）、掌上电脑(PDA)、电子地图（GIS）、卫星遥感（RS）、网络通信技术进行土地调查”，“可实时处理大于160M的矢量数据和大于3GB的影像数据”。
3.《二调数据库动态智更新系统软件测试报告》，2013年，由武汉瀚宇空间信息技术有限公司进行软件测试，认为：“具备变更地块检查、逻辑一次性检查、属性数据的完整性检查、空间自动对比与自动矫正、数据库的自动更新与碎片处理等功能”。
4.《煤矿区国土资源协调开发监测系统评测报告》，2015年，由国家信息中心软件评测中心进行软件测试，认为：系统“在矿业权实地核查成果基础上，集成基础地理、基础地质、高分辨率影像、储量核查、矿产资源规划、矿业权登记、储量登记等数据”，“形成集视频监控、越界分析、越界告警、人员定位、调控监测、辅助决策于一体的矿产资源综合监管系统”。
5.《泰坦超算平台|简称Titan SCP|软件测试》，2016年，由国家信息中心软件评测中心进行软件测试，认为：“在检定的测试环境和条件下，对被测系统的功能、易用性和兼容性进行测试，被测系统运行稳定，定制集成第三方软件便捷”。
（二）鉴定、验收意见
1.2008年1月，刘先林院士为组长的专家组对项目成果“土地巡查车技术”的鉴定意见认为：“成果填补了国内该领域的空白，在土地执法监察领域达到了国内领先水平”。
2.2010年7月，中国土地学会常务理事樊志全研究员、遥感专家童庆禧院士、测绘专家刘先林院士等组成的专家组对项目成果“调查之星土地调查系统”的鉴定意见认为：“成果在嵌入式3S技术、无线通讯技术、基于GPS网络差分/高精度单点动态定位技术等方面实现了技术集成创新”，“成果整体上达到国际先进水平，在土地调查领域达到国内领先水平”。
3.2010年12月，遥感领域专家童庆禧院士为组长的专家组对东南大学牵头的国家科技支撑计划“GPS/PDA土地调查一体设备研制”进行了验收，认为GPS/PDA土地调查设备在年度变更调查中“作业效率有了显著提高”。
4.2010年12月25日，童庆禧院士为组长的专家组在“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题“无人飞行器土地执法监察系统集成与装备研制”课题验收会上，对无人机土地执法监察装备的评价：“研究了无人飞行器系统的优化集成和工程化技术、遥感设备姿态稳定控制和遥感影像位置与姿态数据的精确采集技术、高效高精度的多相机任务载荷技术、无人飞行器土地执法监察系统的技术及应用技术、实用化、标准化的无人飞行器土地执法监察系统装备等，为土地执法监察工作提供了一种高新技术手段”。
5.2012年5月，科技部在苏州组织专家对国家科技支撑计划重大项目课题“土地规划实施监管标准研究”进行了验收，认为“课题突破了大容量影像/矢量数据快速传输及远程通讯技术，研制了系列化和标准化的实地巡查技术装备”，“通过课题实施，取得了良好的社会效益”。
6.2004年6月，国土资源部国际合作与科技司组织有关专家对江苏省国土资源厅科技重点项目“城乡一体化地籍信息系统建设的关键技术研究”进行了科技成果鉴定，认为该项目“采用独创的区域数据组织模型，合理解决了城镇地籍调查街坊、宗地与土地利用现状调查的村、图斑的相互衔接及逻辑关系，实现了权属数据与土地利用数据的有机结合”，“实现了城镇和农村地籍不同比例尺数据的一体化管理”。
7. 2015年9月，湖南省国土资源厅组织专家对中国矿业大学承担的2011年度国土资源公益性行业科研专项“基于二调成果的土地信息动态变更技术研究”项目课题“二调数据库动态智能更新技术研究”进行了验收，认为项目“取得矢量要素相似性评价模型与土地利用要素智能更新模型等一系列研究成果，解决了变更调查要素与二调土地利用数据库中同名公共边界的自动匹配难题，创新了土地利用要素动态智能更新作业模式”。
8.2016年1月，国际对地观测卫星委员会（CEOS）信息系统服务工作组（WGISS）技术与服务子工作组副主席
刘定生研究员为组长的专家组对北京航天泰坦科技股份有限公司承担的“多源高分遥感影像全自动真正射处理及并行集群计算平台”项目进行了验收，认为承担单位“完成了课题任务书中规定的任务和主要考核指标”，“随着本平台的逐渐完善，以及推广工作的进一步深入开展，必将带来更多的有利影响”。
（三）国内外重要科技奖励
1.土地调查与执法设备研制及系统应用，教育部，高等学校科学研究优秀成果奖（科技进步），一等奖，2009。
2.在线土地督察,国土资源部/中国信息协会，一等奖，2012。
五、推广应用情况
项目整体成果已应用到国家土地督察九大局以及北京、天津、河北、江苏等11个省国土资源管理部门及测绘部门。徐州市城乡一体化土地调查与监测信息系统支撑了土地登记工作的高效运行，保障了2015年3月1日全国第一本不动产权证书在徐州顺利颁发；应用“煤矿区国土资源协调开发监测系统”实现了潘安湖等采煤沉陷区域煤炭开采地表形变预测和残余变形分析，为潘安湖湿地等生态修复项目建设和维护提供了科技支撑；超算平台应用于总参测绘局、中国科学院遥感与数字地球研究所、高分中心合肥数据与应用中心、浙江省地理信息中心等单位。
1.主要应用单位情况表
六、知识产权证明目录
七、主要完成人情况
八、完成单位及创新推广贡献：
九、完成人合作关系说明
“十一五”期间，科技部实施了国家科技支撑计划项目“农村土地实时监测技术研究与系统研制（编号：2008BAJ11B00）”（王庆为本项目的技术负责人），下设“GPS/PDA土地调查一体设备研制（编号：2008BAJ11B01）”（课题1）、“新型惯导与全站仪、GPS集成地籍调查设备研制（编号：2008BAJ11B02）”（课题2）、“无人飞行器土地执法监察系统集成与装备研制(编号：2008BAJ11B03)”（课题3）、“市县级土地监测数据库建库与维护关键技术研究（编号：2008BAJ11B04）”（课题4）等7个课题，该项目由东南大学、中国矿业大学、中国测绘科学研究院、北京东方泰坦科技股份有限公司（北京航天泰坦科技股份有限公司的曾用名）、广州南方测绘仪器有限公司（广州南方测绘科技股份有限公司的曾用名）等多家
单位合作完成，其中东南大学承担了课题1，东南大学、中国矿业大学以及广州南方测绘仪器有限公司共同承担课题2，中国测绘科学研究院承担课题3，北京东方泰坦科技股份有限公司参与了课题4的研究工作，上述合作为空地一体化土地调查监测技术开发和装备研制奠定了良好的基础。
2011年，中国矿业大学和东南大学共同参与公益性行业专项“基于二调成果的土地信息动态变更技术研究（编号：201111013）”，双方共同研发了土地调查数据库智能更新技术；2012年，东南大学和中国测绘科学研究院共同承担了国家科技支撑计划课题“村镇土地现势信息天空地一体化获取技术开发(编号：2012BAJ23B02)”,中国测绘科学研究院负责轻小型无人机研制，东南大学负责总装；徐州市国土资源基础测绘中心和中国矿业大学共同承担了国土资源部公益性行业科研专项项目“煤矿区国土资源管理一张图关键技术开发与集成示范（编号：201211011）”，通过该课题研究攻克了矿地一体管理关键技术；中国矿业大学、东南大学、徐州市国土资源基础测绘中心、北京航天泰坦科技股份有限公司作为关键技术支撑单位，通力合作，共同参与了设在徐州市国土资源局的国土资源部“国土资源执法监察信息化示范基地”建设工作。
项目第一完成人东南大学王庆教授自2000年开始组建团队并一直致力于土地调查监测技术理论及应用研究，团队承担了一批国家、省部级重点科研项目，该团队2012年被科技部评为创新人才推进计划重点领域创新团队，本人于2013年入选第一批“万人计划”科技创新领军人才。提出了空地一体化土地调查监测和全数字土地实地调查监测技术理念，设计了空地一体化土地调查监测技术的技术方案和路线，主持开发了空地一体化土地实地调查监测技术系统，研制出空地一体化土地调查监测硬件装备。
项目第二完成人中国矿业大学李钢教授是国土资源部首批科技创新领军人才、全国测绘地理信息系统先进工作者、国土资源部“十一五”、“十二五”科技与国际合作工作先进个人。和第一完成人共同提出并设计了空地一体土地调查监测技术的技术方法和路线，提出了城乡一体化地籍管理理念并构建了相关调查数据组织管理模型，负责了“国土资源执法监察信息化示范基地”的建设及空地一体土地调查监测技术的实际应用。和项目第一完成人共同完成了科技支撑计划课题1项、公益性行业专项课题1项。
项目第三完成人张小国副教授于2006年起参与团队研究工作，负责完成了土地调查专用嵌入式GIS内核开发、车载多模通信关键技术研究，合作研制出空地一体化土地调查监测技术装备，和第一完成人合作获授权发明专利6项，合作发表SCI/EI论文10余篇，是科技部重点领域“国土资源精准调查与动态监测技术创新团队”核心成员。
项目第四完成人顾和和教授致力于土地调查内业数据库智能更新技术。和项目第一完成人共同完成了土地调查数据库智能更新技术的研究，共同完成科技支撑计划课题1项、公益性行业专项课题1项；和第二完成人共同承担了公益性行业专项课题1项，共同承担了国土资源部“国土资源执法监察信息化示范基地”建设。
项目第五完成人孙杰研究员自“十一五”起持续参与了第一完成人单位主持的“十一五”和“十二五”科技支撑计划项目（课题），作为团队成员参与了第一完成人空地一体化土地调查监测硬件装备的研制，研制出了长续航、轻小型、易拆卸无人机，相关成果获国家专利1项，完成标准编制2项。
项目第六完成人胡明星教授自2008年起加入第一完成人团队，参与了第一完成人所负责的科技支撑计划课题的研究工作，负责了空地一体化土地调查监测技术装备的功能分析、数据库和数据接口设计，参与研制了空地一体化土地调查监测装备，相关成果发表专著1部。
项目第七完成人尹鹏程高级工程师系第二完成人的博士，完成了城乡一体化土地调查成果数据整合业务规则的构建，建立了土地业务全生命周期模型，负责了土地调查监测关键技术的推广应用。和第二完成
人合著专著2部，共同获测绘、地理信息科技进步奖4项。
项目第八完成人王云帆系第一完成人的研究生，负责车载土地利用变化发现与识别图像预处理算法研究，和第一、第三完成人共同发表Ei论文1篇，共同获发明专利授权1项。
项目第九完成人谭靖高级工程师参与了第一完成人主持的“十一五”科技支撑计划项目，研发了融合高性能计算技术与数字摄影测量处理技术的遥感云服务平台，并负责完成了超算一体机在项目第一完成人研制的空地一体化土地调查监测硬件装备中的集成。
第十完成人马超高级工程师参与了由第一完成人牵头的“十一五”国家支撑计划重点项目，负责项目成果的工艺设计、产品工程化和产业化推广。