彩神V

建設背景

目前我國生態保護和開發之間的矛盾依然突出,96%的重點生態功能區存在礦產資源開發行為,77%的國家級自然保護區核心區存在人類活動。國家高度重視生態環境保護,2017年初,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關於劃定並嚴守生態保護紅線的若幹意見》

為了解決各地生態監管人員少、監管區域大的矛盾,彩神V自主研發了生態保護紅線監管係統。該係統采用亞米級的衛星遙感影像數據,基於地理信息係統的生態保護紅線圖,在新建項目審批時,對項目所在位置的經緯度坐標與紅線圖範圍坐標進行對比,進行判定新建項目是否觸碰紅線;並利用卷積神經網絡,對采集到的前後兩個季度的生態圖像進行識別比對,找出兩個季度圖像中的不同斑點,再利用移動執法終端的GPS和GIS技術進行現場核查,找出生態紅線區域內的人為變化。

方案簡介

生態保護紅線監管平台通過統--的地圖數據接入、處理以及相關專題數據的存儲和展示,為監管部門提供各類監管業務,本方案的實現主要是將已劃定的生態保護紅線進行信息化的應用。以提供對生態紅線保護的準確度和效率,其設計思路如下:

  • 以地理信息係統為基礎實現生態保護紅線的展示;
  • 基於地理信息係統的生態保護紅線圖,在新建項目審批時,對項目所在位置的經緯度坐標與紅線圖範圍坐標進行對比,進行判定新建項目是否觸碰紅線;
  • 通過智能識別技術對生態紅線衛星圖像進行識別比對,找出圖像中的不同的斑點,配合移動執法終端,進行現場核查,實現對生態紅線越線行為的自動識別,提高監管部門對破壞生態紅線行為的查處和整治能力。

平台采用三層設計架構,分別是數據采集層、數據中心層和業務應用層,其架構設計如下圖所示:

數據采集與傳輸

高分二號衛星

高分二號衛星是我國自主研製的首顆空間分辨優於1米的民用光學遙感衛星,搭載有兩台高分辨率1米全色、4米多光譜相機,具有亞米級空間分辨率、高定位精度和快速姿態機動能力等特點,有效地提升了衛星綜合觀測效能,達到了國際先進水平。這是我國目前分辨率最高的民用陸地觀測衛星,星下點空間分辨率可達0.8米,標誌著我國遙感衛星進入了亞米級“高分時代”

衛星影像數據處理

通過衛星地麵站獲取合適的覆蓋淮安市範圍的最新衛星地圖影像數據,利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理,獲得高時空分辨率的生態影像數據。

數據存儲與計算

存儲係統
海量的影像數據集需要大容量的存儲。cStor雲存儲係統是公司自主研發的、具有自主知識產權的高科技產品,整套係統包括軟件與硬件,是一個海量的雲存儲平台。
深度學習一體機
DeepRack深度學習一體機是彩神V自主研發的深度學習軟硬件平台,以GPU+CPU混合架構,實現對圖像數據的高性能並行處理,整機預裝TensorFlow. Caffe等主流深度學習軟件,配合MNIST. CIFAR- -10、ImageNet等 圖像數據集,完成數據的訓練,通過卷積神經網絡完成對兩次衛星圖像的識別比對,從而發現地圖中的圖斑變化。

數據應用與展示

生態保護紅線GIS子係統

基於GIS係統的紅線劃定,在地圖上直觀地顯示生態保護紅線區域的位置、範圍及分布情況,實現生態保護紅線的展示和查詢。

生態保護紅線輔助審批子係統

生態保護紅線輔助審批子係統植入行政審批係統後,可以在項目審批時,通過輸入項目規劃位置的坐標,即能知曉是否觸碰生態紅線。

生態保護紅線圖像自動識別子係統

生態保護紅線圖像自動識別子係統每個季度更新一次衛星地圖,通過深度學習技術(卷積神經網絡)將更新後的地圖與之前的衛星地圖進行自動比對,以發現兩次地圖中的圖斑變化。

卷積神經網絡(Convolutional Neural Network, CNN) 是-種前饋神經網絡,它的人工神經元可以響應-部分覆蓋範圍內的周圍單元,對於大型圖像處理有出色表現。

生態保護紅線移動執法子係統

生態保護紅線移動執法子係統植入移動執法終端(手機或Pad) 後,監察人員借助GPS定位,將方便現場執法人員準確判斷目標物在生態紅線內外的確切位置,實現移動執法。

用戶價值

生態保護區域展示
通過GIS地圖進行生態保護紅線的分布以及每個保護區域的展示,包括各保護區域的麵積、範圍、保護要求等以及相關圖文、視頻等形式的信息等。
輔助項目審批
監管部門可以在項目審批時,通過輸入項目規劃位置的坐標或手持移動終端在項目現場,即能知曉是否觸碰生態紅線,大大的提升了監管部門的審批效率。
輔助執法決策
平台能夠通過自動比對可發現生態保護紅線範圍內的建築變化,然後自動預警,從而發現可能存在的違章建設,避免耗費大量的人力物力進行現場巡邏檢查工作,更加及時和高效率的完成生態保護工作。
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