水利遥感应用实践交流（方案）

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1、,水利遥感应用实践交流,目录 CONTENTS,水利遥感应用实践探索 水利遥感应用服务保障,PART 1,水利遥感应用实践探索,国家部委改革后水利业务主要工作内容,洪水 干旱 水利工程安全运行 水利工程建设 水资源开发利用,城乡供水 节水 江河湖泊 水土流失,随着我国高分专项的实施,遥感技术正成为水利信息化进一步发展的一个助力因素,专题信息产品,道路专题,水系专题,土地利用分类专题,基础地理信息要素专题,。,行业应用数据 产品与服务,“遥感大数据+”,深度学习,农业地块,时序分类,定量反演,多粒度决策,作物分类,生长监测,推测制图,遥感大数据+N,。,1,2,3 水利行业一体化解决方案,水资源

2、开发利用 水利工程安全运行,江河湖泊 水土流失,中 科 山 水 遥 感 应 用 服 务 体 系,水利遥感应用专题产品生产工艺流程,遥感应用成果展示平台,遥感数据产品共享生产平台,围绕三方面内容开展相关实践探索,灌区灌溉遥感监测,相对旱情分析,遥感影像数据,辐射定标 大气校正 正射校正 几何校正 影像配准,影 像 预 处 理,（线性回归拟合） （消除植被影响）,土壤线率M,计算植被覆盖度,参数1参数2,MPDI模型参数求解,MPDI模型构建,计算MPDI并分级显示干旱情况,1,),M 2,MPDI ,(RS ,Re d M * RS , Nir,1,修正的垂直干旱指数（MPDI）：,基于NIR

3、Red光谱特 征空间反 演土壤基 线图,灌区灌溉遥感监测,相对旱情分析,为保障选取的样本保持纯净像元，提高模型参数反演效果，提升灌溉面积监测和灌溉进度分析精度， 从2015年3月到2017年11月对近三年亚米级遥感影像进行检索，共计选择103景多期覆盖数据进行模 型参数（土壤线率M ）反演。,高分二号影像检索结果 90景,ZY3影像检索结果 13景,灌区灌溉遥感监测,相对旱情分析,针对103景亚米级影像，选取不同地区的裸地，以11方格进行样本选取，尽量保证选取纯裸地单像元；通过 反复选取样本和对选取的上万条样本进行线性回归拟合，以R2作为评价指标，最终确认M为0.852。,参与反演影像选取示例

4、,土壤线率M反演结果,灌区灌溉遥感监测,相对旱情分析,利用 6月份遥感影 像数据对位山灌区旱 情进行分析，获得位 山灌区相对旱情分布 图，用于指导灌区灌 溉进度。,灌区灌溉遥感监测,灌溉进度分析 MPDI模型,模型参数求解,灌前GF1-16米,灌后GF1-16米,辐射定标 大气校正 正射校正 几何校正 影像配准,影像预处理,计算灌前NDVI,计算灌后NDVI,计算灌前Fv,计算灌后Fv,计算灌前MPDI,计算灌后MPDI,1,2,1,2,-,获取MPDI差值 获得灌溉面积 分析灌溉进度,出图,灌区灌溉遥感监测,灌溉进度分析,利用5月23日与6月14日的遥感影像数据对位山灌区进行了灌溉面积监测，

5、依据监测结果分析得到2018年6月8日- 6月15日位山灌区受益灌溉总面积（不包含重复灌溉地块）为88.36（万亩）,中国灌排云-遥感应用,中国灌排云-遥感应用,HADOOP2.0 高可靠性：Hadoop按位存储和处理数据的 能力； 高扩展性：Hadoop是在可用的计算机集簇 间分配数据并完成计算任务的，这些集簇可 以方便地扩展到数以千计的节点中； 高效性：Hadoop能够在节点之间动态地移 动数据，并保证各个节点的动态平衡，因此 处理速度非常快； 高容错性：Hadoop能够自动保存数据的多 个副本，并且能够自动将失败的任务重新分 配。,耕地基本地块单元空间分布图业务理解,内涵,意义,土地、水

6、、气候、生物等重要农业资源是发展农业生产、实现农业现代化的基础。,长期以来，我国农业资源存在数据分散、“家底”不清、变化不察、质量不明 等问题，严重影响农业资源的科学管理。 “重要内容”、“重要抓手”、“重要前提”、“重要手段”、“重要依据”。,农业资源台账制度是资源台账、资源监测、资源核算、资源预警和 资源报告制度等的总称，主要通过建立省地县三级资源清单和资源图件 形式，系统全面反映水土气生废等重要农业资源的种类、数量、质量、 时空分布及其动态变化。, ,20 1, ,20 17,201 8- 201 9,20 20,耕地基本地块单元空间分布图建设任务,遥感、物 联网、互 联网等技 术手段,

7、获取,评价,管理,更新,耕地基本地块单元空间分布图,农作物空间分布图,草地空间分布图,渔业水域空间分布图,农村承包地空间分布图,农业资 源台账 一张图,耕地基本地块单元空间分布图绘制目标,快速准确摸清全国耕地资源分布情况 形成耕地资源逐年常态化更新的机制,技 术 工 作 内 容 1）绘制全国耕地基本地块单元图斑；2）填充坡度等级等基本属性； 3）建立实施耕地图斑更新技术流程和规范。,耕地基本地块单元空间分布图图斑及属性指标,面积精度：以明显边界提取出的耕地地块图斑面积与实地地块面积误差小于0.06亩； 边界精度：耕地地块矢量与遥感影像底图对应边界的偏差小于0.5米； 属性精度：耕地地块数据成果

8、中，实际为其他类型地块（如林地、草地、道路、建筑等） 的数量占任务区所有地块图斑总数的比例不超过5（误识率）； 空间关系：耕地地块成果中，各个地块要素之间不存在自相交、重叠等拓扑错误问题。,耕地基本地块单元空间分布图图斑及属性的构成,耕地基本地块单元空间分布图影像图应用,利用全年 有效覆盖 一期的优 于1米空 间分辨率 基准影像 绘制基本 地块单元 图斑,耕地基本地块单元空间分布图地块单元生产,统一生产调度下的耕地基本地块单元提取工艺流程, , ,00 , ,00,人机 协同 的耕 地基 本地 块单 元生 产线,耕地基本地块单元空间分布图地块单元生产,耕地 基本 地块 单元 提取 工艺 流程,

9、耕,地基本地块单元空间分布图地块单元生产,耕地基本地块单元空间分布图关键工具与终端成熟度,耕地基本地块单元空间分布图关键工具与终端成熟度,耕地基本地块单元空间分布图基于影像的耕地地块提取流程,快速地块信息识别,高精度 高效率 低成本,不规则地形影像,不规则地块成果,少人工 智能化 多尺度,道路矢量 数据,少量人工 解译地块 样本,训 练 样 本,精细地块数据,米/亚米级影像,影 像 分 割,深 度 学 习 边 缘 提 取,边 缘 融 合 与 平 滑 处 理,少 量 人 工 优 化,规则地形影像,规则地块成果,耕地基本地块单元空间分布图耕地影像地块核心提取流程效率对比,关键技术,农业地块智能感知

10、,一个区的面积 （耕地面积：1175Km）,效率对比,智能提取 计算机自动提取：2小时 人工检查修改：60Km/天 预计20人日 4人，5天即可完成,人工目视提取 人工目视解译：3Km/天 预计408人日 4人，四个月完成,影像,影像边缘 图计算,矢量 地块计算,勾画样本,模型训练,训练-识别框架,地块 修正,4 个 月 完 成 全 国 第 一 张 图 绘 制 任 务,耕地基本地块单元空间分布图耕地影像地块提取效果,不规整破碎影像地块自动提取结果,耕地基本地块单元空间分布图耕地影像地块提取效果,山地细小破碎影像地块自动提取结果,耕地基本地块单元空间分布图耕地影像地块提取效果,梯田狭长破碎影像地

11、块自动提取结果,耕地基本地块单元空间分布图县域耕地基本地块单元一张图及更新,2017 2018 动态更新,基于江州区高分辨率卫星遥 感影像，结合人工智能感知地 块提取技术，可以自动、快速、 精准地获取区域内每一农业地 块的形态数据。 农业地块数据可以为地块级 种植类型辨识、面积统计、权 属赋予等提供精准的数据基础。,耕地基本地块单元局部,江州区耕地基本地块单元分布图,成果,水土保持遥感应用,行政执法,生产建设项目监督管理 方案管理 监督检查 监测监理 设施验收 规费征收,重点治理项目综合管理 五个管理层级 规划计划制定 实施全过程监管 后续效益监测,业务活动：水土保持普查、水土流失动态监测、监

12、测点定点监测 序列数据：降水、径流、泥沙 专题信息：土地利用、植被覆盖、土壤侵蚀、水土保持措施、水土 保持效益、生产建设项目扰动状况,水土流失监测评价,水保核心业务 数据共享服务,纵向贯通 横向联通,水土保持遥感应用,水土流失动态监测方案,基础数据收集与整理,遥感影像数据生产,遥感影像解译,表土湿度因子W 年冻融日循环天数 日均冻融相变水量,土地利用类型 水土保持措施类型,气象 资料,地形,土壤 资料,降 雨 侵 蚀 力 因 子 R,降 雨 侵 蚀 力 因 子 R,风 力 因 子 U,坡 长 因 子 L,坡 度 因 子 S,土 壤 可 蚀 性 因 子 K,土壤侵蚀模型,水力侵蚀模型,风力侵蚀模

13、型,冻融侵蚀模型,土壤侵蚀模数,土壤侵蚀强度,土壤侵蚀面积、分布,工程措施因 子E,耕作措施因植被盖度与生物 子T措施因子B,2m的遥感影像,16m的遥感影像 MODIS数据 TM多光谱影像,AMSR-E Level2A 亮温数据产品,表 土 湿 度 因 子 W,遥感 资料,其他 资料,冻融侵蚀综合评价指数,NDVI指数 植被覆盖度V,水力侵蚀,风力侵蚀,冻融侵蚀,是,是,是,否,否,水土保持遥感应用,水土保持土地利用类型,水土保持遥感应用,土地利用产品生产策略,05,04,03,02,01,数据输入,分区控制,分层提取,结构重组,产品输出,水土保持遥感应用,土地利用产品生产-分区控制,道路控

14、制网 （R）,水系控制网 (W),地形控制网,分区处理,水土保持遥感应用,土地利用产品生产-分层提取,第一层 第二层 第三层 第四层 第五层 第n-1层 第n层,水土保持遥感应用,土地利用产品生产-类型判定,水田,旱地,水田,水田,水田,水田,水田,水田,旱地 旱地 旱地 旱地 旱地 旱地 水田,旱地,水田,旱地,旱地,旱地,旱地,旱地,水田水田,旱地旱地,旱地,旱地,旱地,旱地 旱地,旱地,旱地 水田,旱地 旱地, ,机历中 器史分 学数时 习据序 迁分 移类,水土保持遥感应用,土地利用产品生产-结构重组,图形,属性,教育用地 A小区 零售商业用 地 科研用地 娱乐用地,1,2,3,4,5,水土保持遥感应用,土地利用产品标准,三调土地利用机器学习产品 根据亚米级遥感影像，利用机器视觉直观判别的具有明显的特征类别的地物矢量数据，再结合前期解译数据（二调等 矢量