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  高分辨率遥感卫星技术在交通行业初步建立综合应用体系  
  日期:2016-06-14    来源:  
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  遥感技术具有成本低、范围广、监测宏观和周期持续性强等优点,高分辨率遥感卫星技术是指分辨率达到米级的遥感卫星影像,能够为提取更加细微的交通要素提供良好的基础。交通运输部2012年设立了信息化重大科技项目基于卫星空间技术的交通运输行业应用关键技术研究(以下简称“高分项目”),旨在通过开展高分辨率遥感卫星综合交通应用的总体设计,突破多项关键技术,制定数据、技术、服务规范,构建高分辨率遥感卫星综合交通应用体系并开展示范应用。高分项目共包括三个子项目,分别是 高分综合交通应用服务原型系统关键技术研究及应用示范 基于高分辨率遥感影像的城市群路网监测研究及应用示范 交通运输行业高精度卫星导航技术研究及应用示范。日前,三个子项目均已通过了验收,取得了多项研究成果。

   

  子项目一高分综合交通应用服务原型系统关键技术研究及应用示范

  项目由中交宇科(北京)空间信息技术有限公司承担,主要针对高分遥感在路网规划、路网监控与应急、航运及航道管理和出行服务等方面的应用,制定行业应用标准规范草案,建立综合交通信息服务应用原型系统,开展示范应用,推动遥感在交通领域的产业化应用。

  项目在对交通运输行业高分技术发展状态调研的基础上,分别就基于高分遥感影像的路网信息、路域环境、灾害信息、航道信息等提取开展了相关试验,构建了各种交通遥感对象解译标志库,提出了面向对象分割、SVM分类以及非线性回归等算法,完成了包括多源多尺度的交通时空数据整合技术、基于高分遥感影像的公路基础信息提取与更新关键技术、基于高分遥感影像的交通状态信息提取技术、基于高分遥感影像的道路监测与损毁评估关键技术、基于高分遥感的航道基础信息提取与更新关键技术、基于高分遥感影像的船舶信息提取关键技术等六项关键技术的研究。项目研究完成了综合交通应用示范原型系统框架的搭建、数据库的详细设计、数据库数据入库,搭建了路网规划与可行性分析、路网监控与应用、航道及环境监测和公众出行服务四个子系统,完成原型系统的集成与测试。该系统以交通业务需求为导向,以相关图像算法为基础,以高分辨率卫星遥感影像为输入,生产满足交通运输业务需要的高分交通道路规划、高分交通路网监控与应急、高分航运规划及环境监测和高分交通公众出行服务等专题产品,并通过统一的访问接口向各级用户提供相应的产品和服务。

  项目积极实施依托工程应用,在地质灾害、冰雪灾害监测方面,该项目在新疆交通通信信息中心进行了示范应用,为新疆某段高易发灾害的公路提供长期、动态的宏观监测,及时提供预警信息。在航道监测方面,该项目在南京长江航道局进行了示范应用,为码头、港口等基础设施监测提供更优质的手段,填补了现有电子航道图在航道周边重要建筑、道路信息提取的空白,可为长江航道局岸线的变迁、淤滩的演变提供重要技术支撑。

   

  

  1 新疆交通通信信息中心示范应用现场

   

  

   2 南京长江航道局示范应用现场

   

  子项目二基于高分辨率遥感影像的城市群路网监测研究及应用示范

  项目由中国交通通信信息中心牵头,联合湖南工业大学、中国科学院电子所共同承担。该项目主要针对交通运输行业应用需求,开展了高分遥感数据交通关键信息提取、遥感信息在交通规划、路网监测、出行服务等方面的应用研究,研制了“基于高分辨率遥感影像的城市群路网监测原形系统”,研究成果以深圳、惠州、东莞城市群为对象,在深圳市综合交通运行指挥中心进行应用示范,为示范区域生产458张专题产品,达到了良好的示范效果。

  项目开展了以车辆、道路、桥梁和新建小区为主要内容的交通信息要素提取研究,提出了基于K均值聚类改进型区域生长法的道路目标信息、基于道路骨架线法的道路中桥梁信息、基于SURF特征结合支持向量机(SVM)相结合的车辆信息等提取算法,并在此基础上开展了城市交通状态判别、城市交通小区出行需求展示与分析、城市群交通演变态势分析等多方面的应用研究。

  

  3 基于SURF结合SVM的点状车辆信息提取结果

   

  

  4 基于K均值聚类改进型区域生长法的道路信息提取结果

   

  项目开发了城市群交通遥感应用软件原型系统,该系统集成了遥感数据接收与分发,数据处理与信息提取,数据行业应用和专题产品制作等模块。项目组先后开展了12批次的深圳、东莞、惠州城市群无人机数据采集,并在深圳市综合交通运行指挥中心部署了相关软硬件设备,实现了该区域数据的收集、分发和专题产品制作。项目成果对于促进遥感技术在交通行业应用,尤其是城市群交通路网规划的辅助决策方面,具有重要作用。

   

  

  5 交通遥感应用软件原型系统

   

  6 项目组无人机采集数据现场

   

   

  子项目三交通运输行业高精度卫星导航技术研究及应用示范

  项目由上海市城市建设设计研究总院牵头,联合中国交通通信信息中心、同济大学共同承担。项目完成了基于多种通信方式的差分数据播发技术研究,进行了米级局域差分定位实验,完成了米级船舶位置预报研究,研究了household 算法在GNSS定位中的应用,优化了应用HOG特征描述与E-SVMs算法实现小型船舶识别等多项关键技术的突破,取得了多方面的创新成果。

  CORS实验系统建设及北斗差分协议验证研究中,项目验证了兼容北斗的RTCM协议可以正常接收和解析,利用兼容北斗的RTCM协议进行伪距差分定位,定位精度可以达到亚米级要求,定位数据有效性达到99%

                                    

   

         7 北斗差分协议验证现场

   

  在高精度定位与遥感影像船舶提取校准技术研究方面,项目基于GNSS组合定位方法为AIS系统提供地理坐标,利用船舶与航标提取算法从遥感影像中提取浮动控制点坐标,把图像点坐标和AIS提供的地理坐标组合构成浮动控制点,并基于PRC模型完成影像校正,进而实现影像和矢量地图的匹配和精确叠加,达到船舶导航的目的。同时还通过优化HOG特征描述与E-SVMs算法,提高了遥感影像船舶识别率。该方法不依赖于陆地的现有控制点信息,适合于西部河流两岸特征地物稀少区域的船舶导航应用,提高了内河航道中小船舶安全监控预警能力。

  

  8 高精度定位与遥感影像船舶提取图

   

  项目开发了内河航道监控与预警系统,系统将GPSBDSAIS集成一体、支持VHFFM和数传电台等多种通信方式的高精度终端设备,满足了内河航道监控预警对一体化高精度卫星导航终端的需求。

  

  9 内河航道监测预警系统

   

  此外,项目编制完成了《高精度卫星导航定位增强辅助信息广播系统 1部分:信息数据元》、《高精度卫星导航定位增强辅助信息广播系统 2部分:数据电文格式》、《高精度卫星导航定位增强服务信息广播系统 3部分:基于调频(FM)副载波的差分信息播发技术要求》和《高精度位置信息报告与共享协议》等4个标准。目前,这四个标准已处于报批阶段。项目成果将为实现内河航运过程精细化监控与管理提供有力的技术支撑,对保障内河航运的安全,提高水上综合服务能力有着十分重要意义。

   

   

   

  供稿人:胡凯、刘玲、李迪龙、丁美

                                                 

  
 
 
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