整治“河湖四乱”卫星遥感监管介-智慧水利讲座课件

PIESAT整治“河湖四乱”卫星遥感监管介绍PIESAT整治“河湖四乱”卫星遥感监管介绍1汇报内容01河湖四乱遥感监管02案例介绍汇报内容01河湖四乱遥感监管02案例介绍201PIESAT河湖四乱遥感监管1.1

政策背景1.2

监管对象1.3

技术路线01PIESAT河湖四乱遥感监管3PIESAT1.1

政策背景聚焦管好“盆”和“水”,集中开展“清四乱”行动，推动河长制尽快从“有名”向“有实”转变，加强河湖管理保护，维护河湖健康生命。PIESAT1.1政策背景聚焦管好“盆”和“水”,集中开展4PIESAT1.2

监管对象类别定义标志性地物监测指标乱建是指违法违规建设涉河项目，在河湖管理范围内修建阻碍行洪的建筑物、构筑物等问题河道内建筑物和构筑物建筑物乱采是指在河湖管理范围内非法采砂、取土等活动大型采砂船滩边堆砂场采砂,取土乱占是指围垦湖泊，未依法经省级以上人民政府批准围垦河道，非法侵占水域、滩地，种植阻碍行洪的林木及高秆作物等行为水域内耕地、林木，土堤、矮围等围挡建筑围垦碍洪林木及高杆作物乱堆是指河湖管理范围内乱扔乱堆垃圾，倾倒、填埋、贮存、堆放固体废物，弃置、堆放阻碍行洪的物体等现象河湖内和附近固体废物堆放和贮存垃圾PIESAT1.2监管对象类别定义标志性地物监测指标是指围5主要收集项目基础资料和影像数据资料，项目基础资料包括土地利用资料、行政区划界线、河湖确权资料，影像数据包括高分遥感影像、Landsat8影像、DEM数据。对高分遥感影像及Landsat

8影像数据进行预处理。河湖“四乱”标志性地物解译、非正规垃圾堆放点解译、毁林开荒解译；土地利用解译、植被覆盖度计算、坡度计算。对解译的河湖“四乱”成果、非正规垃圾堆放点成果进行抽取部分成果进行外业复核。利用土地利用、植被覆盖度、坡度信息计算土壤侵蚀强度等级分布及水土流失面积统计分析；制作专题图：河湖“四乱”专题图、垃圾专题图、毁林开荒专题图、植被覆盖度专题图、土壤侵蚀强度专题图；对河湖“四乱”、垃圾、毁林开荒结果进行统计分析。编写报告。PIESAT1.3

技术路线主要收集项目基础资料和影像数据资料，项目基础资料包括土地利用6影像处理采用我公司的自主开发PIE

Ortho

软件进行流程化生产，生成DOM（数字正射）成果影像，并进行拼接匀色。遥感影像处理流程图PIESAT1.3

技术路线—遥感影像预处理影像处理采用我公司的自主开发PIEOrtho软件进行流程7PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取提取流程采用人机交互解译识别方法，利用高分影像，开展河湖“四乱”标志性地物解译、非正规垃圾堆放点、毁林开荒和土地利用的解译，及各类对象的解译和属性录入工作。制作各解译对象解译标志；建立监管区域河湖“四乱”、非正规垃圾堆放、毁林开荒对象矢量文件，建立属性字段；参考解译标志，利用遥感或GIS等相关软件通过人机交互勾绘对象图斑，并填写属性信息对图斑勾绘成果进行检查审核，质检通过后方可提交。PIESAT1.3技术路线—专题信息提取提取流程8PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取高分影像测试数据检测数据样本库集合样本训练样本测试检测结果目标检测精度评估河道管理范围核心技术：AI自动提取技术深度学习算法利用一个地区的遥感影像判断精度，是否需扩充样本库PIESAT1.3技术路线—专题信息提取高分影像测试数据检9PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取技术运用深度学习技术进行河湖四乱监测相关的水体、网箱、采砂、垃圾、临河建筑的智能识别。其中水体、采砂场、大棚分别运用语义分割模型，临河建筑、网箱养殖、垃圾采用目标检测模型。而后结合人工目视解译，将大大提升监测对象解译效率PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取技术10PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取——违建识别利用多尺度识别，对河道范围内大于60m2的建筑物进行识别。样本库PIE-AI模块CNN

多尺度检测自动识别GF遥感影像数据，违建识别方法分析通过高分2m影像构建多尺度建筑样本，选用多尺度模型进行训练实现建筑的快速精准化提取。PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取——违11PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取—河道采砂、取土的识别利用卷积神经网络，对疑似采砂、取土场进行识别。PIE-AI模块GF遥感影像数据采砂识别方法分析采集采砂、取土样本，采用语义分割的方法，对采砂、取土的进行有效及时分析，识别。采砂、取土样本U-Net网络训练有采砂船，确定为采砂无采砂船，确定为疑似采砂非采砂PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取—河道12精度、效率以及训练样本量对精度影响分析对象样本量准确率建筑60075.8%120082.3%200085%采砂、取土35061.2%1200正在采集样本2000—人工+机器 建筑：效率提升8倍 采砂：效率提升4倍对象识别方式准确率耗时/2000km2机器配置要求建筑人工100%8h/县普通机器机器自动82%20minGTX1080TI+I7+16G机器+人工—60min—采砂、取土人工100%4h普通机器机器自动61%15minGTX1080TI+I7+16G机器+人工—60min—PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取精度、效率以及训练样本量对精度影响分析对象样本量准确率60013按照项目外业要求，分小组进行无人机拍摄；选取河湖“四乱”河湖岸线30米内的图斑，以及对图斑存疑点随机抽选部分点，进行外业复核；根据外业结果进行内业整理：删除误判的图斑；将乱建中多个建设项目归为一个图斑的进行拆分；并新增图斑编号，记录属性表。外业复核技术路线PIESAT1.3

技术路线—外业复核按照项目外业要求，分小组进行无人机拍摄；外业复核技术路线PI1402案例介绍2.1 牡丹江穆棱市遥感监测项目2.2 内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目2.3 南京高淳区智能遥感监管服务平台PIESAT02案例介绍2.2 内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目PIES15PIESAT任务监测频次河湖四乱遥感监测一年两期非正规垃圾堆放点监测一年两期毁林开荒遥感监测范围穆棱市穆棱河莲河村至奋斗水库莲河村至奋斗水库2300km2范围内莲河村至奋斗水库2300km2范围内一年两期水土流失遥感监测310km2范围内主要内容河湖管理范围内乱占、乱采、乱堆、乱建的遥感监测非正规垃圾堆放点的解译，包括位置、面积信息。毁林开荒解译，包括位置、面积信息。监测范围内土地利用、植被覆盖度、土壤侵蚀强度监测一年两期2.1 穆棱市遥感监测项目项目任务PIESAT任务监测频次河湖四乱遥感监测一年两期非正规垃圾堆16名称第一期第二期空间分辨率用途来源DEM30米提取坡度信息地理国情监测云平台Landsat

82019年4月19日2019年10月12日30米提取植被覆盖度信息美国

USGS

官网高分影像2019年4月-5月2019年9月22日2/0.8米提取河湖“四乱”、毁林开荒、垃圾堆放、土地利用信息中国资源卫星应用中心名称用途二调土地利用矢量文件用于毁林开荒解译的本底数据，土地利用解译的参考数据行政区划资料作为解译位置信息参考穆棱市河湖管理范围《黑龙江省穆棱河干流河道采用于河湖“四乱”解译范围确砂规划报告》《穆棱河采砂规划图集》定，采砂区域的确定《黑龙江省穆棱河岸线保护与利用规划》项目基础资料项目影像数据资料PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目资料收集名称第一期第二期空间分辨率用途来源DEM30米提取坡度信息17标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明乱建02建筑物形状多为长方形，颜色蓝色、红色或白色，包含内部硬化场地。经度：130.267055纬度：44.452389拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇振兴村乱建03大棚形状比较规则整齐排列的黑色、灰黑色的矩形状。经度：130.260927纬度：44.462879拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇嶺前村PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目解译标志成果标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明PIESAT18标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明乱采01采砂形状不规则，影像颜色较亮，土地存在扰动。经度：130.42430纬度：44.720911拍照时间：2019年9月11日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市下城子镇北安村乱采02采砂形状不规则，影像颜色较亮，土地存在扰动。经度：130.26198纬度：44.46412拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇嶺前村PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目解译标志成果通过外业调研，共制作解译标志10套，其中乱建5套，乱采2套，乱堆1套，乱占2套。标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明PIESAT19PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目复核成果共复核图斑76处，复核记录表76张，拍摄照片202张。PIESATPIESAT2.1穆棱市遥感监测项目复核成果20PIESATPIESAT2.2

内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目监测系统PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测21岸线及水域面积变化分析河道摆幅变化分析河道弯曲系数PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目历史河湖岸线成果岸线及水域面积变化分析河道摆幅变化分析河道弯曲系数PIESA22岱海岸线矢量图达里湖岸线矢量图近两年河湖岸线成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目岱海岸线矢量图达里湖岸线矢量图近两年河湖岸线成果PIESAT23在近两年间，由于黄河、辽河、嫩江等多数河湖已经具有完备的堤防，额尔古纳河和黑河以及居延海等，由于地处偏远，受人为影响较小，这两年间堤防长度发生明显变化。河流/湖泊岸线长度（km)左岸（km)右岸（km)额尔古纳河233.31058.29嫩江813.26辽河710.62671.04黄河702.88789.05黑河216.48225.08呼伦湖334.57达里湖76.23黄旗海47.44岱海30.88乌梁素海133.42东居延海49.28西居延海183.14近两年河湖岸线成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目在近两年间，由于黄河、辽河、嫩江等多数河湖已经具有完备的堤防24疑似采砂场疑似采砂场采砂场个数统计表采砂场分布图（黄河）采砂建筑垃圾监测成果-采砂PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目疑似采砂场疑似采砂场采砂场个数统计表采砂场分布图（黄河）采砂25建筑物建筑物建筑个数统计表建筑分布图（黄河）采砂建筑垃圾监测成果-建筑PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目建筑物建筑物建筑个数统计表建筑分布图（黄河）采砂建筑垃圾监测26疑似垃圾堆场疑似垃圾堆场垃圾堆个数统计表垃圾堆分布图（黄河）采砂建筑垃圾监测成果-垃圾PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目疑似垃圾堆场疑似垃圾堆场垃圾堆个数统计表垃圾堆分布图（黄河）27根据监测统计结果显示，主要在黄河两岸和辽河两岸，采砂、建筑、垃圾较多，且相对集中。在额尔古纳河、嫩江附近，人口较少，采砂建筑垃圾较少。且近两年来，变化不大。采砂建筑垃圾监测成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目根据监测统计结果显示，主要在黄河两岸和辽河两岸，采砂、建筑、28黄河垃圾分布图黄河建筑分布图黄河采砂分布图采砂建筑垃圾监测成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目黄河垃圾分布图黄河建筑分布图黄河采砂分布图采砂建筑垃圾监测成29乌梁素海采砂分布图乌梁素海建筑分布图乌梁素海垃圾分布图采砂建筑垃圾监测成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目乌梁素海采砂分布图乌梁素海建筑分布图乌梁素海垃圾分布图采砂建30PIESATPIESAT2.3

南京高淳区智能遥感监管服务平台智能遥感监管服务平台PIESATPIESAT2.3南京高淳区智能遥感监管服务平312.3

南京高淳区智能遥感监管服务平台智能遥感监管服务平台PIESAT2.3

南京高淳区智能遥感监管服务平台2.3南京高淳区智能遥感监管服务平台智能遥感监管服务平台P32PIESAT整治“河湖四乱”卫星遥感监管介绍PIESAT整治“河湖四乱”卫星遥感监管介绍33汇报内容01河湖四乱遥感监管02案例介绍汇报内容01河湖四乱遥感监管02案例介绍3401PIESAT河湖四乱遥感监管1.1

政策背景1.2

监管对象1.3

技术路线01PIESAT河湖四乱遥感监管35PIESAT1.1

政策背景聚焦管好“盆”和“水”,集中开展“清四乱”行动，推动河长制尽快从“有名”向“有实”转变，加强河湖管理保护，维护河湖健康生命。PIESAT1.1政策背景聚焦管好“盆”和“水”,集中开展36PIESAT1.2

监管对象类别定义标志性地物监测指标乱建是指违法违规建设涉河项目，在河湖管理范围内修建阻碍行洪的建筑物、构筑物等问题河道内建筑物和构筑物建筑物乱采是指在河湖管理范围内非法采砂、取土等活动大型采砂船滩边堆砂场采砂,取土乱占是指围垦湖泊，未依法经省级以上人民政府批准围垦河道，非法侵占水域、滩地，种植阻碍行洪的林木及高秆作物等行为水域内耕地、林木，土堤、矮围等围挡建筑围垦碍洪林木及高杆作物乱堆是指河湖管理范围内乱扔乱堆垃圾，倾倒、填埋、贮存、堆放固体废物，弃置、堆放阻碍行洪的物体等现象河湖内和附近固体废物堆放和贮存垃圾PIESAT1.2监管对象类别定义标志性地物监测指标是指围37主要收集项目基础资料和影像数据资料，项目基础资料包括土地利用资料、行政区划界线、河湖确权资料，影像数据包括高分遥感影像、Landsat8影像、DEM数据。对高分遥感影像及Landsat

8影像数据进行预处理。河湖“四乱”标志性地物解译、非正规垃圾堆放点解译、毁林开荒解译；土地利用解译、植被覆盖度计算、坡度计算。对解译的河湖“四乱”成果、非正规垃圾堆放点成果进行抽取部分成果进行外业复核。利用土地利用、植被覆盖度、坡度信息计算土壤侵蚀强度等级分布及水土流失面积统计分析；制作专题图：河湖“四乱”专题图、垃圾专题图、毁林开荒专题图、植被覆盖度专题图、土壤侵蚀强度专题图；对河湖“四乱”、垃圾、毁林开荒结果进行统计分析。编写报告。PIESAT1.3

技术路线主要收集项目基础资料和影像数据资料，项目基础资料包括土地利用38影像处理采用我公司的自主开发PIE

Ortho

软件进行流程化生产，生成DOM（数字正射）成果影像，并进行拼接匀色。遥感影像处理流程图PIESAT1.3

技术路线—遥感影像预处理影像处理采用我公司的自主开发PIEOrtho软件进行流程39PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取提取流程采用人机交互解译识别方法，利用高分影像，开展河湖“四乱”标志性地物解译、非正规垃圾堆放点、毁林开荒和土地利用的解译，及各类对象的解译和属性录入工作。制作各解译对象解译标志；建立监管区域河湖“四乱”、非正规垃圾堆放、毁林开荒对象矢量文件，建立属性字段；参考解译标志，利用遥感或GIS等相关软件通过人机交互勾绘对象图斑，并填写属性信息对图斑勾绘成果进行检查审核，质检通过后方可提交。PIESAT1.3技术路线—专题信息提取提取流程40PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取高分影像测试数据检测数据样本库集合样本训练样本测试检测结果目标检测精度评估河道管理范围核心技术：AI自动提取技术深度学习算法利用一个地区的遥感影像判断精度，是否需扩充样本库PIESAT1.3技术路线—专题信息提取高分影像测试数据检41PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取技术运用深度学习技术进行河湖四乱监测相关的水体、网箱、采砂、垃圾、临河建筑的智能识别。其中水体、采砂场、大棚分别运用语义分割模型，临河建筑、网箱养殖、垃圾采用目标检测模型。而后结合人工目视解译，将大大提升监测对象解译效率PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取技术42PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取——违建识别利用多尺度识别，对河道范围内大于60m2的建筑物进行识别。样本库PIE-AI模块CNN

多尺度检测自动识别GF遥感影像数据，违建识别方法分析通过高分2m影像构建多尺度建筑样本，选用多尺度模型进行训练实现建筑的快速精准化提取。PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取——违43PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取AI自动提取—河道采砂、取土的识别利用卷积神经网络，对疑似采砂、取土场进行识别。PIE-AI模块GF遥感影像数据采砂识别方法分析采集采砂、取土样本，采用语义分割的方法，对采砂、取土的进行有效及时分析，识别。采砂、取土样本U-Net网络训练有采砂船，确定为采砂无采砂船，确定为疑似采砂非采砂PIESAT1.3技术路线—专题信息提取AI自动提取—河道44精度、效率以及训练样本量对精度影响分析对象样本量准确率建筑60075.8%120082.3%200085%采砂、取土35061.2%1200正在采集样本2000—人工+机器 建筑：效率提升8倍 采砂：效率提升4倍对象识别方式准确率耗时/2000km2机器配置要求建筑人工100%8h/县普通机器机器自动82%20minGTX1080TI+I7+16G机器+人工—60min—采砂、取土人工100%4h普通机器机器自动61%15minGTX1080TI+I7+16G机器+人工—60min—PIESAT1.3

技术路线—专题信息提取精度、效率以及训练样本量对精度影响分析对象样本量准确率60045按照项目外业要求，分小组进行无人机拍摄；选取河湖“四乱”河湖岸线30米内的图斑，以及对图斑存疑点随机抽选部分点，进行外业复核；根据外业结果进行内业整理：删除误判的图斑；将乱建中多个建设项目归为一个图斑的进行拆分；并新增图斑编号，记录属性表。外业复核技术路线PIESAT1.3

技术路线—外业复核按照项目外业要求，分小组进行无人机拍摄；外业复核技术路线PI4602案例介绍2.1 牡丹江穆棱市遥感监测项目2.2 内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目2.3 南京高淳区智能遥感监管服务平台PIESAT02案例介绍2.2 内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目PIES47PIESAT任务监测频次河湖四乱遥感监测一年两期非正规垃圾堆放点监测一年两期毁林开荒遥感监测范围穆棱市穆棱河莲河村至奋斗水库莲河村至奋斗水库2300km2范围内莲河村至奋斗水库2300km2范围内一年两期水土流失遥感监测310km2范围内主要内容河湖管理范围内乱占、乱采、乱堆、乱建的遥感监测非正规垃圾堆放点的解译，包括位置、面积信息。毁林开荒解译，包括位置、面积信息。监测范围内土地利用、植被覆盖度、土壤侵蚀强度监测一年两期2.1 穆棱市遥感监测项目项目任务PIESAT任务监测频次河湖四乱遥感监测一年两期非正规垃圾堆48名称第一期第二期空间分辨率用途来源DEM30米提取坡度信息地理国情监测云平台Landsat

82019年4月19日2019年10月12日30米提取植被覆盖度信息美国

USGS

官网高分影像2019年4月-5月2019年9月22日2/0.8米提取河湖“四乱”、毁林开荒、垃圾堆放、土地利用信息中国资源卫星应用中心名称用途二调土地利用矢量文件用于毁林开荒解译的本底数据，土地利用解译的参考数据行政区划资料作为解译位置信息参考穆棱市河湖管理范围《黑龙江省穆棱河干流河道采用于河湖“四乱”解译范围确砂规划报告》《穆棱河采砂规划图集》定，采砂区域的确定《黑龙江省穆棱河岸线保护与利用规划》项目基础资料项目影像数据资料PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目资料收集名称第一期第二期空间分辨率用途来源DEM30米提取坡度信息49标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明乱建02建筑物形状多为长方形，颜色蓝色、红色或白色，包含内部硬化场地。经度：130.267055纬度：44.452389拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇振兴村乱建03大棚形状比较规则整齐排列的黑色、灰黑色的矩形状。经度：130.260927纬度：44.462879拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇嶺前村PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目解译标志成果标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明PIESAT50标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明乱采01采砂形状不规则，影像颜色较亮，土地存在扰动。经度：130.42430纬度：44.720911拍照时间：2019年9月11日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市下城子镇北安村乱采02采砂形状不规则，影像颜色较亮，土地存在扰动。经度：130.26198纬度：44.46412拍照时间：2019年9月10日地点：黑龙江省牡丹江市穆棱市穆棱镇嶺前村PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目解译标志成果通过外业调研，共制作解译标志10套，其中乱建5套，乱采2套，乱堆1套，乱占2套。标志编号四乱类型影像特征影像航拍取景照片说明PIESAT51PIESATPIESAT2.1

穆棱市遥感监测项目复核成果共复核图斑76处，复核记录表76张，拍摄照片202张。PIESATPIESAT2.1穆棱市遥感监测项目复核成果52PIESATPIESAT2.2

内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目监测系统PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测53岸线及水域面积变化分析河道摆幅变化分析河道弯曲系数PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目历史河湖岸线成果岸线及水域面积变化分析河道摆幅变化分析河道弯曲系数PIESA54岱海岸线矢量图达里湖岸线矢量图近两年河湖岸线成果PIESATPIESAT2.2内蒙古自治区河流湖泊遥感监测项目岱海岸线矢量图达里湖岸线矢量图近两年河湖岸线成果PIESAT55在近两年间，由于黄河、辽河、嫩江等多数河湖已经具有完备的堤防，额尔古纳河和黑河以及居延海等，由于地处偏远，受人为影响较小，这两年间堤防长度