2019年遙感技術發展與ENVI應用.pdf

1、遙感技術發展與ENVI應用主要內容 基于攝影測量圖像處理 基于遙感科學圖像處理 圖像分類與遙感反演 自然資源調查 生態環境監測 災害應急監測 圖像接收與處理 數據管理 數據分發 傳感器設計與制造 衛星發射衛星傳感器制造與發射圖像獲取與運營行業應用圖像處理與分析無人機遙感蓬勃發展的對地觀測技術遙感影像數據的“大”“三高”品質空間分辨率高光譜分辨率高時間分辨率高3月20號3月22號同時具備多種特性灰度分辨率大幅寬多載荷典型代表：高分六號“三高”+寬框幅 2018年6月2日發射，2019年3月21日正式投入使用，設計壽命8年 高分辨、寬覆蓋、多譜段、高動態范圍、大姿態角機動PMS主要參數 空間分辨率

2、：全色2m、多光譜8m 幅寬：95km 多光譜譜段：藍/綠/紅/近紅外 單景影像文件5G，融合后WFV主要參數 空間分辨率：16m 幅寬：280 x860km 多光譜譜段：藍/綠/紅/近紅外+紫外/紅邊4個波段 單景影像文件13.5G高光譜遙感時代的來臨美國-Hyperion/EO-1歐空間-CHRIS/PROBA中國-HSI/HJ-1A30m/242個波段510nm/3552577nm17、34m/1862個波段4001050nm100m/110-128個波段5nm/450950nm中國-AHSI/GF-5中國-OHS/珠海一號10m/32256個波段2.5nm/4001000nm30m/3

3、30個波段5nm/4002500nm中國-高光譜業務衛星30m/166個波段10nm/-蓬勃發展的國產對地觀測2014-2015 基本形成國家民用空間基礎設施骨干框架2016-2020 基本建成國家民用空間基礎設施體系2021-2025 建成技術先進、全球覆蓋、高效運行的民用空間基礎設施體系在軌在軌1212顆左右顆左右高分辨率衛星服務能高分辨率衛星服務能力力：2 2.5 5米級米級民用陸地衛星全球觀測資料獲全球觀測資料獲取能力取能力：1 1天天2 2次次體系論證與衛星工程研制商業遙感衛星在軌在軌4 4顆左右顆左右高分辨率衛星服務能高分辨率衛星服務能力力：0 0.5 5米級米級在軌在軌2525顆

4、左右顆左右全球觀測資料獲取能全球觀測資料獲取能力力：1天天4次次高分辨率衛星服務能高分辨率衛星服務能力力：0 0.5 5米級米級在軌在軌8 8顆左右顆左右在軌在軌3030顆左右顆左右形成多尺度形成多尺度、近實時觀測近實時觀測能力能力高分辨率衛星服務能高分辨率衛星服務能力力：1 1米級米級高分數據自給率高分數據自給率：6060%高分數據自給率高分數據自給率：8080%全球觀測資料獲取能全球觀測資料獲取能力力：1 1天天2 2次次全球觀測資料獲取能全球觀測資料獲取能力力：1 1天天6 6次次高分辨率衛星服務能高分辨率衛星服務能力力：1 1米級米級高分數據自給率高分數據自給率：4040%數據來源中國

5、資源衛星應用中心展示：太空中的衛星拍攝多特性衛星哨兵2數據應用 9月24日晚上8點,衡陽市衡東縣楊橋鎮月山村突發山林火災。2-3天能獲取該地區影像9月25日9月25日9月25日9月30日9月30日信手拈來的遙感影像數據遙感圖像管理與共享技術遙感圖像儲存管理與共享第一代 傳統資源管理器 硬盤、很多硬盤 本地共享 FTP服務器 解決Web共享遙感圖像儲存管理與共享第二代 圖像文件（塊/文件儲存）+元數據模型+數據庫管理+Web共享網站 解決查詢+Web共享美國USGS全球遙感資料共享網中國資源衛星應用中心衛星數據共享網風云衛星遙感數據服務網遙感圖像儲存管理與共享第三代 面向對象的云儲存 扁平化的組

6、織結構數量不會影響檢索效率 Restful接口便于共享 非常適用非結構化數據存儲（圖像）高效寫入 成本低，普通X86服務器即可滿足遙感圖像共享 兩大前沿共享技術 S3標準云儲存服務 無切片快顯服務本地文件共享Web文件目錄共享Web Services影像切片底圖服務（天地圖、Google Map等）無切片快顯技術Web Services 目錄服務全球Landsat GLS影像服務DG公司的Geospatial Big Data服務S3標準云儲存服務Sentinel on AWSLandsat on AWSPlanet on AWS標準化遙感影像產品 哨兵-2標準化產品 Level-1C：經正射

7、校正和亞像元級幾何精校正后的大氣表觀反射率產品。原幅寬290km-標準化100kmx100km類似：Landsat、Planet等標準產品數據展示：云儲存+在線遙感應用百花齊放的遙感圖像處理技術智能化、去“專業性”發展的遙感圖像處理軟件遙感圖像產品 技術路線：攝影測量的思路，處理衛星遙感圖像，常被稱為測繪產品生產、DOM生產等。關鍵字：空三計算、區域網平差、正射校正、勻色等。產品特點：RGB三波段真彩色、無縫鑲嵌產品等。應用：GIS系統底圖、地理要素提取參考底圖等。遙感底圖產品 技術路線：遵守遙感科學進行預處理處理，盡量保留光譜信息。關鍵字：輻射定標、大氣校正、圖像配準、幾何校正、圖像分類、光

8、譜指數等 產品特點：單波段索引色圖像、單波段灰度圖像、專題圖等 應用：遙感各領域應用遙感專題產品遙感底圖產品真彩色正射影像圖無縫鑲嵌遙感圖像地理要素提取底圖遙感專題產品NDVI光譜指數圖像海水溫度圖像遙感圖像分類圖作物長勢與病蟲害監測結果水質參數反演遙感軟件系統的架構遙感桌面系統云遙感服務平臺企業級遙感平臺系統專業性通用&專項業務化定制影像&功能服務平臺&工具Web&云計算硬件+軟件+數據按需獲取資源業務應用系統遙感桌面系統：打開數據-處理數據ENVI支持絕大部分的國產衛星打開高分五號AHSI例子：靈活應用工具 用戶：某地級市國土局 需求：基于高分一號、高分二號得到RGB、8bit的真彩色圖像

9、。要點：每隔幾天需要生產一次，每次大約十幾景。桌面軟件處理流程：全色/多光譜正射校正圖像融合8bit拉伸真彩色增強輸出TIF格式例子：靈活應用工具 解決方案：1.利用ENVI Modeler構建流程批處理工具2.ENVI Modeler中生成ENVI擴展工具遙感桌面系統：ENVI遙感圖像信息提取方案人工解譯經驗知識光譜自動分類灰度分割非監督分類傳統監督分類平行六面體最大似然最小距離馬氏距離專家知識決策樹分類經驗總結CART算法C5.0算法機器學習支持向量機神經網絡隨機森林SoftMax面向對象圖像分類監督分類規則決策樹分類目視解譯深度學習基于TensorFlow的Deep Learning光譜

10、分析地物識別混合像元分解定量反演變化檢測圖像比較法特征變化光譜變化圖像變換分類后比較傳統基于像素的圖像分類面向行業/領域信息提取工具船只提取、植被反演、水深反演、植株提取面向行業應用的信息提取 用戶：某農業公司 需求：基于4cm無人機圖像，提取果樹植株分布信息。前期用戶方法：人工目視解譯 大約15株/分鐘面向行業應用的信息提取 我們的解決方案：ENVI精準農業工具包-作物計數（Count Crops）工具準備影像和果園地塊數據構建批處理模型批量處理普通ThankPAD T440P，16G內存，耗時16.5個小時，處理了1103個地塊，提取得到389706顆果樹。人工后期編輯局部結果欣賞棉花監測

11、：棉花出苗-棉花長勢-棉花估產煙草補貼：以煙草株數作為補貼標準。類似的應用：棉花出苗、煙葉株數遙感桌面系統企業級遙感平臺系統企業級是指那些為商業組織、大型企業而創建并部署的解決方案及應用。這些企業級應用的結構復雜，涉及的外部資源眾多、事務密集、數據量大、用戶數多，有較強的安全性考慮。在企業中，一般都會部署多個彼此連接的、相互通過不同集成層次進行交互的企業級應用，同時這些應用又都有可能與其它企業的相關應用連接，從而構成一個結構復雜的、跨越Internet的分布式企業應用群集。在線影像服務在線影像服務連接數據庫連接數據庫并行計算并行計算高性能計算高性能計算在線服務在線服務云計算云計算云儲存云儲存展

12、示：企業級遙感平臺系統在線林火監測湖南氣象科學研究所提供典型案例：洞庭湖生態遙感監測平臺 基于專業的遙感模型，利用哨兵1、哨兵2和Landsat8數據實現洞庭湖地區的氣象生態環境遙感監測。氣象生態環境遙感專題產品：水面面積、土壤水分、水環境參數（葉綠素a、懸浮物濃度、水體污染指數）、植被長勢、植被覆蓋度 火災監測專題圖生成：多通道合成圖、火情二值圖、火點多通道合成圖 基于企業級遙感服務技術，實現數據自動獲取、處理、專題產品生產、入庫管理、產品共享?；谛袠I業務流程，實現“無人值守”專題產品生產和“在線、按需”專題產品生產。湖南氣象科學研究所提供典型案例：洞庭湖生態遙感監測平臺基于云計算架構云計

13、算環境無人值守Web客戶端生態遙感產品瀏覽系統生態遙感產品查詢系統在線生態遙感監測系統在線林火監測系統操作系統數據庫中間件硬件設施遙感基礎軟件?3 U運維系統服務管理任務管理服務提交參數管理數據儲存與元數據庫影像 數據影像專題數據其他數據儲存與入庫數據回傳數據儲存任務信息更新元數據信息入庫應應用用系系統統信息集成共享服務數據檢索數據定制數據導航數據下載數據瀏覽服服務務支支撐撐系系統統對象云儲存服務器監控產品生產系統數據下載圖像校正圖像鑲嵌與裁剪專題產品生產專題制圖湖南氣象科學研究所提供洞庭湖生態遙感監測平臺業務流程（無人值守應用模式）掃描數據是否有數據任務信息無有任務信息任務列表服務管理數據下

14、載數據預處理專題產品生產圖像渲染與專題圖生成RGB圖像合成快視圖生成輸出數據地址數據回傳與存儲執行任務數據入庫8種專題產品：水面面積、土壤水分、葉綠素a、懸浮物濃度、水體污染指數、植被長勢、植被覆蓋度任務調度產品生產數據云儲存洞庭湖生態遙感監測平臺業務流程（在線、按需應用模式）云計算平臺移動端瀏覽器Web應用端云計算主機云計算主機并行計算服務器并行計算服務器數據源Sentinel1/2、Landsat8 on 亞馬遜S3HTTP REST遙感應用服務HTTP REST水環境監測模型植被長勢監測模型林火監測監測模型數據在線獲取圖像裁剪與鑲嵌洞庭湖水面裁剪水面區域掩膜水環境產品生產植被產品生產結果

15、統計與制圖結果統計與制圖水體區域識別數據獲取數據規范化波譜指數計算密度分割專題產品生產快視圖生成輸出數據地址HTTP REST在線提交請求實時接收請求實時服務分析云遙感服務平臺Google Earth Engine（GEE）數字星球引擎虛擬主機數據庫計算服務遙感算法衛星數據輕量級Web遙感應用系統豐富多彩的行業應用已知滑坡體監控 背景：龍羊峽庫區周邊有若干個已知的滑坡體，每年定期采用傳統測繪，如GPS布網等方式監測其形變，投入人力和物力較大。解決方案：基于免費S1數據+InSAR技術，以6/12個月為一個周期進行PS、SBAS量測，獲取滑坡體沉降信息。遙感應用于環境污染溯源 背景：廈門市隘頭潭

16、國控斷面水環境質量管理（智慧環保平臺一部分），可以自動讀取全市23個水質自動站的水質實時數據，監測水質情況。但是，發生水質污染情況下，很難追蹤污染源并采取治理措施。解決方案：基于遙感反演水質參數，包括陸域水環境：葉綠素、固體懸浮物、透明度、富營養化、總磷、氨氮、水溫，海域水環境：葉綠素、無機氮、活性磷酸鹽、海溫。準備數據幾何校正大氣校正水面積提取圖像裁剪水質參數反演結果渲染與制圖成果分享CTSS=A*（B3/B2）bA*（B4/B3）2+B*（B4/B3）+C遙感應用于環境污染溯源 采用企業級遙感平臺技術，作為子系統集成在智慧環保平臺（J2EE架構）中，采用B/S的操作方式，實現了在線自動化處

17、理和分析，直接得到水質參數。廈門市生態環境局提供遙感應用于環境污染溯源通過定期的遙感影像解譯分析，可以在較大范圍內掌握水環境污染物濃度分布情況，從而能夠更有針對性地進行巡查。通過對不同時間點的解譯結果進行比對分析，可以清晰地掌握水環境污染因子的變化情況及治理措施的應用成效。遙感助力農情監測 背景：MAP（Modern Argriculture Platform），即“現代化農業技術服務平臺”為全國1500多個農場提供農情服務，其中遙感為其中一種服務 挑戰：10+萬地塊，每天幾百個新增地塊，每天需要處理。數據查詢是否有數據訂單信息無有數據地址數據鑲嵌與裁剪光譜指數計算坐標轉換圖像渲染RGB圖像合

18、成快視圖生成任務信息結果數據結果數據自動回傳到指定云儲存地址，并完成入庫。任務列表訂單系統回傳接收任務解決方案：云上S2數據+企業級遙感平臺技術=“無人值守”自動生產作物長勢圖、巡田指導、冠層水分、生長狀況圖、變化監測圖遙感助力農情監測 系統運行：每天從1300+景哨兵2衛星影像（數據量約1TB）中為92737個地塊生產5種農情遙感產品（126682 個產品），并完成入庫管理，這些數字每天都在增加。產品生產自動入庫產品應用遙感助力農情監測總結 遙感數據越來越豐富，性能越來越好，遙感前景很美好。面向對象云儲存是解決海量數據管理和共享的最佳途徑，沒有之一。遙感軟件技術多元化發展，沒有看到誰取代誰的跡象，甚至分類方法也不能被AI完全取代。企業級遙感平臺技術是促進遙感“普適化”應用的一種有效途徑。遙感技術大有可為。謝謝大家！下一個講座：遙感業務化應用中的關鍵技術與實踐