1、面向卫星应用中心建设的遥感应用方案邓书斌D易智瑞信息技术有限公司 遥感事业部主要内容1 背景介绍2 遥感应用方案2.2 遥感图像产品生产2.3 共性遥感产品生产2.4 遥感综合应用3 总结2.1 影像数据管理与共享1 背景介绍2016年8月10日成功发射首颗分辨率达到1米的SAR卫星。2022年1月26日和2月27日成功发射波段差分干涉SAR卫星A星和B星（陆地探测一号）。SARSAR卫星蓬勃发展的国产对地观测卫星首颗于01星2012年1月9日成功发射。陆续包括02星、03星发射成功，三星组网成功。高分辨率光学传输型立体测图卫星。资源三号系列资源一号02C、资源一号04A、5米光学卫星(资源一

2、号02D/02E)。资源一号02星配置可见近红外相机和高光谱相机，02E还新增一台空间分辨率为16米、115公里幅宽的推扫式热红外相机。资源一号系列首颗高分一号于2013年4月26日成功发射。陆续包括高分二号、高分四号、高分五号、高分六号、高分七号，以及高分一号 B、C、D发射成功。覆盖亚米级高分光学系列涵盖了亚米高分辨率、高光谱、热红外、SARSAR、立体成像，还有气象卫星、海洋卫星，甚至还有碳卫星。政策的支持与指引图片和截图来源网络从遥感应用看应用中心的方向高分/卫星应用中心数据分发遥感影像生产影像管理2/3级产品生产共性遥感产品生产遥感应用数据共享影像统筹农业：估产、长势林草：林地、林种

3、、草原环境：水环境、大气、生态反射率产品生产DOM生产地表温度植被参数：植被覆盖度、叶面积指数、植被净初生产力等地表水分/蒸散发陆表反照率土地覆盖分类资源：国土、矿产、海洋城市：水环境、大气、生态水利：洪涝、水土保持2 遥感应用方案遥感软件的架构遥感桌面系统企业级遥感平台系统云遥感服务平台专业性通用&专项业务化定制 影像&功能服务 平台&工具 Web&云计算 硬件+软件+数据 按需获取资源 业务应用系统桌面桌面企业级企业级云遥感云遥感操作难易处理效率可交互性系统维护资金投入综合ENVI遥感图像处理解决方案遥感桌面软件遥感业务化定制软件企业级服务器遥感软件遥感影像数据种类还有气象卫星、夜光卫星、

4、立体测量卫星.遥感图像产品 技术路线：摄影测量的思路，处理卫星遥感图像，常被称为测绘产品生产、DOM生产等。关键字：区域网平差、正射校正、匀色等。产品特点：RGB三波段真彩色、无缝镶嵌产品等。应用：GIS系统底图、地理要素提取参考底图等。遥感底图产品遥感图像产品 技术路线：遵守遥感科学进行预处理处理，尽量保留光谱信息。关键字：辐射定标、大气校正、几何校正等 产品特点：多光谱、中心波长、16bit等 应用：遥感各领域应用DOM无缝镶嵌图42景哨兵2反射率镶嵌图基于摄影测量图像处理基于遥感科学图像处理遥感专题产品土地覆盖分类图水质反演图像火烧程度识别土壤含水量作物长势与病虫害监测结果植被覆盖遥感反

5、演图2.1 影像数据管理与共享影像管理与共享的途径元数据模型+数据库管理+数据文件硬盘储存+Web共享网站 普通硬盘、NAS、硬盘阵列等 服务器+影像管理与分发系统传统资源管理器 普通硬盘、NAS、硬盘阵列等云储存+Web共享网站 X86服务器集群+云储存软件 服务器+影像管理与分发系统基于数据湖架构基于系统的影像管理与共享关键技术数据导入与读取 数据导入方式：B/S方式、C/S方式、云客户端、自动扫描 数据读取：元数据信息、快视图、拇指图、外接边框、数据文件+元数据数据共享元数据入库 数据库：MySQL、PostgreSql 等 入库接口：基于Node.js、Python、JAVA等数据储存

6、 服务器自带储存 外设储存：NAS、磁盘阵列 云储存（对象储存）：公有云储存（阿里、华为等）、私有云储存（开源MInIO、华为、浪潮、曙光等）数据共享 基于B/S数据共享门户：空间与属性检索、数据浏览（元数据、无切片全分辨率浏览）、数据下载（http下载、云储存客户端）基于Rest服务的数据共享接口数据文件储存元数据储存基于ENVI Services Engine影像管理与共享方案遥感服务器平台浏览器基于B/S管理与共享交互界面ENVI Services Engine处理器计算处理器HTTP REST文件储存系统云储存在线影像服务数据共享服务Engines基于ENVI Task开发数据读取服务

7、支持国内外99%的卫星传感器，包括光学多光谱和高光谱、雷达、极轨卫星数据等；新传感器提供例子参数情况下最快一天内支持。数据储存与管理支持NAS、磁盘阵列、云储存等外设储存设备；支持MySQL、PostgreSql 等主流关系型数据库。基于B/S管理与共享交互界面支持Web上传、服务器目录（手动或者“无人值守”）等方式选择数据入库，兼容第三方云储存客户端。可扩展性Web界面支持多种框架定制；很容易扩展遥感分析功能；支持单个服务器、集群、云计算平台部署。两个案例演示成果影像管理原始影像管理 对已经做过预处理的遥感图像进行入库管理；支持免切片全分辨率浏览。对原始的压缩包遥感数据进行入库管理；支持空间

8、、属性条件的检索。长江水利委员会长江科学院鄂尔多斯市气象局2.2 遥感图像产品生产遥感图像产品生产：基于桌面遥感软件GF多光谱数据正射校正GF全色数据正射校正影像融合结果查看数据打开数据打开0.65米高分7号处理结果ENVI桌面遥感软件处理，需要人机交互。可进行批量和并行处理，甚至可集群处理。ENVI遥感图像处理软件 一般的PC计算机组成遥感图像产品生产：基于桌面遥感软件ENVI全面支持国产卫星数据 高分一号ABCD 高分二号 高分四号 高分五号 高分六号（农业卫星）高分七号高分七号 资源一号02c、04 资源一号2D（5米光学卫星）资源三号-01a、02a、03a 北京二号 吉林一号 吉林一

9、号01C/02C光谱星 高景一号 环境一号 环境二号 天绘一号 珠海一号(高光谱)风云三号中文版软件遥感图像产品生产：基于桌面遥感软件自然资源雄安新区卫星应用技术中心提供测试数据数据：原始影像（9景GF2、5景北京二号）1米分辨率76G1米分辨率24G硬件（Dell Precision T3640图形工作站）CPU：Intel i9-9900K 内存：64GB软件环境：ENVI桌面2个任务并行处理效率：处理内容处理内容时间时间成果数成果数据量据量全色、多光谱正射校正11分钟23.7GB 图像融合（GS方法）25分钟76GB 用户：某地级市自然资源局 需求：基于高分一号、高分二号生产RGB、8b

10、it的真彩色图像，应用于AI变化图斑提取。要点：每周或者几周需要生产一次，重复工作量较大 处理流程：遥感图像产品生产：基于桌面遥感软件全色/多光谱正射校正图像融合8bit拉伸真彩色增强输出TIF格式 解决方案：1.利用ENVI Modeler构建流程批处理工具2.ENVI Modeler中生成ENVI扩展工具3.支持并行处理提高效率遥感图像产品生产：基于桌面遥感软件遥感图像产品生产：企业级服务器遥感系统ENVI Services Engine企业级服务器软件平台可“无人值守”自动处理，批量和并行处理效率高。Web客户端，可随时连接服务器 可离线处理 企业级服务器遥感软件 定制化遥感处理平台 单

11、个服务器/集群服务器/云计算平台，可配置外置储存组成中国林业科学研究院提供核工业北京地质研究院提供基于ENVI Services Engine遥感图像产品生产方案系统架构运行模式业务能力基于企业级架构，支持多用户在线应用可根据业务量选择单个服务器/集群服务器/云计算平台部署平台。B/S结构，Web浏览器端在线提交任务；处理结果自动入库管理；高效率并行处理。高度可扩展性，可以自定义业务逻辑、界面UI等；很方便与其他系统对接。随企业级服务器软件平台免费提供2.3 共性遥感产品生产共性遥感专题产品生产：基于桌面遥感软件ENVI桌面遥感软件处理，需要人机交互。可进行批量和并行处理，甚至可集群处理。桌面

12、遥感图像处理软件 一般的PC计算机 遥感模型与流程研制植被覆盖度图像土壤含水量组成基于AIEM 模型反演土壤含水量SM=（()()()）VFC=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)共性遥感专题产品生产：基于桌面遥感软件 五种类别（冬天增加冰雪）水面、水生植被、建设用地、农田、林地、水面、水生植被、建设用地、农田、林地、冰雪冰雪 其他白洋淀地区，监测频率：白洋淀地区，监测频率：1 1个月一期个月一期土地利用分类自然资源雄安新区卫星应用技术中心提供测试数据共性遥感专题产品生产：基于桌面遥感软件正射校正图像融合图像镶嵌与裁剪数据预处理（根据数据情况选择处理步骤）ENV

13、I深度学习工具共性遥感专题产品生产：基于桌面遥感软件总体精度：94.6%，Kappa系数：0.9263共性遥感专题产品生产：基于桌面遥感软件共性遥感专题产品生产：高分七号立体像对提取DEM和LAS全自动，批量处理共性遥感专题产品生产：企业级服务器遥感系统鄂尔多斯市气象局提供武汉区域气候中心提供从卫星数据(NOAA、FY-3、EOS、NPP等)中”无人值守式样”自动生产长江流域(华中区)、湖北省范围内的水体、城市热岛、气溶胶、植被、林火、生态质量气象评价6大类12种专题产品数据。并完成影像数据和专题产品数据的入库管理，提供数据检索、浏览、下载和在线分析等功能在线按需基于深度学习方法进行土地覆盖分

14、类2.4 遥感综合应用遥感综合应用作物长势与病虫害监测结果冬小麦种植面积监测防灾减灾疑似黑臭水体识别将遥感数据、图像处理技术、遥感分析模型与行业应用有机结合根据区域特点选择典型应用方向遥感综合应用：基于遥感的疑似黑臭水体识别水体黑臭的常见评价指标有温度、色度、化学耗氧量（COD或高锰酸钾指数）、5日生化需氧量（BOD5）、氨氮（NH3+-N）、溶解氧（DO）、总氮（TN）、硫酸还原菌数、臭阈值（TO）等。水体上的这些指标的浓度会影响遥感影像的光谱特征，如黑臭水体由于水体溶解氧含量低,导致水体藻含量少,在620 nm没有明显吸收谷,在700 nm附近没有明显的反射峰，这些差异,为从遥感影像建模反

15、演水体参数，进而提取黑臭水体提供了物理基础。遥感监测原理城市黑臭水体通常分布范围较广，河道一般较窄，易受到两岸环境（居民点、建筑工地、工厂）影响；水流速度较小，水面多漂浮树叶等杂质，常出现“断头”现象。传统的方法是现场调查，初步通过颜色明显异常或散发浓烈（难闻）气味的水体，之后采集水样进行水质参数的化验特征指标（单位）特征指标（单位）指标阈值指标阈值监测分析方法监测分析方法透明度（cm）25黑白盘法或铅字法溶解氧(mg/L)15纳氏试剂光度法或水杨酸-次氯酸盐光度法序号特征指标一类二类三类四类五类1溶解氧7.565322高锰酸盐指数24610153化学需氧量（COD）五日

16、生化需氧量（BOD5）3346105氨氮（NH3-N）0.150.511.52黑臭水体评价标准之一五类水体划分标准遥感综合应用：基于遥感的疑似黑臭水体识别基于经验模型遥感反演影像预处理水体提取透明度、溶解氧、氨氮反演疑似黑臭水体识别Zsd=a*CTSSbCTSS=a*（BRed/BGree）bDO=a ln+bNH3-N=a*e(b*(BBLU/BRED)*BRED遥感综合应用：基于深度学习的冬小麦播种面积监测2019年河南冬小麦种植分布2020年河南冬小麦种植分布从2019年、不同地理条件影像上选择ENVI面向对象分类和光谱分析选择样本随机参数训练方法获取较优参数训练批量分类应用于2020年

17、和其他年份分类镶嵌与裁剪小图斑处理分类后处理年份年份遥感提取面积遥感提取面积网上公布面积网上公布面积差值差值20182018 20192019年度年度5926.49千公顷5718.7千公顷+3.6%20192019 20202020年度年度5882.12千公顷5700千公顷+3.19%数据数据2019年（39景）、2020年（43景）10米分辨率的哨兵2卫星影像，成像时间大多3月份。数据量约为：6.57T处理流程处理流程结果结果遥感综合应用：基于多时相SAR数据的农作物种植监测使用多时相哨兵1数据，利用不同时相的SAR数据组合多波段文件，进行图像监督分类，得到包含水稻种植面积信息的地表覆盖类型

18、图不同时相的后向散射系数R：3月31日G：5月6日B：6月11日构建多波段图像监督分类遥感综合应用：InSAR技术应用于地表形变监测Vel mm/yr-10+10城市地表形变监测石油管道周边沉降监测矿山沉降监测大坝地表形变监测地铁地表形变监测基于ENVI Services Engine的企业级综合遥感应用平台综合应用层服务平台层服务器监控用户管理信息管理任务管理运维管理系统数据资源层高性能集群计算/云计算基础设施层外设硬盘存储黄河沿岸人工建筑动态监测成果遥感数据原始遥感数据标准x86服务器标准x86服务器标准x86服务器标准x86服务器遥感算法变化检测数据共享温度反演密度分割生态计算数据检索

19、数据浏览 数据下载数据更新算法与数据服务遥感信息产品水体识别深度学习数据统计黄河水面积遥感动态监测重点湖泊水库水质遥感监测矿山生态修复遥感监测城市热岛遥感监测遥感数据入库管理数据解压数据归档数据储存元数据入库数据提取数据获取数据检索与浏览大气环境遥感监测移动APP应用大气校正正射校正地理编码影像融合影像镶嵌影像裁剪图像增强遥感影像生产图像分类植被指数水环境参数冰雪指数遥感共性专题产品生产投影转换原始遥感数据遥感大数据资源池数据获取与生产系统数据入库与管理系统模型管理水质反演大气反演数据删除一个数据资源服务中心、一个遥感应用服务平台、若干典型遥感应用基础设施层：根据业务情况可在单个服务器、集群、

20、云计算之间迁移，支持windows和linux跨平台部署，外设储存支持云储存、NAS、磁盘阵列等。遥感大数据资源池：管理原始影像数据、不同产品级别的影像成果数据、不同类型的遥感专题产品等；遥感影像生产能力、共性专业产品生产能力；支持目前市面上99%的卫星影像数据；遥感算法与模型的支撑：深度学习、图像分类、遥感反演等；水质反演、大气反演、生态反演等；综合应用：依据具体应用需求确定。企业级综合遥感应用平台：应用案例高分卫星鄂尔多斯分中心遥感综合应用平台系统架构运行模式业务能力企业级架构。基于SOA的分层架构，以标准的WebService服务接口方式提供遥感和业务接口，并构建B/S结构的遥感Web应

21、用，浏览器上直接使用系统；一体化集成应用。系统在GIS、数据库、并行计算等技术的支撑下，在高性能计算机环境中，采用多用户应用模式，实现遥感数处理、监测分析、入库与管理、发布与共享一体化集成与应用平台；专业遥感与业务相结合，实现四个方面的职能业务：数据管理与共享 影像生产：DOM生产、地表反射率产品生产等 共性遥感产品生产：植被产品、地表覆盖产品、地表温度产品等 遥感综合应用：流域生态监测、水面积动态监测、湖泊水库水质监测、矿山生态监测、大气环境监测等。鄂尔多斯市气象局提供3 总结遥感影像不仅仅只作为底图使用遥感应用基础环境标准影像处理遥感与行业应用以桌面遥感软件、企业级遥感系统为工具，实践中积累遥感应用经验，逐步丰富遥感业务化应用。谢谢大家，祝各位生活愉快！