基于深度學(xué)習(xí)的國土資源遙感影像分析平臺設(shè)計研究

李靜梅

摘 要：國土資源遙感影像分析平臺有助于提升國土資源局的城市服務(wù)智能檢測功能。本文以國土資源遙感影像分析平臺為主要研究對象，針對該平臺的設(shè)計目的、設(shè)計結(jié)構(gòu)、技術(shù)線路、實(shí)際應(yīng)用等方面開展相關(guān)的理論研究，為從事相關(guān)領(lǐng)域的科研人員，提供力所能及的幫助和支持。僅供參考。

關(guān)鍵詞：智能管控;目標(biāo)檢測;遙感影像

科技的發(fā)展，帶動了社會各界的技術(shù)進(jìn)步和功能提升，以衛(wèi)星傳感技術(shù)以及5G通信技術(shù)為首的高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對于海量存儲影像進(jìn)行快速捕捉。開發(fā)和利用遙感影像分析平臺成為當(dāng)前國土資源部門的發(fā)展重點(diǎn)和研究方向，構(gòu)建具有高分辨率、多光譜自動提取檢測技術(shù)的智能化監(jiān)控平臺成為主要研究內(nèi)容。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

國土資源遙感影像分析平臺在理論上設(shè)計出五個層級，其中包含了平臺應(yīng)用層、平臺服務(wù)層，應(yīng)用支撐層、數(shù)據(jù)資源層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施層。五個層級的包含關(guān)系為。其一為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層，包含遙感影像儲存集群以及分布式計算集群。其二為數(shù)據(jù)資源層，包含基礎(chǔ)地理信息、多分辨率遙感影像數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫。其三為應(yīng)用支撐層，包含ARCGIS空間數(shù)據(jù)引擎、信息中間插件、應(yīng)用服務(wù)器、服務(wù)注冊發(fā)布。其四為平臺服務(wù)層，包含目標(biāo)檢測、變化檢測、語義分析、空間分析、影像查詢。其五為土地利用層，包含土地利用、智能審批、地災(zāi)監(jiān)管、執(zhí)法監(jiān)督。

2 遙感影像智能提取技術(shù)線路

1）格網(wǎng)化的變化檢測功能。國土資源遙感影像分析平臺中，對于國土資源的智能監(jiān)測，檢測地點(diǎn)隨著時間的變化而變化，是其監(jiān)測系統(tǒng)的重要特征。由于不同時間節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星拍攝的遙感影像資源存在一定的差距性，進(jìn)而用來判斷地上目標(biāo)體的變化。利用不同的時間節(jié)點(diǎn)，所形成的影像進(jìn)行系統(tǒng)匹配，進(jìn)而分類出較為科學(xué)的對比數(shù)據(jù)，對匹配圖像進(jìn)行精準(zhǔn)分類和區(qū)別，尤其是變化程度、變化狀態(tài)以及變化時間等相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行科學(xué)的計算和分析，以固定格網(wǎng)為單位，開展相關(guān)工作。經(jīng)過對遙感影像的有效分析和具體分類，其中最為關(guān)鍵的是結(jié)合地上目標(biāo)的上下文信息以及相關(guān)輔助目標(biāo)的加持，實(shí)現(xiàn)對地上目標(biāo)的有效記錄。通過提取不同尺寸的上下文信息的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地上目標(biāo)更好的分類和區(qū)別。在同一區(qū)域內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不同時間節(jié)點(diǎn)的有效記錄，利用遙感影像網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大功能，開展對于相關(guān)影像資料的對比、分析。同時根據(jù)網(wǎng)格的輸出內(nèi)容，來對地上目標(biāo)的變化程度進(jìn)行有效推斷和分析。

2）遙感影像實(shí)體語義分割。遙感影像的語義分割代表著根據(jù)圖像內(nèi)容對于指定區(qū)域進(jìn)行有效的標(biāo)記和管理。同時基于遙感影像的應(yīng)用功能，實(shí)現(xiàn)對國土資源的有效監(jiān)管，對常見的農(nóng)田、道路、建筑、植被、水體等內(nèi)容進(jìn)行有效的監(jiān)測和管理，同時可以根據(jù)實(shí)際情況完成對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的快速提取，以像素為提取單元，實(shí)現(xiàn)在同一張影像中區(qū)分個別實(shí)體的不同邊界，從而實(shí)現(xiàn)對遙感影像像素的理解和認(rèn)識。類似于對于圖像信息進(jìn)行科學(xué)的智能劃分，實(shí)現(xiàn)圖像要素的有效提取，完成其中的識別和分類任務(wù)。

3 影像數(shù)據(jù)可視化技術(shù)研究

在遙感影像對相關(guān)實(shí)體進(jìn)行有效分割時，考慮到地上目標(biāo)內(nèi)容的復(fù)雜性和關(guān)聯(lián)性，采用較為主流的PSPNET算法（金字塔場景解析算法）開展相關(guān)計算。該計算模式與經(jīng)典的FCN相比，可以實(shí)現(xiàn)場景的信息化計算。金字塔法是一種分辨率層次模型，從底層到頂層其分辨率會逐步降低，但是所表示的地理范圍不會發(fā)生變化。該應(yīng)用原理是根據(jù)地圖的數(shù)據(jù)范圍以及縮放程度，實(shí)現(xiàn)對每個地圖的有效顯示，以逐級遞增的方式進(jìn)行相關(guān)影像的剪裁和儲存，同時在分析平臺中進(jìn)行有效的顯示過程中進(jìn)行圖像匯總，同時可以調(diào)試相關(guān)的圖像尺寸。由于在現(xiàn)實(shí)過程中不同的圖像的分辨率不同，所顯示的時間有所差距，進(jìn)而對訪問成效有所影響，所以在開展分析平臺的設(shè)計過程中，增加相關(guān)數(shù)據(jù)的計算速度。

影像金字塔是基于同一空間理念下開展相關(guān)設(shè)計任務(wù)，以不同的分辨率顯示相關(guān)的遙感數(shù)據(jù)影像，形成的圖像分辨率從粗到細(xì)、數(shù)據(jù)量所體現(xiàn)正是金字塔結(jié)構(gòu)。利用影像金字塔結(jié)構(gòu)完成對相關(guān)遙感影像的快速分析。利用系統(tǒng)的控制性，實(shí)現(xiàn)對圖像的詳細(xì)繪制，改善影像數(shù)據(jù)的讀取和顯示功能。

4 多分辨率遙感影像數(shù)據(jù)庫設(shè)計的功能需求

遙感影像分析平臺中對于數(shù)據(jù)庫的設(shè)計需要滿足國土資源局相關(guān)部門的功能需求，尤其是對于分析平臺系統(tǒng)，需要對整個國土資源局的所有業(yè)務(wù)開展充分的內(nèi)容分析，進(jìn)而在掌握相關(guān)科室業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)容的有效分析。作為相關(guān)的技術(shù)人員，務(wù)必對國土資源局所有部門進(jìn)行清晰的了解和認(rèn)識，同時對項(xiàng)目涉及的業(yè)務(wù)進(jìn)行充分的了解，深入開展相關(guān)系統(tǒng)的各個層面的內(nèi)容和功能設(shè)計，實(shí)現(xiàn)管理人員對相關(guān)任務(wù)有效的管理和操作，通過系統(tǒng)的強(qiáng)大功能，實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)業(yè)務(wù)的有效管控。同時對于系統(tǒng)的相關(guān)功能提出更為清晰的目標(biāo)和內(nèi)容。

1）資料科。資料科需要對所有土地資源的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的查詢、匯總、統(tǒng)計。進(jìn)而開展相關(guān)內(nèi)容的管理和記錄，同時對數(shù)據(jù)的輸出、更正進(jìn)行有效的監(jiān)管和控制，方便地方其他部門的查閱和調(diào)取。資料科由于涉及大量的數(shù)據(jù)信息，因此對于遙感影像的數(shù)據(jù)需要更為龐大的計算需求，進(jìn)而在開展相關(guān)分析工作時，需要對數(shù)據(jù)庫的功能開展更為具體的內(nèi)容[1]。

2）市場科。市場科可以利用系統(tǒng)開展供地數(shù)據(jù)的查詢、輸出、更改等方面的操作，同時可以科學(xué)的統(tǒng)計和總匯土地的供應(yīng)情況，方便地方其他部門的查閱和調(diào)取。市場科借助遙感影像分析平臺的強(qiáng)大功能，需要結(jié)合實(shí)際使用需求，以及土地資源的具體形式來開展相關(guān)的分析工作。由于存在數(shù)據(jù)的偏差或者變更，需要在分析過程中對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的檢測和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對相關(guān)內(nèi)容的有效對比

3）開墾中心科。對于城市新建區(qū)域、復(fù)墾區(qū)域等相關(guān)數(shù)據(jù)的上傳和更新，同時對比年度數(shù)據(jù)的分析和研究，智能甄別不同區(qū)域。復(fù)墾驗(yàn)收地塊以及審批地塊的范圍對比等，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析。對城市新建區(qū)域的國土資源情況以及匯總情況進(jìn)行分析[2]。

4）地籍中心科。有效調(diào)查地塊的范圍和登記情況，以圖表形式表現(xiàn)出相關(guān)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。同時結(jié)合遙感影像分析平臺，開展對地籍圖像的對比和調(diào)整，結(jié)合歷年的影像資料，開展更為具體和真實(shí)的信息調(diào)查。

5）地籍科。土地登記、權(quán)屬信息調(diào)查等相關(guān)內(nèi)容的查詢，提供相關(guān)土地信息內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)對相關(guān)土地數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和記錄[3]。

5 實(shí)例驗(yàn)證與分析

基于以上相關(guān)內(nèi)容的論述，開展對于遙感影像分析平臺的有效設(shè)計，構(gòu)架具有智能掃描與分析的AI影像平臺，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)以及超級計算機(jī)等相關(guān)內(nèi)容研究，開展并驗(yàn)證遙感影像分析平臺的實(shí)際價值。通過地理軟件ARCGIS11的加持，完成對相關(guān)地理圖像的有效分析，結(jié)合相關(guān)地區(qū)的圖像分析，其識別精確度維持在70%以上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遙感影像分析平臺的價值和意義。由于該設(shè)計平臺在系統(tǒng)檢測以及其他多程序等內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還需要開展進(jìn)一步的分析和論證，其相關(guān)影像的連接性以及互動平臺的瀏覽爆發(fā)性等相關(guān)技術(shù)，需要開展更為深層次的研究和設(shè)計，進(jìn)而對分析平臺的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，開展相應(yīng)檢驗(yàn)和測試。

6 結(jié)論

綜上所述，開發(fā)和設(shè)計遙感影像分析平臺，有助于國土資源局相關(guān)職能部門開展和應(yīng)用更為先進(jìn)的管理理念以及科學(xué)技術(shù)，開展對相關(guān)國土資源的有效監(jiān)測和管理，實(shí)現(xiàn)國土資源部門的管理升級與技術(shù)升級。結(jié)合當(dāng)前土地資源的發(fā)展態(tài)勢，其相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢以及未來應(yīng)用范圍還可以開展更為深層次的研究和探討。

參考文獻(xiàn)

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