基于深度學習的國土資源遙感影像分析平臺設計研究

李靜梅

摘 要：國土資源遙感影像分析平臺有助于提升國土資源局的城市服務智能檢測功能。本文以國土資源遙感影像分析平臺為主要研究對象，針對該平臺的設計目的、設計結構、技術線路、實際應用等方面開展相關的理論研究，為從事相關領域的科研人員，提供力所能及的幫助和支持。僅供參考。

關鍵詞：智能管控;目標檢測;遙感影像

科技的發(fā)展，帶動了社會各界的技術進步和功能提升，以衛(wèi)星傳感技術以及5G通信技術為首的高新技術，實現(xiàn)了對于海量存儲影像進行快速捕捉。開發(fā)和利用遙感影像分析平臺成為當前國土資源部門的發(fā)展重點和研究方向，構建具有高分辨率、多光譜自動提取檢測技術的智能化監(jiān)控平臺成為主要研究內(nèi)容。

1 系統(tǒng)結構

國土資源遙感影像分析平臺在理論上設計出五個層級，其中包含了平臺應用層、平臺服務層，應用支撐層、數(shù)據(jù)資源層、網(wǎng)絡設施層。五個層級的包含關系為。其一為網(wǎng)絡基礎設施層，包含遙感影像儲存集群以及分布式計算集群。其二為數(shù)據(jù)資源層，包含基礎地理信息、多分辨率遙感影像數(shù)據(jù)庫、業(yè)務數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫。其三為應用支撐層，包含ARCGIS空間數(shù)據(jù)引擎、信息中間插件、應用服務器、服務注冊發(fā)布。其四為平臺服務層，包含目標檢測、變化檢測、語義分析、空間分析、影像查詢。其五為土地利用層，包含土地利用、智能審批、地災監(jiān)管、執(zhí)法監(jiān)督。

2 遙感影像智能提取技術線路

1）格網(wǎng)化的變化檢測功能。國土資源遙感影像分析平臺中，對于國土資源的智能監(jiān)測，檢測地點隨著時間的變化而變化，是其監(jiān)測系統(tǒng)的重要特征。由于不同時間節(jié)點衛(wèi)星拍攝的遙感影像資源存在一定的差距性，進而用來判斷地上目標體的變化。利用不同的時間節(jié)點，所形成的影像進行系統(tǒng)匹配，進而分類出較為科學的對比數(shù)據(jù)，對匹配圖像進行精準分類和區(qū)別，尤其是變化程度、變化狀態(tài)以及變化時間等相關數(shù)據(jù)，進行科學的計算和分析，以固定格網(wǎng)為單位，開展相關工作。經(jīng)過對遙感影像的有效分析和具體分類，其中最為關鍵的是結合地上目標的上下文信息以及相關輔助目標的加持，實現(xiàn)對地上目標的有效記錄。通過提取不同尺寸的上下文信息的網(wǎng)格結構，進而實現(xiàn)地上目標更好的分類和區(qū)別。在同一區(qū)域內(nèi)，實現(xiàn)不同時間節(jié)點的有效記錄，利用遙感影像網(wǎng)絡的強大功能，開展對于相關影像資料的對比、分析。同時根據(jù)網(wǎng)格的輸出內(nèi)容，來對地上目標的變化程度進行有效推斷和分析。

2）遙感影像實體語義分割。遙感影像的語義分割代表著根據(jù)圖像內(nèi)容對于指定區(qū)域進行有效的標記和管理。同時基于遙感影像的應用功能，實現(xiàn)對國土資源的有效監(jiān)管，對常見的農(nóng)田、道路、建筑、植被、水體等內(nèi)容進行有效的監(jiān)測和管理，同時可以根據(jù)實際情況完成對相關數(shù)據(jù)信息的快速提取，以像素為提取單元，實現(xiàn)在同一張影像中區(qū)分個別實體的不同邊界，從而實現(xiàn)對遙感影像像素的理解和認識。類似于對于圖像信息進行科學的智能劃分，實現(xiàn)圖像要素的有效提取，完成其中的識別和分類任務。

3 影像數(shù)據(jù)可視化技術研究

在遙感影像對相關實體進行有效分割時，考慮到地上目標內(nèi)容的復雜性和關聯(lián)性，采用較為主流的PSPNET算法（金字塔場景解析算法）開展相關計算。該計算模式與經(jīng)典的FCN相比，可以實現(xiàn)場景的信息化計算。金字塔法是一種分辨率層次模型，從底層到頂層其分辨率會逐步降低，但是所表示的地理范圍不會發(fā)生變化。該應用原理是根據(jù)地圖的數(shù)據(jù)范圍以及縮放程度，實現(xiàn)對每個地圖的有效顯示，以逐級遞增的方式進行相關影像的剪裁和儲存，同時在分析平臺中進行有效的顯示過程中進行圖像匯總，同時可以調(diào)試相關的圖像尺寸。由于在現(xiàn)實過程中不同的圖像的分辨率不同，所顯示的時間有所差距，進而對訪問成效有所影響，所以在開展分析平臺的設計過程中，增加相關數(shù)據(jù)的計算速度。

影像金字塔是基于同一空間理念下開展相關設計任務，以不同的分辨率顯示相關的遙感數(shù)據(jù)影像，形成的圖像分辨率從粗到細、數(shù)據(jù)量所體現(xiàn)正是金字塔結構。利用影像金字塔結構完成對相關遙感影像的快速分析。利用系統(tǒng)的控制性，實現(xiàn)對圖像的詳細繪制，改善影像數(shù)據(jù)的讀取和顯示功能。

4 多分辨率遙感影像數(shù)據(jù)庫設計的功能需求

遙感影像分析平臺中對于數(shù)據(jù)庫的設計需要滿足國土資源局相關部門的功能需求，尤其是對于分析平臺系統(tǒng)，需要對整個國土資源局的所有業(yè)務開展充分的內(nèi)容分析，進而在掌握相關科室業(yè)務的基礎上，實現(xiàn)對內(nèi)容的有效分析。作為相關的技術人員，務必對國土資源局所有部門進行清晰的了解和認識，同時對項目涉及的業(yè)務進行充分的了解，深入開展相關系統(tǒng)的各個層面的內(nèi)容和功能設計，實現(xiàn)管理人員對相關任務有效的管理和操作，通過系統(tǒng)的強大功能，實現(xiàn)對各項業(yè)務的有效管控。同時對于系統(tǒng)的相關功能提出更為清晰的目標和內(nèi)容。

1）資料科。資料科需要對所有土地資源的數(shù)據(jù)進行有效的查詢、匯總、統(tǒng)計。進而開展相關內(nèi)容的管理和記錄，同時對數(shù)據(jù)的輸出、更正進行有效的監(jiān)管和控制，方便地方其他部門的查閱和調(diào)取。資料科由于涉及大量的數(shù)據(jù)信息，因此對于遙感影像的數(shù)據(jù)需要更為龐大的計算需求，進而在開展相關分析工作時，需要對數(shù)據(jù)庫的功能開展更為具體的內(nèi)容[1]。

2）市場科。市場科可以利用系統(tǒng)開展供地數(shù)據(jù)的查詢、輸出、更改等方面的操作，同時可以科學的統(tǒng)計和總匯土地的供應情況，方便地方其他部門的查閱和調(diào)取。市場科借助遙感影像分析平臺的強大功能，需要結合實際使用需求，以及土地資源的具體形式來開展相關的分析工作。由于存在數(shù)據(jù)的偏差或者變更，需要在分析過程中對相關內(nèi)容進行系統(tǒng)的檢測和分析，進而實現(xiàn)對相關內(nèi)容的有效對比

3）開墾中心科。對于城市新建區(qū)域、復墾區(qū)域等相關數(shù)據(jù)的上傳和更新，同時對比年度數(shù)據(jù)的分析和研究，智能甄別不同區(qū)域。復墾驗收地塊以及審批地塊的范圍對比等，對相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。對城市新建區(qū)域的國土資源情況以及匯總情況進行分析[2]。

4）地籍中心科。有效調(diào)查地塊的范圍和登記情況，以圖表形式表現(xiàn)出相關數(shù)據(jù)的關聯(lián)性。同時結合遙感影像分析平臺，開展對地籍圖像的對比和調(diào)整，結合歷年的影像資料，開展更為具體和真實的信息調(diào)查。

5）地籍科。土地登記、權屬信息調(diào)查等相關內(nèi)容的查詢，提供相關土地信息內(nèi)容，實現(xiàn)對相關土地數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和記錄[3]。

5 實例驗證與分析

基于以上相關內(nèi)容的論述，開展對于遙感影像分析平臺的有效設計，構架具有智能掃描與分析的AI影像平臺，結合大數(shù)據(jù)技術以及超級計算機等相關內(nèi)容研究，開展并驗證遙感影像分析平臺的實際價值。通過地理軟件ARCGIS11的加持，完成對相關地理圖像的有效分析，結合相關地區(qū)的圖像分析，其識別精確度維持在70%以上，進而實現(xiàn)遙感影像分析平臺的價值和意義。由于該設計平臺在系統(tǒng)檢測以及其他多程序等內(nèi)容的實驗內(nèi)容還需要開展進一步的分析和論證，其相關影像的連接性以及互動平臺的瀏覽爆發(fā)性等相關技術，需要開展更為深層次的研究和設計，進而對分析平臺的結構數(shù)據(jù)，開展相應檢驗和測試。

6 結論

綜上所述，開發(fā)和設計遙感影像分析平臺，有助于國土資源局相關職能部門開展和應用更為先進的管理理念以及科學技術，開展對相關國土資源的有效監(jiān)測和管理，實現(xiàn)國土資源部門的管理升級與技術升級。結合當前土地資源的發(fā)展態(tài)勢，其相關技術優(yōu)勢以及未來應用范圍還可以開展更為深層次的研究和探討。

參考文獻

[1]王宗磊.淺談衛(wèi)星遙感影像在國土資源管理與調(diào)查中的應用[J].建材與裝飾，2019（32）：236-237.

[2]石松.基于深度學習的國土資源遙感影像分析平臺設計與實現(xiàn)[J].電子技術與軟件工程，2019（12）：64-66.

[3]何穎.基于遙感技術的內(nèi)業(yè)信息提取在第三次國土調(diào)查中的應用[D].吉林大學，2019.