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@novachen 2021-09-26T07:38:31.000000Z 字数 1270 阅读 603

基于多源遥感数据的水道巡检

广州 水道


目前各地水务局的一项重要任务是维护水道的安全和环境,清理违法用地违法建筑,有个缩略语叫做清理“四乱”。

现在提到遥感应用系统,很多人首先想到的是高分辨率图像,高智能图像分析。其实这种认识非常片面,甚至很多就是门外汉的见识。目前一颗卫星一般意义上获取的信息量是固定的,空间分辨率分辨率高了,那么时间分辨率就肯定要低了。从经济上讲亚米卫星图像每平方公里的价格都在几十元左右,大面积高时频的观测方案的经济代价是相当可观的。所有不考虑费用的需求都是伪需求。

另外通常公众认识的高分图像,都是光学卫星图像,而这些图像的实际使用效力还跟当地的云量比率有很大关系。在中国南方,光学卫星的可用性是要大打折扣的。

实际上雷达卫星其实更加适合水道巡查这样的工作,因为雷达对水和建筑的感知差异非常大。水基本上不会反射雷达卫星的信号,因此在图像上是深黑色,而建筑等有棱有角的人造物体会强烈反射雷达波,因此形成高亮信号。因此两者之间的转化特别容易识别。

我们在广东、广西、海南等省份利用雷达卫星特性,开展了很多原来光使用光学卫星难以开展的实际业务,而且形成了很多业务化的数据产品。

比如我们制作的雷达月度变化检测产品可以实现对地球任何地区的月度间隔的监测。这里展示一下我们给广州市做的数据集,以及如何发现水道周边的异常。

2020年12期的雷达月度变化检测产品的WEBGIS,其中橙色部分是相邻两期间雷达回波信号增强的,蓝色是信号减弱的,而大部分区域是灰色表示变化并不显著。

这里我们看到有一处特别明显的,雷达回波大幅增强的区域,而且面积很大。

从我们制作的同样是10米的光学卫星合成产品上也能看到该处的异常(绿色变成褐色),但是远没有雷达那么明显。

那么到底是发生了什么转变了呢?我们可以找到一幅高分的卫星影像来辅助判断。

目前我们的长弓(LongBow)准实时快视获取系统可以在线近实时访问到高分二号卫星的快视图像。用户只要点点鼠标,等不到一分钟,就可以获取时间最近的感兴趣区域的亚米卫星影像。上面这幅参考图像就是这个系统上获取的。

虽然这副高分影像的质量不算很理想,还有一些云的干扰,但是因为雷达变化检测系统明确指明了这一可疑的区域,因此哪怕是不理想的图像,通过人的视觉分析也不难获得一些有力的结论。从这张2020年9月18日的高分二号卫星0.8米分辨率的图像上可以看到原来的河岸湿地上目前堆积了很多金属物体,虽然还不能完全确认是什么东西,但是已经完全值得执法人员驱车过去看一眼。

卫星图像从目前还不能完全取代人的判断,但是确实是可以起到有效预警和帮助工作人员集中注意力的效果。未来可以在更多场合使用这样的技术。


补充材料


2021-02-01 高分三号雷达卫星拍摄的3米分辨率雷达影像


2021-02-18 高分一号C星拍摄的2米分辨率光学影像

可以看到整块河道湿地区域已经被填满。

广州方面到现场拍摄了照片,发现这里有为数众多的小渔船,被集中安置在此。


联系方式

陈甫 副研究员
中国科学院空天信息创新研究院
chenfu@aircas.ac.cn
13811147935

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