高分辨率卫星遥感影像数据应用研究

高分辨率卫星遥感影像数据应用研究

张永欣

辽宁省自然资源卫星应用技木中心  辽宁省沈阳市  110031

【摘要】随着卫星遥感技术的不断发展，高分辨率卫星遥感影像数据的应用研究也变得越来越重要。本研究旨在探讨高分辨率的卫星遥感影像数据在各个领域的应用。高分辨率的卫星遥感影像数据在土地利用和地表覆盖监测方面具有重要作用。这些数据能够提供更精确的地表信息，帮助我们更好地理解和监测土地利用和地表覆盖的变化。高分辨率的卫星遥感影像数据在城市规划和交通管理方面也有广泛的应用。这些数据可以提供城市建设和交通规划所需的详细地理信息，帮助决策者更好地规划城市发展和交通网络。高分辨率的卫星遥感影像数据在土地利用、环境监测、资源管理、农业和粮食安全以及城市规划等领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断进步和数据的不断更新，我们相信这些数据在未来将为各个领域的研究和应用提供更多有价值的信息。

关键词：遥感卫星；信息提取；影像数据

0.引言

积极在区域、产业化、国际化和科技开发等方面开展多层次的遥感、通信和导航综合应用，增强跨地域的资源共享和综合服务的能力，加快与物联网、云计算、大数据等新技术和新应用的结合，推动卫星应用行业的可持续发展，提高国家的空间基础设施对国民经济的综合支持能力。2023年10月29日，国家发改委、财政部和国防科工局联合下发了《关于印发国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025)的通知》，提出要以改革为驱动，以创新为导向，以市场化和商业化为导向，探索新型的市场化和商业化发展模式，鼓励和指导民间资本在国家航天基础设施的应用和发展，积极开展面向区域、产业化、国际化和科技发展的多层次遥感、通信和导航一体化应用，增强多个方面的资源共享和综合服务，加快与物联网、云计算、大数据等新技术和新应用的结合，推动我国航天应用产业的可持续发展，提高国家的航天基础设施整体支撑的能力和水平。《规划》指出，要研究制定规范国家民用空间基础设施管理、建设、运行、应用的相关政策和国家卫星遥感数据政策，建立和完善政府购买商业卫星遥感数据及服务的政策措施，逐步开放空间分辨率优于0.5米级的民用卫星遥感数据，促进卫星数据开放共享和高效利用。

1.遥感影像简介

遥感是指收到所要检测的目标物的电磁辐射信息的强度，通常将其划分为主动接受和被动接收，将这些收到的信息以图象的形式呈现，并以照片或数码影像的形式呈现，其中包括单波段视频、多波段视频、彩色合成视频等。多带遥感图像是指多个遥感设备在同一区域内同时采集多个波段的图像，与单一波段图像相比，该多波段图像所包含的信息更加丰富，且具有更高的频谱分辨率，同时还可以通过对图像的效果进行增强，从而实现对地表目标的有效识别。因此，很显然，彩色综合图像是由多个颜色的黑白图像组合而成，在地球科学研究、环境监测和资源勘查等领域有着重要的应用。

在对一幅图像数据进行分析的过程中，首先要充分考虑图像的光谱、空间和时域等特征。除了图像本身的特性以外，色相还与地物的光谱特性有关，其它元素特性也与地物的空间特性有关。一个事物的尺寸取决于它的图像尺度，每个事物的图像的形态都是该对象的内在特性，而图像的质地是由于一套图像上的颜色发生了改变，从而带给人们一种不一样的感觉，可以帮助观察者来区分物体或者是不同的现象。在对影像进行提取时方式有很多种，下边对于影像信息的提取进行详细分析。

2.高分辨率卫星遥感影像数据应用分析

2.1执法监测

高分辨率卫星遥感影像数据可以提供详细的地表信息，帮助进行土地执法检查。通过分析不同时间点的影像数据，可以检测土地利用的变化。这有助于对土地资源的管理和规划，以及对土地利用政策的评估。借助高现势性卫星影像资源，及时高效核实土地利用现状，为信息化建设提供了重要的数据支撑，有力的促进了基础地理信息数据资源的集约建设和开放共享。

将自动提取的变化检测结果与疑似违法图斑交予土地执法部门进行实地勘测。实现各类违法用地行为早发现、早制止、严查处、严整治，促进自然资源的有效保护和合理利用。应用变化检测技术，提取封育区内林地与耕地变化，实现对封育区内违法复耕、放牧等行为的监测，进而巩固河流滩区生态封育成果。利用变化检测技术，配合渣土车轨迹信息，提取疑似违建工地图斑，并提交至相关部门，提高“建筑工地扬尘”巡查发现和执法取证的工作效率，深度助力智慧城市建设。

2.2环境监测和资源管理

高分辨率的影像数据对环境监测和资源管理具有重要意义。通过分析这些数据，可以监测水体质量、土地生态系统变化、自然灾害等环境问题。在资源管理方面，这些数据可以用于监测森林资源、水资源和土地利用情况，帮助制定合理的资源管理策略。利用灾前灾后影像对比分析，建立模型，对该区域林地资源受灾情况进行统计分析，确定受灾的空间分布和受灾面积，辅助相关部门进行分析决策。

遥感大数据除了上述数据中心向外辐射的大规模分发场景，在多样化的应用场景下，其发布与处理也需要应对不同的时效性需求。常态监测就是其中典型场景之一。自然资源部负责对自然资源保护和开发利用进行监管，利用卫星遥感数据资源的大区域、高频次、多元化优势，结合时空数据挖掘分析等技术手段，能够高效开展自然资源常态化遥感监测业务，以及全国季度、重点区域月度和特定目标即时监测工作，可全面服务自然资源监管、评价、规划、保护、可持续利用、生态修复和督察执法等工作。

在这种情况下，使用者可以根据商业目的方便地在线对遥感数据进行加工，并将其自动发布到数据服务中，将其与数据图形等要素相融合，构建融合数据图表等元素的“一张图”专题报告，以满足各种流量和计算方法的要求，对森林火灾、地面塌陷等异常现象进行及时检测和报警。但是在实时动态监测业务需求，以及灾害应急的紧急场景下，如水利、气象、洪灾、山火等，则需要“数据流级别”的实时数据处理模式。

图像云平台可为此类情景提供“实时处理发布，实时在线应用”的全自动化方式，允许使用者以交互方式对灾区图像进行快速的检索和剪切提取，支持动态投影、几何纠正、实时绘制等在线处理，并可为三、四个维度的完整三维在线观看的“成品”，达到1分钟之内完成单个图像的纠正和发布。通过融合遥感AI解译、地物识别和变化检测等方法，实现不同时相的时空遥感图像数据相互比对、智能分析和结果发布，为“数据流”数据的实时管理、计算和发布提供技术支撑。

2.3农业和粮食安全

高分辨率影像数据在农业和粮食安全方面的应用也非常重要。利用变化监测技术，及时发现改变耕种现状、撂荒等问题耕地，对通过验收入库的自垦耕地项目图斑情况进行核查、统计、汇总，为耕地保护与监督提供详实数据通过分析这些数据。基于神经网络，智能提取不同种类大棚，为高效管理农业设施用地，保证设施农业健康发展提供支持。利用变化监测技术监测农田的农作物生长状况、土壤水分含量、植被健康状况等信息。同时高分辨率卫星遥感影像数据可以提供详细的农田信息，包括农作物类型、生长状态、受灾情况等。通过分析这些数据，农业专家可以监测农作物的生长过程、识别病虫害和其他生长问题，评估农作物的健康状况和产量潜力。提供土壤水分含量的估计。通过分析这些数据，农业管理者可以了解农田的土壤湿度分布情况，并根据需要进行灌溉管理。有助于优化灌溉方案，提高水资源利用效率，减少水资源浪费。高分辨率卫星遥感影像数据应用通过监测大范围的农田，可以及时发现产量下降的趋势，提前采取应对措施，确保粮食安全。对于农地的规划和管理具有重要的参考价值，可以帮助农业决策者做出合理的土地利用决策，提高农业生产效率和粮食安全水平。

2.4城市规划和交通管理

高分辨率的卫星遥感影像数据可以提供城市规划和交通管理所需的详细地理信息。通过分析数据，可以获得城市建设和交通规划方面的关键信息，如土地利用状况、道路网络布局、建筑高度等。这些信息有助于制定有效的城市规划和交通管理策略，提高城市的可持续发展。对数据的全面利用，有利于科研工作的开展。例如，将夜晚照明与白天图像相融合，通过移动学习等方法对其进行分析，得到度量消费与资产的指数。这将极大降低因大范围调查所产生的研究成本。通过提供城市扩张和土地规划所需的详细地表信息，分析影像数据，可以了解城市建设区的扩张情况、建筑物的分布和密度等。这对于城市规划者来说是宝贵的信息，可以帮助他们做出合理的土地规划和城市发展决策，优化城市的空间布局和资源利用。搭建适应城市社区背景的宜居性评估框架，从遥感和地理信息的角度设计可行的社区宜居性评估方案，从而为管理者对城市进行智能规划和科学决策提供指导。将变化检测技术应用于道路施工监测，提取新建道路图斑，并提交至交通管理部门，辅助相关部门在宏观层面掌握道路施工状态与进度，为城市道路建设与规划提供参考资料。于深度学习技术，自动提取绿化区域，进而实现对绿化覆盖率的测算与绿化情况的分析，为科学制定城市建设规划提供可靠依据。

3.结束语

综上所述，目前，我国的卫星遥感技术正在经历一场基础性的变革，并促使其从狭义的地理空间范畴中走出来，以一种崭新的简约的、广义的大数据形式、信息源和产品元素呈现在更广泛的工业应用中。在此环境下，如何从“数据流”层次上，从“采集-产出”层面上，进一步降低其复杂度，建立起“采集-产出”的基础数据支持模型，逐步构建一种开发者、行业专家学者、商业组织、城市管理者生态协作的实时信息产业链条，推动我国自然资源管理、气象灾害监测等以卫星应用为主的智慧行业管理进入高速发展时代，铸就我国具有国际竞争力的对地观测信息获取能力，这也是值得我们以自主技术创新，努力迈进的方向。

参考文献

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