环境遥感中的智能化遥感平台技术与应用_Esri中国

环境遥感中的智能化遥感平台技术与应用韩春峰[e-mail]中国北京信息技术有限公司成都分公司主要内容环保行业遥感应用ENVIServicesEngine企业级遥感平台方案环保行业中企业级遥感建设案例总结环保行业遥感应用生态环境监测大气环境监测水质环境监测……–提供完善的处理流程–提供便捷的扩展工具生态环境监测开展生态环境评价工作，已有数据如下：–各市覆盖的Landsat8数据–广东区行政矢量文件•gd_shi.shp•gd_xian.shp–2014年5月-9月20景MOD13产品数据实现目标–韶关市县级分幅数据–韶关市植被覆盖数据生态环境评价基于ENVI的Landsat8数据处理Landsat8OLI数据图像投影转换转换为Albers投影市图像裁剪图像镶嵌图像融合X市行政范围县图像分幅裁剪X市分县行政范围•ENVI提供最新的图像融合算法NND•操作简单，易上手•处理速度快Landsat8数据处理——图像融合•ENVI使用ArcGIS投影引擎•轻松定义任意投影坐标系•支持从文件中读取投影坐标系参数•支持国内三大坐标系统Landsat8投影转换韶关市矢量范围的提取–打开gd_shi.shp–选择韶关市字段–属性表中FileSaveSelectedRecordsToNewShapefile另存为韶关市.shp文件Landsat8数据处理——韶关市影像裁剪流程化的图像镶嵌工具，集成所有功能在一个流程化的界面，可以：–控制图层的叠放顺序–设置忽略值、计算有效的轮廓线–选择重采样方法和输出范围–可指定输出波段和背景值–还可进行颜色校正、羽化/调和–提供高级的自动生成接边线功能–可手动编辑接边线–提供镶嵌结果的预览Landsat8图像镶嵌输入影像：–韶关市.dat输入矢量：–gd_xian.shp输出结果：–分县的图像文件批量处理：–FrameSubsetviaShapefileLandsat8分幅裁剪新的评价方法中的植被覆盖指数：评价区域（市、县）单位面积归一化植被指数（NDVI），采用MODIS卫星的MOD13的NDVI数据，详见2015年版生态环境状况评价技术规范（HJ192-2015）。植被覆盖指数计算要求波段运算表达式为：(b1-b2)/(b3-b2)–b1-NDVI–b2-NDVIsoil–b3-NDVIveg缺点：–非专业人员不易操作–不知其所以然理想：–流程化一键式操作–了解其原理传统计算植被覆盖方法植被覆盖指数计算流程与结果植被覆盖指数计算扩展工具：VegetationCoverIndexCalculator.sav•NPPVIIRS数据处理操作•气溶胶反演以及于Pm2.5的转换技术•在线实时动态的气溶胶反演系统大气环境监测•数据读取•数据几何校正•与全球自然地形数据、矢量数据的叠加查看NPP数据处理气溶胶反演扩展工具–MODIS气溶胶反演扩展工具–环境小卫星CCD气溶胶反演扩展工具气溶胶反演环境小卫星MODIS数据AOD反演结果（550nm）日期：2012.03.13PM2.5反演结果(mg/m3)日期：2012.03.131）AOD结果天津市区比较高，最高可达1.6，并以市区为中心，AOD的值逐渐向郊区各县减小，层次分明。2）PM2.5结果同样是市区较高，逐步向郊区各县扩散。气溶胶与PM2.5的转换技术环境保护部卫星环境应用中心成果使用ENVI/IDL构建气溶胶浓密植被法反演模型，利用ENVIServicesEngine将模型部署在服务器端，采用SilverlightAPI定制Web客户端，实现在线、按需、自助式反演气溶胶并在Web端展示。在线气溶胶反演系统科学数据集角度数据数据集地理底图数据服务层客户端气溶胶反演结果浏览结果统计Web服务层结果下载...影像数据服务反演模型服务数据入库工具SilverlightAPIENVIServicesEngine+ArcGISforSeverENVI/IDL+ArcMAP+ArcSDE•必要性：–地面观测数据的实时获取–不同部门间的数据信息共享–反演结果的真实性检验–业务系统的功能扩展在线实时动态的气溶胶反演系统•如何与地面观测站的实时数据对接？•如何与实时获取的地面观测点数据进行趋势分析？•如何与遥感影像数据关联、分析？•……提出疑问？••Dashboard实时获取应急信息•采用技术：–Geoevent实时抓取专业数据；–Dashboard以仪表盘、统计表格等形式展现动态数据。抓取实时、动态观测数据DEMO实时、动态地理共享平台影像服务外部数据服务综合分析移动端浏览器应用界面JavaScriptWeb服务系统IISMongoose服务应用程序遥感服务器平台ENVIServicesEngineHTTPRESTIDL&ENVI处理器集群处理器应用开发实测数据GIS服务•叶绿素浓度监测•水色参数反演（盐度，黄色物质，综合污染浓度等）•水体悬浮物浓度监测•水温度监测•……水质环境监测•基于云框架，具有在线、按需和可拓展的遥感图像处理能力•在线获取水质、水深和水生栖息地特征等信息•数据源：超光谱成像仪（HyperspectralImagerforCoastalOcean，HICO）•由空间科学促进中心(CASIS:CenterfortheAdvancementofScienceinSpace)赞助•HySpeedComputing公司与ExelisVIS公司（ENVI原厂商）合作开发，原型系统将于2014年第三季度上线。HICO图像处理系统2009年9月开始运行，主要性能–光谱覆盖范围（380-960nm）–102波段，光谱分辨率5.7nm–90米的空间分辨率–50x2000km（42x192km）幅宽超光谱成像仪（HyperspectralImagerforCoastalOcean，HICO）2009年10月2号香港42x192km搭载在国际空间站，第一个专门针对近海海洋环境的星载成像光谱仪在线体验HICO图像处理系统-系统展示地址：系统框架桌面端移动端浏览器服务界面中间件系统•Implements服务•底层调用功能•GeoServer服务HICO数据存储应用开发者应用程序服务器端产品ENVIServicesEngine•ENVI•IDL•Java•C++•OthersHTTPRESTIDL&ENVI处理器本地处理器•WMS•WPS•WCS•WFS•C-WS部署在AmazonWeb服务上部署在ESE中，包括大气校正和几何校正HICO预处理功能HICORAW大气校正几何校正（LandsatL1T参考）叶绿素含量游浮植物有色可溶性有机物水深测量…主要实现的模型使用工作流方式实现算法，即按照处理顺序明确相关的接口图像处理工作流HICO数据陆地/云掩膜Chl算法图像差值3-BandChl_OC4=OC4叶绿素浓度(mgm-3)Chl_OCI=OCI叶绿素浓度(mgm-3)Chl_ddiff=叶绿素浓度差值(mgm-3)包括陆地/云掩膜、QAA(quasi-analyticalalgorithm)算法、半分析反演模型其他附加算法HICO数据陆地/云掩膜QAA算法陆地/云掩膜HICO数据陆地/云掩膜反演模型HICO数据输入阈值1-Band掩膜文件（0-陆地/云，1-水体）4-Banda438=总吸收(m-1)aph438=浮游植物吸收(m-1)adg438=有色可溶物质吸收(m-1)bbp438=颗粒后向散射(m-1)bb438=总后向散射(m-1)7-Bandaph440=浮游植物吸收(m-1)adg440=有色可溶物质吸收(m-1)bbp440=颗粒/角度/海况吸收(m-1)B550=底部反照率(-)H=水深(m)a438=总吸收(m-1)bb438=总后向散射(m-1)•提供在线、按需、可拓展的图像处理功能•为全球用户提供HICO衍生产品和可视化工具•处理工具可以有效地与大型图像数据库协作•打破了软件和硬件需求对非专业人士的壁垒•可以快速集成和部署新算法和处理工具•通过应用程序分享加速遥感技术转化•为遥感专家和终端用户建立更直接的联系HICO图像处理系统技术优势遥感系统的发展桌面系统定制系统Web系统云服务企业级服务器遥感平台新一代企业级&云平台服务器遥感技术提供：•在线影像数据桌面网页移动服务器影像处理提供：•在线影像数据•在线影像处理数据服务器桌面网页移动以Services方式提供影像处理工具企业级遥感平台总体框架基础设施层应用层桌面应用Web客户端网络系统存储系统应用集群管理规定标准规范数据服务遥感处理功能服务系统软件集群环境SOA服务层数据层移动客户端云计算环境地质、矿产城市管理水利、海洋国防情报主机系统遥感分析模型服务算法库组件库成果应用服务国土资源遥感影像数据库高程数据库控制点数据库地图数据库交通、救灾气象、环境农业、林业基于SOA架构支持多平台部署可扩展性支持多应用端•组织、创建及发布先进的ENVI/IDL图像分析能力–标准Rest服务，易于其他Web系统集成•可部署在任何现有集群环境、企业级服务器或云平台中–充分利用服务器端硬件资源快速处理和分析影像。•在Web浏览器或移动设备在线、按需、自助式请求遥感服务创新的ENVI企业级服务器产品：ENVIServicesEngine服务器Web应用移动其他桌面端影像模型高效的影像处理（栅格计算）–服务器硬件资源–支持并行处理和分布式处理–可伸缩的负载均衡机制–分析功能传递到数据提供自助式影像处理和分析–将复杂、专业的遥感模型部署到服务器–客户端按需、在线获取影像信息新一代ENVIServicesEngine企业级遥感平台应用模式•基于SOA架构，构建B/S结构的环境遥感监测系统，实现在线、按需环境遥感信息处理。•利用Landsat8卫星影像、高分1号卫星影像、环境1号卫星影像、商业高分辨率卫星（WorldView3等）及地面监测站实测数据，实现：–大气环境监测•气溶胶•沙尘暴•尾气排放•工地扬尘地–生态环境监测•城市绿地•湿地环境–水域环境监测•悬浮物浓度、叶绿素含量、BOD指标、COD指标、溶解氧、氨氮西安市环境遥感监测管理系统——西安市环境宣教信息中心西安市环境遥感监测管理系统——西安市环境宣教信息中心工业扬尘监测模块西安市环境遥感监测管理系统——西安市环境宣教信息中心西安市环境遥感监测管理系统——西安市环境宣教信息中心西安市环境遥感监测管理系统——西安市环境宣教信息中心•企业级遥感平台让环保“触手可及”−解决大数据处理问题−提升行业人员专业知识−加深行业技术的深入性研究−促进环保行业信息共享−使专业工具流程化，简单化−让每个人参与到环境保护成为可能总结谢谢