遥感技术在水利行业中的应用

遥感技术在水利行业中的应用遥感数据资源新特点

水利行业遥感新应用

中科山水遥感新服务

目录

C O N T E N T S PART1遥感数据资源新特点遥感-遥远的感知从太空看地球不接触或者接触不到，利用传感器记录目标反射或者发射出来的信息对遥感的一些片面认识卫星资源以国外的为主遥感数据的时空分辨相对不足遥感影像受天气影响较大遥感数据使用价格较为昂贵我国航天遥感“三大战役”国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025年）高分辨率对地观测系统重大专项全球综合地球观测系统（GEOSS）我国遥感事业发展过程中新的“三大战役”，为我国遥感事业的发展提供了新的机遇，

使我国遥感事业进入了快速发展的新时期，迎来了遥感数据资源的新特点。新特点-国产卫星资源丰富2005年10月1999年10月中巴资源01星“北京一号”2008年9月环境减灾小卫星星座2+1颗小卫星自然灾害生态破坏环境污染大范围、全天候、全天时动态监测在轨高分辨率对地观测卫星数十颗初步建成全球覆盖与实时动态观测能力的高分辨率对地观测卫星系统高空间（优于10m）高时间（<1天）高波谱分辨率（5-10nm）气象卫星海洋卫星资源卫星环境减灾卫星高分系列卫星测绘卫星系列农业、林业、水利、地质矿产、能源、土地、海洋、环保、测绘、城乡规划、灾害监测等众多领域提供不同层次服务2012年发射首颗高分立体测图卫星“资源三号”1:5万立体测图及更大比例尺基础地理信息产品的生产和更新国土资源调查与监测防灾减灾农林水利生态环境城市规划与建设交通、国家重大工程等领域的应用提供服务高分辨率对地观测卫星系列2020年2003年10月中巴资源02星19.5米+2.36米小卫星国土资源调查土地利用监测城市建设规划环境及灾害监测农业林业管理重大工程监测32米30米2.1米+5.8米新特点-从单一卫星到组合星座进入21世纪以来，以高分卫星遥感系统为全球基准，综合小卫星星座、超高分无人机系统、地面传感网络等天地一体化的全球观测运行平台正在构筑形成，立体观测、实时感知、时空协同的新型遥感实现对地球表层的全方位观测。1999.09IKONOS(0.8-1m)2001.10QuickBird(0.61m)2008.9

2009.10WorldView-2(0.41m)GeoEye-1(0.41m)2011.12Pleiades-1

A(0.5m)2014中WorldView-3(0.5m)中巴资源卫星-02B

(全色2.36米)2007.9资源3号卫星(全色2.1米，立体观测)2012.1高分系列卫星(米级分辨率、宽视场、凝视)2013.4 GF-2

(0.8m)国家高分辨率卫星对地观测系统预计到2020年前，“吉林”系列小卫星将有60颗在轨卫星，2030年达到138颗。小卫星星座新特点-更高时空分辨率010203010203分辨率不断提高高分二号的发射更标志着我国卫星空间分辨率已进入亚米级时代。全天候监测能力的提高高分三号卫星是我国第一颗民用合成孔径雷达卫星，实现全天候实时对地观测。历史数据积累能力的提高积累了自2010年以来的遥感数据资源，满足了不同时间遥感影像数据对比分析及长序列数据演变分析的需求。PART2水利行业遥感新应用我国的水问题水多水少水脏水土流失水利行业传统遥感应用受遥感影像数据时空分辨率的限制，主要用于大尺度的应用分析，如土壤墒情、灾情评估本底库、水环境调查等。结合遥感数据资源的新特点，水利行业遥感应用的新特点突出表现在分析对象在时空上更为精细化，如水土保持“天地一体化”，河湖岸线管理疑似违建监测等。遥感数据在水利行业应用水利遥感应用水土保持前时相前时相后时相后时相“天地一体化”监控示例水利遥感应用水土保持遥感影像扰动图斑防治责任范围测距仪打印机平板调查表格及其他资料移动采集设备作业法案例水利遥感应用灌区管理PLAC已突破了基于深度学习的规模化地块提取技术，有能力在短时间内完成广西全域的亚米级影像精细地块一张图生产。通过IPM有效像元合成技术，有能力以月甚至旬为周期进行全域地块监测和类别提取。通过PLAC时序分析技术，对每一地块内作物类别进行精准识别，形成种植结构，进而进行估产精算。PLAC-DLP耕地地块生产线IPM-Merge有效数据生产线PLAC-AgriTS作物类别提取生产线水利遥感应用灌区管理历史影像数据2016043020170126变化检测结果水利遥感应用水资源管理2016年7月25日东湖2016年7月25日汤逊湖湖泊水体面积监测（季度/月份）中分/高分遥感 水文观测数据/激影像 光雷达测距、 湖库底地形数据ICESat水体自适应提取 湖库水位 湖库底DEM动态湖库水面边界 动态湖库水位空间插值栅格湖库动态库容遥感估算水利遥感应用水资源管理湖泊水体面积监测（季度/月份）水利遥感应用防汛抗旱遥感大数据+

洪水灾害监测2017年夏季，南方洪水汛情较为严重。通过高分卫星影像的前后对比变化图，可以明显看到长江流域湖北段相关水域水量急剧增大，并在沿岸形成了大范围洪涝淹没区，对受灾区域造成了严重的损失。利用遥感技术监测，可为防汛指挥和灾后损失评估提供重要依据。灾前4月22日灾后7月3日水利遥感应用防汛抗旱遥感大数据+

台风灾害监测今年13号台风“天鸽”于8月23日12时50分前后再珠海南部沿海登陆，带来狂风骤雨，给珠海地区带来了严重的破坏和损失。利用遥感技术监测，结合灾前、灾后影像，为灾后损失评估提供重要依据。灾前（高分一号2月15日）灾后（高分二号0.8米8月26日）水利遥感应用 基础影像数据基于国产卫星数据的米级真彩色全国镶嵌影像（1-2次/年更新）水利遥感应用基础影像数据水利遥感应用基础影像数据ZY3

DSM5米、ZY3

DSM15米、SRTM30产品比较SRTM30mZY3

DSM15mZY3

DSM5mZY3

DOM水利遥感应用宣传教育三峡水电

资源三号影像2米分辨率水利遥感应用宣传教育水利遥感应用技术发展水利高分专项主要技术成果水利遥感应用技术发展IPM

–Image

Processing

Machine,自动化遥感数据处理机信息提取有效数据辐射处理几何校正数据制造4.0亚米正射生产线系列按需定制有效合成影像生产线中分正射生产线系列米级正射生产线系列张祖勋院士团队核心技术历时3年潜心打造流程清晰 过程可控 质量可查水利遥感应用技术发展关键技术基于深度学习技术的基础地块数据提取效率对比深度学习提取计算机自动提取：2小时人工检查修改：60Km²/天预计20人日4人，5天即可完成人工目视提取人工目视解译：3Km²/天预计408人日4人，四个月完成影像影像边缘图计算矢量

地块计算勾画样本模型训练深度学习框架基于深度学习技术的基础地块智能提取水利遥感应用市场分析基于“全国水利信息化发展‘十三五’规划”确定的“8121”四类12项水利信息化重点工程和当前“河长制”热点话题，分析遥感技术可应用的领域：防汛抗旱旱情预警与工程监视：开展基于遥感数据的旱情监视水资源管理三大监控体系完善：开展基于遥感数据的水功能区水质监测应急监测能力建设：开展基于遥感数据的水质应急监测重要流域水资源监控体系建设：开展基于遥感数据的重要流域饮用水源地、河流交汇点水质监测水利遥感应用市场分析水土保持水土保持预防监督管理系统完善：开展基于遥感数据的“天地一体化”监控国家重点治理工程项目管理系统完善：开展基于遥感数据的治理“图斑精细化”管理水土保持监测评价系统完善：开展基于遥感数据的水土保持监测灌区管理信息采集传输：采用遥感、遥测实现灌区墒情、灌溉面积、种植结构等信息的动态监测水利工程管理河湖水域岸线登记管理：基于遥感数据实现疑似涉河工程或违章建筑的动态监测水利大数据分析与应用示范工程水利设施和水资源天地网一体化监测：开展遥感水信息数据提取，建成水信息遥感数据产品数据集，主要指地表水体数据水利遥感应用市场分析支撑保障体系信息安全体系技术标准管理规范统一安全管理统一安全防护统一安全策略统一数据目录统一基础数据统一应用共享河长制办公室运营指挥中心河湖综合信息门户河湖移动应用门户河湖社会参与微信门户河湖管理业务应用门户河长管理机制信息 河长日常办公管理 河长监督考核管理核心河长联席会议管理 专项治理任务管理 河长大数据分析 业务应用专业模型与方法河湖管理专题数据中心统一登录平台 共享交换平台 空间支撑平台 数据库管理平台 应用公共中间件与统一资源服务 支撑河长基础信息库数据目录库 基础数据库 应用共享库河长日常工作库数据资源河长治理任务库统一数据模型 河湖管理一张图应用专题数据库基础硬件设施服务器 存储虚拟化 网络环境 安全设备 移动终端设备河湖管理监测体系水质监测 水情监测 取用水监测 视频监测遥测监测 GPS定位 河湖巡查 群众举报河长制核心业务分析协调监督监督对象监督手段下级 业务 具体 行政河长 部门 河流 监督技术监督遥感技术支持水利遥感应用市场分析侵占河道围垦湖泊非法采砂破坏航道……水域动态监测遥感图像解析对比PART3中科山水遥感新服务水利信息化技术快速发展时期逐步壮大2009-2011水利信息化技术研究与探索期2004-2008起步阶段2012-2013业务扩张面向水利应用单位业务应用及推广期团队成长为深谙水利信息化业务、空间信息技术、IT实施、和项目管理的高水平团队形成体系2014-2016水利信息化技术整合与深化，流域智能化管理等宁夏水利数据中心、山洪灾害、防汛抗旱、水普成果应用等。全国、流域、省级三维电子沙盘。北京市防汛抗旱、河流生态、南水北调、广东三防二期、第一次全国水利普查等。全国山洪灾害、水资源管理为主。大沽河、河流生态、海南水普、中小河流等。发展历程若干支撑平台技术：三维可视化技术、共享平台技术等模型技术体系数据技术体系物理世界中水系统的各个要素之间的相互关系在底层的数据组织层面得以全面、准确地描述，从而极大地支撑了应用层面对问题分析与决策支持的需求，并且显著提升了应对应用需求变化的效率强大的核心技术完整的行业业务解决方案水利数据调查与分析挖掘水利数据中心建设城市防汛应急河长制管理软件水利工程监测与智能管理防汛抗旱决策支持平台智能水电站（虚拟现实）山洪灾害监测预警河湖生态管理水资源监控与管理三维电子沙盘水情监测与预报水情

洪水风险图绘制与管理数字流域智慧流域防汛抗旱数据模型、数据管理、数据中心城市防汛应急全国山洪灾害防治县级非工程措施建设项目管理系统全国山洪灾害防治网站建设山洪灾害预警系统数据库国家标准设计广东省三防指挥系统二期工程决策支持业务应用系统北京市城市防洪预案系统大连市防汛抗旱指挥系统雨、水、工情系统大连市防汛应急值守系统丹东市鸭绿江防汛调度系统黑龙江防汛决策支持系统中城市防洪系统长江、贛江流域实时洪水预报调度系统松花江流域洪水管理系统郁江防洪调度决策支持系统松花江流域防汛会商信息服务系统安庆城市防洪及堤防管理信息系统黄河凌汛监测系统台风信息管理和评估系统丰富的行业经验水资源山洪灾害七大流域及山东、宁夏、河北三维电子江河系统广东省三维电子沙盘宁夏自治区三维电子江河系统广西自治区三维电子沙盘北京市防汛预警三维地理信息系统省级山洪三维系统开发（河北）大柳树水利枢纽三维电子沙盘展示系统飞来峡水库动库容调洪三维决策支持系统南瑞集团防汛决策支持系统GIS组件及三维仿真系统软件南水北调中线工程电子渠道管理软件黑河流域三维虚拟仿真系统黄河流域下游三维虚拟实景系统防汛三维电子沙