基于多源遥感数据的船只动态监测解决方案.docx

地理国情监测云平台http://www.dsac.cn北京数字空间科技有限公司http://www.dview.com.cn基于多源遥感数据的船只动态监测解决方案1.监测方法为了快速准确地提取船只目标，船只监测方法采取由粗到精的策略，首先从大幅图像中快速提取出候选区域，利用反映舰船目标的最为明显且计算量小的一些特征，确定出舰船目标可能存在的区域;然后再利用精细特征对候选区域进一步确认分析，找出真实的舰船目标。以钓鱼岛(黄岩岛)为例，以中低分影像为基础，同时结合高分影像，建立本地数据库，对海岛周边进行周期性动态监测，一旦发现海岛周边出现可疑目标，则立即查询符合该位置、时间要求的高分卫星影像，对海岛周边的船只进行有效辨识。同时，尽可能收集有效数据源，鉴别出船只的功能类型。图1船只监测组成框架图1.1遥感监测方法遥感可从多波段、多时相和全天候角度获得全球观测数据，这在海洋监测领域是其他任何方法技术无可替代的。鉴于当前多源遥感技术快速发展，从千米到亚米级级遥感数据源的不断出现，对于海域船只变化监测成为了现实。为了快速与高效的准确把握船只信息，分别采用不同的遥感数据源，采用多尺度遥感监测方法、静态遥感图像分析方法和动态遥感图像分析方法。1.1.1多尺度遥感监测方法目前基于卫星的船只监测技术和方法能对海面船只、船尾迹成像，获取船只的信息。随着国际遥感事业的发展，特别是近几年我国遥感事业的发展，中低分数据的免费获取成为可能，同时不同的数据源和重访周期加大了每一天数据源获取的可能，利用多源的中低分数据可实现定量遥感监测，反演出监测区域的海面温度、反照率等信息，为海岛船只的监测实现效率与经济最大化;此外，微波遥感技术也迅速发展，微波遥感技术具有全天时、全天候的工作能力，不受云、雨、雾的影响，并可在夜间工作，这使得微波遥感在海洋观测领域有着特殊、广泛的应用。在海域监测中，以区域尺度、局地、单位和功能四个尺度实现船只的监测。区域尺度海洋船只监测主要以国家环境卫星、中巴卫星遥感数据源为主，中低分辨率影像可实现区域网格化，提高实现预警能力，同时国际中低分辨率卫星影像其最大的优点是更新周期较快，可实现时间分辨率的互补过多星复合监测的手段，可实现最短3-12小时一次的动态监测。在确定可疑目标物存在的同时，为了排除云遮挡、海浪等一些外界条件对影像辨识的影响，在局地尺度上辨析目标物是否存在。在完全确定船只存在的同时，利用高分辨率影像，结合监测分析系统，以单位尺度去辨析船只的数量。在辨析船只数量的基础上，利用高分影像(雷达数据、航片)通过船只纹理轮廓特征辨识船只的种类，尽可能利用中国雷达海域监测系统(船只唯一频率标示)与亚米及航片或相关影像共同结合辨析船只籍贯，提高辨识的准确性。图2海洋岛屿船只监测遥感方法思路设计1.1.2静态遥感图象分析法是以某一固定时相的遥感影像为基础，采用通过对图象实施波段组合、变换增强处理，结合定量遥感反演(海域温度、反照率等指标)，确定可疑目标范围、位置、船只类型等信息。1.1.3动态遥感图象分析法在确定海域船只目标的同时，最大限度的获取该区域范围影像产品，实现多源、多时序的海域船只监测，确保对海岛周边进行周期性动态监测。2.技术路线中低分辨率卫星图像具有覆盖范围广、观测周期短等优点，数据量相对较小，而高分辨率图像中目标清晰细节丰富，但数据量庞大，直接从高分辨率图像中检测目标耗时相当多，且易受其他目标复杂背景的干扰，因此从中低分辨率遥感图像着手进行舰船检测，进而引导高分辨率图像的舰船识别，是实现大范围区域内舰船目标快速普查与舰船目标区域重点详查的有效途径。根据海域岛屿船只监测实际要求，整个技术过程由4部分组成：投影设计和控制数据层的建立，遥感数据和地形图等信息源数据的处理，定量遥感反演，船只定性与定量分析。图3海域岛屿动态监测总体技术路线2.1数学基础2.1.1地图投影设计为了便于检索、查询和管理区域空间数据库各层面的数据，需要同一的坐标系和地图投影。在此方案中采用的坐标系为北京1954坐标，地图投影为6度带高斯-克吕格横轴等角切圆柱投影。具体参数设计如下:坐标系：北京1954坐标投影：6度带高斯-克吕横轴等角切圆柱投影中央经线：6°*X-3°(X为带号)坐标原点：位于赤道与中央经线的交点X轴偏移：500000+X*1000000Y轴偏移：0椭球：Krasovskya=6378245.0000b=6356863.0188扁率倒数=298.3投影比例尺1∶1(即为实际大地坐标)单位：米2.1.2一级控制点设计一级控制点包括经纬度控制点和方里网控制点。经纬度控制点按1：5万国家基础地形图分幅标准进行设计。图4海域1:5万控制网设计图5方里网控制点分布图2.1.3二级控制图层的设计在1:5万控制网设计的同时，对监测区域的高分遥感影像及其它栅