1、遥感大数据平台介绍及应用 遥感大数据平台介绍及应用 主要内容 遥感大数据背景 遥感大数据平台方案 典型应用案例 主要内容 遥感大数据背景 遥感大数据平台方案 典型应用案例从卫星发展看遥感大数据 过去5年，年平均12颗遥感卫星发射 未来5年，年平均25颗遥感卫星发射 从卫星发展看遥感大数据 过去5 年，年平均1 2 颗遥感卫星发射 传统遥感影像处理和分析的局限性 专业性强 操作繁琐 很难做到实时性 结果让人纠结 专家系统 很长时间里，遥感应用还停留在桌面 传统遥感影像处理和分析的局限性 专业性强 操作繁琐 很难做到遥感大数据需要解决的问题?遥感大数据特点 数据量大 数据存储、管理、分享 云存储
2、信息挖掘、应用 基于像素 高效预处理 GPU 更新频率快 信息丰富 储存模型 并行计算 基于对象 互联网 算法改进 定量反演 遥感大数据需要解决的问题?遥感大数据特点 数据量大 数据遥感大数据平台技术需求?互联网?基于SOA架构?支持云计算环境?多客户端?计算机硬件?GPU?并行、多线程计算?程序开发?图像算法?遥感模型 遥感大数据平台技术需求?互联网?基于S O A 架构?支持云遥感系统的发展 桌面系统 定制系统 云服务 Web系统 企业级服务器遥感平台 遥感系统的发展 桌面系统 定制系统 云服务 We b 系统 企业新一代企业级&云平台服务器遥感技术 网页网页 桌面桌面 桌面桌面 网页网页
3、 移动移动 移动移动 提供：?在线影像数据 提供：?在线影像数据?在线影像处理在线影像处理 数据服务器数据服务器 服务器服务器 影像处理影像处理 以Services方式提供影像处理工具 新一代企业级&云平台服务器遥感技术 网页 桌面 桌面 网页 遥感大数据平台总体框架?基于SOA架构 应应 用用 层层 桌面应用 城市管理 国土资源 Web客户端 地质、矿产 水利、海洋 国防情报 气象、环境 移动客户端 农业、林业 交通、救灾?支持多平台部署?可扩展性?支持多应用端 标 服服 务务 准 层层 规 范 数数 据据 层层 数据服务 SOA 遥感处理功能 服务 成果应用服务 算法库 组件库 遥感分析模
4、型 服务 管 理 规 定 遥感影像数据库 高程数据库 控制点数据库 地图数据库 基基 础础 设设 施施 层层 集群环境 云计算环境 应用集群 存储系统 主机系统 网络系统 系统软件 遥感大数据平台总体框架?基于S O A 架构 应 用 层 桌面应创新的ENVI企业级服务器产品：ENVI Services Engine?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 桌面端桌面端 影像影像 Web应用
5、应用 移动移动 模型模型 服务器 其他其他 创新的E N V I 企业级服务器产品：E N V I S e r v i c e s灵活的遥感服务开发?以高分一号数据预处理为例 调用ENVI Tasks实现GF1数据处理 发布 ENVI Services Engine 服务 使用 ENVI Services Engine 服务 灵活的遥感服务开发?以高分一号数据预处理为例 调用E N V I全新的二次开发模式：ENVI Tasks?ENVI Tasks开发模式“真正的”面向对象 全新的二次开发模式：E N V I T a s k s?E N V I T a s程序开发：流程化高分一号数据预处理工
6、具 ENVINNDiffusePanSharpeningTask ENVIRPCOrthorectificationTask?正射校正?转换为BIL 全色图像?正射校正?图像融合 多光谱图像 融合结果 程序开发：流程化高分一号数据预处理工具 E N V I N N D i f f程序开发：流程化高分一号数据预处理工具 程序开发：流程化高分一号数据预处理工具 发布服务：流程化高分一号数据预处理工具?IDL或Web控制台 发布服务：流程化高分一号数据预处理工具?I D L 或We b 控制客户端使用?ArcGIS for Desktop、ENVI以及基于IDL开发的客户端?Web客户端?HTML5
7、、JavaScript、Flex 及Silverlight等?ArcGIS API for JavaScript、ArcGIS API for Flex 及ArcGIS API for Silverlight等 HTML5 JavaScript Flex Silverlight REST ENVI Services Engine 客户端使用?A r c G I S f o r D e s k t o p、E N V IENVI Services Engine 应用：在线处理与分析 E N V I S e r v i c e s E n g i n e 应用：在线处理与分析演示系统软件框架 应用
8、端 JavaScript界面 应用开发 应用应用 程序程序 高性能处理环境 ENVI Services Engine处理器处理器 集群计算处理器集群计算处理器 HTTP REST 浏览器?正射校正?温度反演?移动端 演示系统软件框架 应用端 J a v a S c r i p t 界面 应用开发国产GF-1卫星影像预处理流程?数据处理步骤多?大量数据?批量处理 多光谱图像 自动解压 全色图像 自动解压 正射校正 正射校正 图像融合 图像镶嵌 处理结果 国产G F-1 卫星影像预处理流程?数据处理步骤多?大量数据国产GF-1卫星影像预处理测试环境?计算机环境（单个DELL工作站）?CPU：2个8
9、核，2.4主频?内存：8G?硬盘：1.9T，15000转硬盘?软件环境?操作系统：Linux?ENVI Services Engine5.2，4 Works 国产G F-1 卫星影像预处理测试环境?计算机环境（单个D E L国产GF-1数据预处理测试结果?数据：4对标准景高分PMS数据，即4景8米多光谱图像，4景2米全色图像。处理处理 解压缩解压缩 时间时间 1分05秒 结果数据量大小结果数据量大小 3.40G 4.08G 14.38G 正射校正（无控制点）正射校正（无控制点）4分20秒 图像融合（图像融合（NND方法）方法）4分52秒 图像镶嵌图像镶嵌 8分07秒 13.36G 4对标准景G
10、F1数据总共处理时间为：18分24秒。国产G F-1 数据预处理测试结果?数据：4 对标准景高分P MSHICO图像处理系统?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(Hyperspectral Imager for Coastal Ocean,HICO)?由空间科学促进中心(CASIS:Center for the Advancement of Science in Space)赞助?HySpeed Computing公司与Exelis VIS公司(ENVI 原厂商)合作开发 H I C O 图像处理系统?基于云框
11、架，具有在线、按需和可拓展的在线体验HICO图像处理系统 在线体验网址：http:/ I C O 图像处理系统 在线体验网址：h t t p:/h在线体验HICO图像处理系统 在线体验网址：http:/ I C O 图像处理系统 在线体验网址：h t t p:/h在线体验HICO图像处理系统 在线体验网址：http:/ I C O 图像处理系统 在线体验网址：h t t p:/h主要实现的模型?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?叶绿素含量 游浮植物 有色可溶性有图像处理工作流?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 陆地/云掩膜 HICO数据 Ch
12、l算法 图像差值 3-Band Chl_OC4=OC4 叶绿素浓度(mg/m3)Chl_OCI=OCI 叶绿素浓度(mg/m3)Chl_d diff=叶绿素浓度差值(mg/m3)图像处理工作流?使用工作流方式实现算法，即按照处理顺序明确图像处理工作流?包括QAA(Quasi-analytical algorithm)算法、半分析反演模型 1-Band 掩膜文件0:陆地/云，1:水体 输入阈值 4-Band a(438)=总吸收m-1 adg(438)=有色可溶物质吸收 m-1 aph(438)=浮游植物吸收 m-1 bbp(438)=颗粒后向散射 m-1 bb(438)=总后向散射 m-1 7
13、-Band aph(440)=浮游植物吸收 m-1 adg(440)=有色可溶物质吸收m-1 bp(440)=颗粒/角度/海况吸收m-1 albedo(550)=底部反照率-depth=水深m a(438)=总吸收m-1 bb(438)=总后向散射m-1 陆地/云掩膜 HICO数据 QAA算法 陆地/云掩膜 反演模型 图像处理工作流?包括Q A A(Q u a s i-a n a l y t i c aENVI Services Engine应用模式?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
14、、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?E N V I S e r v i c e s E n g i n e 应用模式?高效的影典型应用案例 典型应用案例 案例1：林业高分高性能预处理系统?背景：林业部门需要处理大量林业上使用遥感数据，包括 MODIS、环境小卫星、高分一号、高分二号、资源三号，以及 QuickBird、SPOT5-7、Worldview2/3、RapidEye、Pleiades；应 用于森林资源调查、湿地调查、病虫害、森林火灾监测、森 林参数反演等。?传统方法：根据应用需求利用桌面遥感软件进行处理和分析。?革新方法：在云计算平台中，充分利用集群环境，按需
15、、在 线、高效处理影像。案例1：林业高分高性能预处理系统?背景：林业部门需要处理大林业高分高性能预处理系统功能 林业高分高性能预处理系统 Web客户端交互浏览 地 图 显 示 地 图 浏 览 工 具 个人中心 业务分析工具 服 务 器 监 控 服 务 器 监 控 管 理 员 权 限 任 务 浏 览 图 层 管 理 目 录 管 理 任 务 管 理 数 据 目 录 浏 览 密 码 管 理 用 户 管 理 面 向 对 象 图 像 分 割 模 块 植 被 变 化 检 测 模 块 植 被 指 数 计 算 模 块 林 火 检 测 模 块 图像预处理工具 常见 卫星 正射 校正 模块 MOD hyper I
16、S ion L1B级 L1T数 几何 据处 校正 理模 模块 块 典型 国产 卫星 数据 流程 化处 理模 块 环境 卫星 正射 校正 模块 图 像 自 动 配 准 模 块 辐 射 定 标 模 块 大 气 纠 正 模 块 图 像 镶 嵌 模 块 图 像 融 合 模 块 坐 标 投 影 转 换 模 块 图 像 裁 剪 模 块 云 检 测 模 块 坏 线 修 复 模 块 林业高分高性能预处理系统功能 林业高分高性能预处理系统 We林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能预处理系统 林业高分高性能
17、预处理系统 林业高分高性能预处理系统 案例2：农作物遥感估产与基础产品生产并行系统?背景：农业作为高分专项的重要应用领域，主要应用于耕 地面积调查、草地和水产资源调查、作物面积测量、作物估 产、农业灾害监测等，是建设现代农业的重要技术支撑。?目标：构建农作物遥感估产与基础产品生产并行系统，充 分利用现有的硬件资源和IT设备，实现在 集群环境中，基于 国产高分系列卫星，进行 十五个农业基础产品 生产、农作物 面积监测，实现农作物长势监测，农作物单产和产量预测等 专题产品的生产。?架构：基于SOA架构，B/S体系结构?中国农科院农业资源与农业区划研究所提供 案例2：农作物遥感估产与基础产品生产并行
18、系统?背景：农业作系统功能列表 农作物遥感估产与基础产品生产并行系统 Web客户端 数据预处理 子系统 数据自动解压 缩 农业基础产品 生产子系统 耕地破碎度、复种指数、作 物物候期、作 物叶面积指数、作物冠层叶绿 素含量、作物 氮含量、作物 水分、作物覆 盖度、农田蒸 发度、净初级 生产力、土壤 水分、土壤有 机质、草地地 上生物量、草 原植被返青期、草原植被盖度 农作物面积 监测子系统 专家知识决策 树作物面积监 测 农作物长势 监测子系统 直接作物长 势模块 单产和产量 预测子系统 遥感指数单产 预测模块 图层管理 地图显示 正射校正 任务列表 图像融合 面向对象图像 农作物面积监 测
19、实时作物长势 监测模块 产量估算模块 功能列表功能 图像镶嵌 过程作物长势 监测模块 一键式批处理 系统功能列表 农作物遥感估产与基础产品生产并行系统 We b 客系统模块构成 登录系统 个人中心 预处理系统 基础产品生产 主页系统 长势监测系统 运行数据库 面积监测系统 单产、产量预测 系统模块构成 登录系统 个人中心 预处理系统 基础产品生产,!,兰 I 臼 还S哗 m OveMew,I忒 m;o e Oi ti I 品 分二已 茹 至1 术全已、未，多光诺相机 伍钦两台品分,!,兰 I 臼 还S 哗 m O v e Me w ,I 忒 m;o系统展示 系统展示 系统展示 系统展示 系统展
20、示 系统展示 案例3：上海市地理信息公共服务平台+增加“影像管理、遥感功能服务”作为升级改造的重要内容?上海市测绘院提供 案例3：上海市地理信息公共服务平台+增加“影像管理、遥感功应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统 案例4：西安市环境遥感监测管理系统?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
21、需环境遥感信息处理。?利用Landsat8卫星影像、高分一号卫星影像、环境一号卫星 影像、商业高分辨率卫星（如 WorldView3等）及地面监测站 实测数据，实现：大气环境监测 生态环境监测?西安市环境宣教信息中心提供 水域环境监测?气溶胶 沙尘暴 尾气排放 工地扬尘地?城市绿地?湿地环境?悬浮物浓度 叶绿素含量 BOD COD 溶解氧 氨氮 案例4：西安市环境遥感监测管理系统?基于S O A 架构，构建B西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 西安市环境遥感监测管理系统-系统展示 谢 谢!谢 谢!
