自然资源部超大城市自然资源时空大数据分析应用重点实验室以上海市测绘院为依托单位，华东师范大学和苍穹数码技术股份有限公司为共建单位，由上海市测绘院会同共建单位进行管理。实验室以我国自然资源时空大数据处理与分析、遥感卫星平台与载荷、信息应用与服务为主线，面向大数据和空间技术发展的科学和技术前沿，系统研究超大城市时空大数据获取、处理、分析与应用的基础理论和关键共性技术，着力建设成为我国新型测绘、地球观测、资源环境遥感以及空间大数据科学研究的重要基地。
（一）总体定位
实验室以“需求引领、支撑发展、特色鲜明”为重点，围绕时空信息的新基础设施建设，对接国家创新驱动发展战略、长江三角洲区域一体化发展战略和上海建设具有全球影响力的科技创新中心的发展定位，以上海为代表的城市数字化转型的发展需求为指导，面向地理信息科学的重大战略需求和基础前沿，突破城市自然资源时空大数据的获取、管理、分析、评估、监测及应用等核心关键技术，形成具有空间信息产业应用能力的智能化测绘技术、大数据挖掘分析技术、智能化监测技术、可视化技术、云计算与大数据服务技术，推进基础理论、应用技术和管理机制发面的自主创新，形成在城市自然资源时空大数据关键技术体系上的示范引领，支撑城市数字化转型发展和自然资源精细化治理。
实验室以城市为对象，聚焦国家自然资源和城市数字化转型的发展需求，结合超大型城市规划建设管理运行的特点，为城市自然资源时空大数据体系建设提供理论基础和技术支撑；对前沿性和前瞻性的时空大数据科学问题和核心关键技术进行创新性研究，促进测绘与地理信息行业的科技进步与发展；开展超大城市自然资源三维立体时空数据库与实景三维中国建设、超大城市 “空间数字底座”构建等方面的示范应用研究，研发具有自主知识产权的数据融合分析、智能监测、决策支撑等应用技术和系统平台，开展系列行业标准和技术规范建设，发挥上海在行业发展上的示范引领作用；充分利用测绘事业单位、高校和企业的优势，建设多学科交叉、产学研用一体的技术创新和产教融合基地，成为自然资源时空大数据技术领域专业人才培养高地，造就一批国家和行业高层次科技和产业创新领军人才。
（二）主要研究方向
1、超大城市自然资源时空大数据智能获取研究
实验室致力于研究超大城市自然资源时空大数据获取中的关键共性技术问题，实现从传统地理信息向时空大数据的能力升级与技术深化，为自然资源时空大数据分析挖掘奠定基础。
（1）智能化新型测绘技术与理论研究
实验室支持三维激光扫描技术、倾斜摄影测量等先进测绘技术的研究，优化测绘采集方法，同时深入研究超大城市自然资源时空大数据模型，探索以地理实体为代表的新型数据组织结构、构建方法、管理方式、全息地理数据库构建等技术方法，形成包括地理实体、全要素地形、全要素实景模型、高精度DEM、倾斜摄影模型、可量测实景等在内的新型基础测绘成果体系。
（2）自然资源时空大数据汇聚和融合技术与理论研究
实验室建立空地一体高效、多源异构数据高精度融合方法，结合充实各地理实体的社会经济属性，形成涵盖地上地下、室内室外、二维三维一体化的全息、高清、高精的城市数字空间，从较为单一的GIS数据升级为融合多源、异构、多时态、多属性的时空大数据，并可进行分析挖掘，为社会各界提供知识服务，支撑市区街道多级精细化运行管理和运行、支撑行业部门专业信息与地理信息深度融合，推动城市数字化转型。
（3）实景三维城市构建技术与理论研究
实验室面向城市特点研究实景三维中国理论体系，突破实景三维城市空间数据体、物联感知数据和支撑环境的理论构成和关键技术，构建实景三维城市，为落实数字中国、平安中国、数字经济战略，落实国家新型基础设施建设的具体部署，服务生态文明建设和经济社会发展提供基础支撑。
2、超大城市自然资源时空演变分析研究
实验室通过多源遥感数据处理分析和时空演变的动态仿真模拟技术研究，构建超大城市自然资源综合监测技术体系，为超大城市时空大数据演变自动化提取与智能分析提供支撑。
（1）多源遥感数据处理分析技术研究
实验室致力于超大城市多源遥感数据处理分析技术研究，依托先进的人工智能、大数据管理等技术，研究自动化、实时化的多源遥感影像自动处理与智能解译的关键技术，重点突出遥感影像分类、目标检测、变化检测等方法的前沿理论研究，为满足超大城市自然资源时空演变分析提供理论技术支撑。研究时空信息多维度分析和数据挖掘方法，协同推进多源遥感大数据处理分析与应用研究，提升自然资源时空监测与演变分析、超大城市精细化管理需求的能力。围绕长三角一体和城市群发展特征，研究多源遥感影像并行处理技术，研究遥感云计算、遥感云处理和遥感云服务技术，满足海量时空多源遥感大数据的存储、重型运算、高并发等需求，为超大城市自然资源时空演变分析提供稳定、强大的计算能力以及智能化的多源遥感数据存储及调度能力。
（2）时空演变的动态仿真模拟技术研究
实验室从多维、多尺度、多源的超大城市时空大数据中探寻地理过程的时变规律和时空知识。展开时空演变的理论研究，综合运用数字孪生技术、大数据与分布式计算技术、人工智能、游戏引擎仿真技术等实现超大城市时空大数据场景的时空演变过程可视化，并集成面向自然资源业务领域的时空演变模型/算法，形成时变规律知识库，经数据分析可视化再现业务变化。形成一套超大城市时空大数据分级表达模型、时变理论、时变模型库、可视化技术方法，为超大城市或城市群的自然资源管理服务。
（3）自然资源综合监测技术研究
实验室综合利用多源遥感数据处理分析技术、人工智能（AI）合成孔径雷达等技术，开展自然资源综合监测技术研究。基于高分辨率遥感影像、高光谱遥感影像等多源数据，发展光谱/空间/结构等的遥感影像分类和目标提取新方法，实现自然资源各要素的精细分类，为自然资源资源监测和资源利用规划提供坚实的数字底座支撑。研究多源遥感影像融合及多时相遥感影像自然资源动态监测新方法，融合合成孔径雷达4D产品技术、差分干涉雷达的地表形变监测技术、基于LIDAR的地表自然资源三维重建技术等，构建全空间全要素的城市自然资源的动态监测及时空分析体系，实现自然资源时空分布快速、智能监测，为国土空间规划体系、自然资源调查监测体系提供技术支撑。将研究对地观测数据的地表参数定量反演新技术，实现对地表温度、土壤湿度、植被覆盖、叶面积指数等多种城市环境关键地表参数的综合研究，面向领域需求和专题应用实现建筑用地、交通设施、水系等城市专题和城市资源利用信息遥感自动提取和制图。
3、超大城市时空大数据动态感知和智能应用技术与理论研究
实验室重点突破时空大数据智能应用的关键技术，把城市治理体系和治理能力现代化建设中的新要求作为测绘地理信息研究的攻坚点，为国土空间规划体系、自然资源调查监测体系提供技术支撑，围绕国家和城市群重大战略实施，切实提高测绘地理信息保障服务能力。
（1）时空数据多场景动态组装技术研究
实验室研究基于时空模型的全场景按需组装方法，引入和融合人工智能、物联网等多技术，协同推进各场景下的时空大数据和平台服务与应用研究，兼顾数据量大小、业务工作对空间数据的内容和精细度需求、建设和应用的便捷性等多方面因素，研究实现数据类型、数据内容、数据精细度、数据范围及数据表现形式等的动态组装，进一步满足超大城市精细化管理需求，为城市数字化转型、城市运行、“两网”管理等提供空间数字底座支撑。
（2）时空大数据云服务技术研究
时空大数据的处理、服务提供与云计算技术紧密相关，实验室将跟踪云计算技术发的发展，研究NewSQL数据库及其空间引擎、知识图谱数据库、多元混合数据库的统一管理等时空大数据分布式存储管理技术，研究GIS微服务、边缘计算、云原生、云安全等云架构技术，研究海量矢量、栅格、三维模型等多类型数据的云环境下的速发布、更新、访问及渲染技术，推动云GIS软件的升级，满足时空大数据云服务支撑各种场景需求。
（3）国土空间规划与设计智能技术研究
实验室围绕自然资源统筹保护、国土生态安全底线防控、自然资源高质量开发利用等自然资源可持续发展需求，充分利用自然资源时空大数据治理成果，在自然资源“一套数据”的基础上构建权威的国土空间规划核心库。充分考虑信息生态和业务生态的“两态融合”，重点突破规划设计、规划审批、规划实施评估等业务领域与大数据挖掘分析、三维仿真模拟、推演模型可视化等技术的融合，形成一系列国土空间规划与设计的智能技术，探索超大城市国土空间规划与设计从规划管理向规划管治的数字化转型。
（4）超大城市“空间数字底座”构建与应用技术研究
实验室研究超大城市特点并构建超大城市公共地理数据的底座平台，实现物理城市与数字城市孪生共存的桥梁。依托云计算机房、物联感知设备、测绘地理信息设施等基础设施，构建全空间全要素的城市地理空间数据以及承载各类城市管理要素的地理实体模型及其动态更新体系，并提供基于地理实体的城市信息融合、多维呈现及城市时空分析，为城市运行管理的各项活动提供信息融合与应用的能力支撑服务。