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供水管网星地协同检漏应用实践-山东产研卫星院-外宣2023.pdf

编号：162649

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供水管网星地协同检漏应用实践-山东产研卫星院-外宣2023.pdf

1、单位及团队情况卫星普查：确定地面核查优选区星地协同：高效发现并定位漏点 1234 星地协同检漏应用案例分享CONTENTS上级单位基本情况：山东产业技术研究院山东产业技术研究院：山东省政府举办的独立法人事业单位，肩负山东新旧动能转换的重任。产业布局领域：空天信息、人工智能、先进材料、智能制造、绿色与健康等。空天信息领域：通-导-遥、空-天-地一体化20182018年年6 6月月习近平总书记视察山东时关于改革和创新发展重要讲话20182018年年7 7月月山东省党政代表赴苏浙粤学习，对解放思想、开阔视野、深化改革进行再动员再部署20192019年年2 2月月山东省人民政府发布关于建立山东产业技

2、术研究院推动创新发展的框架意见20192019年年7 7月月3030日日山东产业技术研究院正式揭牌成立山东产业技术研究院高科技创新园单位基本情况：山东产研卫星信息技术研究院山东产业技术研究院卫星所山东产业技术研究院卫星所山东产业技术研究院直属研发机构，负责齐鲁卫星运营及技术研发/全国资背景拥有自主可控卫星/具备完善的遥感应用产品体系/具有卫星遥感全链路服务能力/国内一流的卫星遥感团队20192019年年1010月，山东产研卫星院成立，月，山东产研卫星院成立，承担卫星设计、运营、应用服务和遥承担卫星设计、运营、应用服务和遥感产业孵化等任务，打造卫星生态。感产业孵化等任务，打造卫星生态。主要业

3、务板块：集卫星研制、运行管理、遥感应用于一体遥感卫星总体论证、设计和总装、集成测试（AIT）SAR载荷设计和研制、光学载荷指标体系论证（SAR）卫星配套地面系统设计和研制及卫星运行托管服务（GS）齐鲁卫星长管运行管理和遥感数据服务（SOM）遥感应用新技术研发和技术产品化服务行业定制化遥感应用系统设计与研制卫星“做”卫星“管”卫星“用”行业应用：环保（黑臭水体监测）、金融（银行贷后项目风险监测）、应急（灾害监测）、城市管理（重要设施沉降监测）水务领域创新应用：供水管网卫星探漏、管道健康状况评估、爆管风险监测等在轨卫星情况：2颗SAR+5颗光学|最高分辨率优于 0.5mQL-1：SAR卫星QL

4、-2：光学卫星QL-3：光学卫星QL-4：光学卫星JZJ-6：光学卫星HH1-1：光学卫星XR-9：SAR卫星QL-1QL-4发射时间：2021.4.27QL-2QL-3发射时间：2023.1.15指标项参数传感器SAR工作频段Ku成像模式条带滑聚聚束分辨率2米/0.8米1米/0.5米优于0.5米指标项参数传感器可见红外侧视41分辨率0.7米14米幅宽11公里4.5公里指标项参数传感器可见侧视41分辨率3米幅宽120公里齐鲁一号齐鲁二号齐鲁三号地面系统及卫星运管：从需求采集、运控、接收到处理到分发的闭环控制p 自研了卫星运管地面一体化系统，执行卫星测控、任务规划、数据接收处理等卫星运行业

5、务。p 构建了覆盖全国的30个以上的地面测控接收站网设施：商业测控服务+自建地面站；p 构建了数量超过30000 个目标场景的全球观测资源数据库p 积累了覆盖全球的机场、港口、油库、大型基建设施等重要目标的海量高质量遥感影像数据。遥感数据服务：为客户提供多类型的高质量卫星图像数据产品-SAR美国戴维斯蒙森增强聚束齐鲁一号：国内唯一的Ku频段SAR卫星，分辨率和图像质量国内领先单位及团队情况卫星普查：确定地面核查优选区星地协同：高效发现并定位漏点 1234 星地协同检漏应用案例分享CONTENTS背景和问题：传统检漏效率低，漏损控制不理想，漏损率偏高l 全国每年漏损量：83亿立方米l 供水企

6、业经济损失：200亿元供水管网漏损率现状：部分地方超过20%，与发达国家（6%-8%）相比差距较大传统检漏手段：人工巡检，效率低，普查周期长问题1：传统地面检漏采用人工巡检，遍历所有管线，消耗大量的人力和时间问题2：随着管线老化，检漏修漏速度赶不上漏点增加速度，导致漏损率居高不下国家政策：2022年住建部和发改委联合发文到2025年漏损率力争控制在9%以内公共供水管网漏损治理重点城市清单道路空洞塌陷管道爆管背景和问题：长期渗漏导致安全事故，造成社会负面影响管网健康状况缺乏周期性评估道路空洞、塌陷造成：交通安全事故爆管造成水淹：区域性停水，影响居民用水民事赔偿高，善后工作复杂交通

7、中断，社会影响恶劣大口径管道爆管预测手段匮乏施工工地对管线带来的潜在威胁如何及时发现？地面沉降慢变化和突变情况如何及时发现？沉降突变星方法基本作用：大范围扫描、捕捉疑似漏水区域，确定地面核查优选区 SAR遥感数据采集数据传输和处理定性和定量分析提取地物特征和状态基本原理：利用L波段SAR具有穿透性强和对地物介电特性敏感的特点，通过算法模型分析提取由于漏水导致的管线周边土壤含水量差异，进而检测识别疑似漏水区域，确定地面检漏优选区。检漏变革：将传统的大范围盲检改为针对优选区的小范围核查、大大提高效率远距离、非接触、大范围对地观测上千平方公里 L波段SAR有更好的穿透性：工作波长越长，穿透

8、能力更好（土壤/硬化路面）。对地物介电特性的敏感性：回波、介电特性、含水率差异之间的强相关性雷达成像影响因素：粗糙度、介电常数、波长、入射角、等。地物介电特性与土壤含水量密切相关：土壤含水量变化后，介电特性也会发生变化，并反映到图像中理论依据：L波段SAR的强穿透力和对地物介电特性的敏感性材料介电常数空气1汽油2.2苯2.28（20C）烃类2.1-2.4多元醇酯4.6-4.8环己烷2.02（20C）水55.587.9卫星遥感处理技术：可用数据源及要求HHHVVHVV（1）L-SAR全极化数据（SAR图像数据+元数据+定标常数）经过预处理：成像处理+辐射定标+极化定标+几何校正+地理编码部分

9、情况特殊处理：噪声抑制+干扰抑制+模糊抑制（2）对应场景辅助数据对应区域的高分辨率光学影像基础GIS数据（道路/管线矢量）项目ALOS-2SAOCOMXX-1分辨率6m(QP)10m(R)6m(A)6m幅宽40km70km25km70km30km40km重访周期14 days16/8 days8 days（3）水务业务数据管辖区域基本信息历史真实漏点数据卫星遥感处理技术：2.主要步骤1.地理参考配准2.辐射定标与值域转换3.噪声计算与抑制4.漏水点检测识别5.虚警过滤和矢量化输出前提条件：成像观测条件相同|管线沿线粗糙度基本一致；基本方法：沿管线进行土壤含水量异常检测+水类型识别卫星检

10、测结果POI的约束说明2.多种因素导致有时候存在虚警和漏警：卫星遥感全链路过程中，存在多种干扰因素导致：一次观测不能完全检出所有漏点、特殊情况下有可能误报。1.可以给出疑似漏损优选区，但无法定位漏点：由于多种因素影响，卫星技术目前无法精确定位漏点，但可以给出一个半径约100150米的疑似漏损区域范围。像素大小配准精度SAR定位精度分布标准偏差90%地面电磁干扰建筑物遮挡地物遮挡地形起伏雨雪等气候因素特殊水环境单位及团队情况卫星普查：确定地面核查优选区星地协同：高效发现并定位漏点 1234 星地协同检漏应用案例分享CONTENTS星地如何协同？卫星普查与地面核查紧密结合，逐步形成良性循环协同网

11、络：卫星大范围普查地面小区域核查信息反馈参数优化下一次普查检漏修漏速度漏点新增速度形成良性循环卫星大范围普查与地面核查相结合，建立天地一体综合检漏和漏损率控制体系协同内容1：普查与核查紧密结合建立一站式服务模式1.星地协同任务规划规划明确重点扫描区域组织卫星扫描任务规划2.卫星普查卫星数据处理提供普查结果提供地面核查工具软件（漏点核查手机App、后台综合管理系统）3.地面核查建立地面核查合作团队发现&定位&上报漏点项目效益和漏点收益动态计算4.反馈与优化真实漏点信息反馈卫星普查算法参数优化待核查区域-圆矢量分布图待核查区域-管线段矢量图协同内容2：多时序（多期）协同-增值服务通过多期普查&核

12、查结果空间分析评估，可以：1.指导下次重点扫描区域规划2.开展管网健康状况等级评估3.老旧城区供水管网信息补全星地协同流程：卫星普查+地面核查高效衔接1.卫星扫描观测2.算法处理分析3.地面核查确认4.监测与分析5.下一次普查星地协同服务频次原则：根据城市规模和管理面积进行选择；服务频次：建议不超过6次/年，不低于2次/年卫星探漏技术在国际上特别是先进国家推广实施并已经作为标准规范实施成本和效益的平衡：当检漏修漏速度超过漏点新增速度，形成良性循环，将漏损率降低到稳定区间服务频次漏损率单位及团队情况卫星普查：确定地面核查优选区星地协同：高效发现并定位漏点 1234 星地协同检漏应用案例分

13、享CONTENTS应用案例：1.上海浦东2021年7月星地协同检漏应用p 高桥片区：利用5天时间(14h)对31个POI进行核查，发现17个漏点p 金桥片区：利用7天时间(33h)对60个POI进行核查，发现28个漏点巡检距离：缩短为原来的15 每人天发现漏点数：提高约10倍每人公里发现漏点数：提高约10倍应用效益：星地协同工作，检漏效率提升了约10倍应用案例：1.上海浦东2021年7月星地协同检漏应用成像时间：2021年12月11日应用区域：浦东偏西部卫星扫描面积：923平方公里核查区域面积：175平方公里核查POI：190个 POI面积：24平方公里检出漏点：113个应用效

14、益：扩大了应用范围，检漏效率同样提升10倍应用案例：2.上海浦东2021年12月星地协同检漏应用卫星扫描获取308 个疑似漏水区域，地面核查共发现 140 个漏点成像时间：2022年1月应用区域：宁波鄞州区核查区域面积：460平方公里核查POI：308个检出漏点：140个应用案例：3.浙江宁波2022年1月星地协同检漏应用巡检距离：缩短为原来的1/12 巡检效率提高：10倍以上大管径暗漏：56个应用效益：1.检漏效率提升；2.发现了一些难以发现的大管径漏点应用案例：3.浙江宁波2022年1月星地协同检漏应用卫星扫描获取312个疑似漏水区域，地面已核查26个POI，共发现 26个漏点成像时间

15、：2023年9月1日应用区域：浦西重点区域核查总面积：56平方公里已核查POI：26个检出漏点：26个应用案例：4.上海浦西2023年9月星地协同检漏应用每公里漏点数：0.49个大管径暗漏：19个暗漏占比：23/26应用效益：1.检漏效率大大提升；2.平均每公里发现约0.5个漏点小口径（DN100mm）中等口径（DN500mm）应用案例：4.上海浦西2023年9月星地协同检漏应用卫星扫描获取314个疑似漏水区域，地面已核查45个，共发现 23个漏点成像时间：2023年9月1日应用区域：上海浦东核查总面积：173平方公里已核查POI：45个检出漏点：23个应用案例：5.上海浦东2023年9

16、月星地协同检漏应用每公里漏点数：0.31个暗漏占比：18/23 大管径暗漏：14个应用效益：检漏效率大大提升，平均每公里发现0.31个漏点DN10031%DN10017%DN1504%DN20022%DN30022%DN5004%管径分布DN100DN100DN150DN200DN300DN500小口径（DN100mm）31%中等口径（DN500mm）4%小口径（DN100mm）中等口径（DN500mm）应用案例：5.上海浦东2023年9月星地协同检漏应用卫星扫描获取242个疑似漏水区域，地面已核查21个，共发现 21个漏点成像时间：2023年9月12日应用区域：衢州市常山县核查总面

17、积：198平方公里已核查POI：21个检出漏点：21个应用案例：6.浙江衢州常山2023年9月星地协同检漏应用每公里漏点数：0.84个暗漏占比：15/21 大管径暗漏：6个分布特征：老城区漏点数新城漏点数应用效益：检漏效率大大提升，平均每公里发现0.84个漏点消防栓9%DN2519%DN5043%DN10019%DN3155%DN5005%消防栓DN25DN50DN100DN315DN500应用案例：6.浙江衢州常山2023年9月星地协同检漏应用最新应用案例效果汇总项目上海浦西上海浦东浙江常山平均核查POI总数264521-检出漏点总数262321-检出暗漏数231815-大管径暗漏

18、19146-每公里漏点数0.490.310.840.55暗漏占比88%78%72%79%为什么星地协同能实现高效检漏？l 扫描范围大：一次扫描可覆盖上千平方公里，达到真正快速普查效果l 普查周期短：卫星重访周期短，且卫星观测、处理时间仅需 2 周，POI缩小到半径100米的小范围后，待核查管线距离大大缩短l 星地协同：检漏周期的缩短，意味着可以形成良性循环为什么卫星普查能在地面检漏中起到加持作用？客观、受制因素少l 客观引导：不受管线材质、管径、场景影响：不同于接触式的声学信号，有效引导修正地面设备的精度l 不受环境影响：卫星的广域和无差别扫描，可以发现一些人工难以抵达区域的漏点l 早期发现：

19、可以发现初始小暗漏，尽早发现微小暗渗漏点。非接触间接信号特征：可以避免管材材质、地质环境和地面设备精度的影响星地协同检漏应用结论星地协同检漏效率高，可在短时间内发现更多的漏点，平均每公里可以发现0.5个漏点，具备实用价值，可以在漏损综合控制体系中发挥重要作用。1.降本增效：可以大大提高检漏效率，有效减少检漏成本，帮助供水企业在较短的时间内快速降低漏损率；指导分区供水系统建设，降低建设成本2.客观规范：减少对地面检漏人员主观经验的依赖，使检漏更加科学化和规范化；协助管理层进行管网健康状况评估，为供水管网改造提供科学依据3.增加安全监测维度：结合第三方破坏、地表形变监测等技术手段开展管网安全风险监测和预警，降低不良社会影响和经济损失卫星技术不是传统地面检漏的替代品，而是其效率倍增器发展建议（1）星地更好地协同工作，形成良性循环（2）不断优化算法，降低虚警和漏警（3）周期性开展提高漏损控制综合效果（4）建立合理的星、地利益分享模式卫星遥感普查+地面核查，星地协同可以大大提高效率。卫星技术不是传统地面检漏的替代品，而是地面检漏的效率倍增器。国内外的现状和趋势感谢聆听电话：网址：www.sd-服务热线：400-006-0908地址：济南市历城区旅游路8661号10A楼

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