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建設(shè)背景

目前我國生態(tài)保護(hù)和開發(fā)之間的矛盾依然突出,96%的重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)存在礦產(chǎn)資源開發(fā)行為,77%的國家級自然保護(hù)區(qū)核心區(qū)存在人類活動(dòng)。國家高度重視生態(tài)環(huán)境保護(hù),2017年初,中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線的若干意見》

為了解決各地生態(tài)監(jiān)管人員少、監(jiān)管區(qū)域大的矛盾,南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司自主研發(fā)了生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用亞米級的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),基于地理信息系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)紅線圖,在新建項(xiàng)目審批時(shí),對項(xiàng)目所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)與紅線圖范圍坐標(biāo)進(jìn)行對比,進(jìn)行判定新建項(xiàng)目是否觸碰紅線;并利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),對采集到的前后兩個(gè)季度的生態(tài)圖像進(jìn)行識(shí)別比對,找出兩個(gè)季度圖像中的不同斑點(diǎn),再利用移動(dòng)執(zhí)法終端的GPS和GIS技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場核查,找出生態(tài)紅線區(qū)域內(nèi)的人為變化。

方案簡介

生態(tài)保護(hù)紅線監(jiān)管平臺(tái)通過統(tǒng)--的地圖數(shù)據(jù)接入、處理以及相關(guān)專題數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和展示,為監(jiān)管部門提供各類監(jiān)管業(yè)務(wù),本方案的實(shí)現(xiàn)主要是將已劃定的生態(tài)保護(hù)紅線進(jìn)行信息化的應(yīng)用。以提供對生態(tài)紅線保護(hù)的準(zhǔn)確度和效率,其設(shè)計(jì)思路如下:

  • 以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)紅線的展示;
  • 基于地理信息系統(tǒng)的生態(tài)保護(hù)紅線圖,在新建項(xiàng)目審批時(shí),對項(xiàng)目所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)與紅線圖范圍坐標(biāo)進(jìn)行對比,進(jìn)行判定新建項(xiàng)目是否觸碰紅線;
  • 通過智能識(shí)別技術(shù)對生態(tài)紅線衛(wèi)星圖像進(jìn)行識(shí)別比對,找出圖像中的不同的斑點(diǎn),配合移動(dòng)執(zhí)法終端,進(jìn)行現(xiàn)場核查,實(shí)現(xiàn)對生態(tài)紅線越線行為的自動(dòng)識(shí)別,提高監(jiān)管部門對破壞生態(tài)紅線行為的查處和整治能力。

平臺(tái)采用三層設(shè)計(jì)架構(gòu),分別是數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)中心層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層,其架構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示:

數(shù)據(jù)采集與傳輸

高分二號衛(wèi)星

高分二號衛(wèi)星是我國自主研制的首顆空間分辨優(yōu)于1米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星,搭載有兩臺(tái)高分辨率1米全色、4米多光譜相機(jī),具有亞米級空間分辨率、高定位精度和快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)能力等特點(diǎn),有效地提升了衛(wèi)星綜合觀測效能,達(dá)到了國際先進(jìn)水平。這是我國目前分辨率最高的民用陸地觀測衛(wèi)星,星下點(diǎn)空間分辨率可達(dá)0.8米,標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星進(jìn)入了亞米級“高分時(shí)代”

衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理

通過衛(wèi)星地面站獲取合適的覆蓋淮安市范圍的最新衛(wèi)星地圖影像數(shù)據(jù),利用遙感圖像專業(yè)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、增強(qiáng)、融合、鑲嵌等處理,獲得高時(shí)空分辨率的生態(tài)影像數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與計(jì)算

存儲(chǔ)系統(tǒng)
海量的影像數(shù)據(jù)集需要大容量的存儲(chǔ)。cStor云存儲(chǔ)系統(tǒng)是公司自主研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)品,整套系統(tǒng)包括軟件與硬件,是一個(gè)海量的云存儲(chǔ)平臺(tái)。
深度學(xué)習(xí)一體機(jī)
DeepRack深度學(xué)習(xí)一體機(jī)是南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司自主研發(fā)的深度學(xué)習(xí)軟硬件平臺(tái),以GPU+CPU混合架構(gòu),實(shí)現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的高性能并行處理,整機(jī)預(yù)裝TensorFlow. Caffe等主流深度學(xué)習(xí)軟件,配合MNIST. CIFAR- -10、ImageNet等 圖像數(shù)據(jù)集,完成數(shù)據(jù)的訓(xùn)練,通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成對兩次衛(wèi)星圖像的識(shí)別比對,從而發(fā)現(xiàn)地圖中的圖斑變化。

數(shù)據(jù)應(yīng)用與展示

生態(tài)保護(hù)紅線GIS子系統(tǒng)

基于GIS系統(tǒng)的紅線劃定,在地圖上直觀地顯示生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)域的位置、范圍及分布情況,實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)紅線的展示和查詢。

生態(tài)保護(hù)紅線輔助審批子系統(tǒng)

生態(tài)保護(hù)紅線輔助審批子系統(tǒng)植入行政審批系統(tǒng)后,可以在項(xiàng)目審批時(shí),通過輸入項(xiàng)目規(guī)劃位置的坐標(biāo),即能知曉是否觸碰生態(tài)紅線。

生態(tài)保護(hù)紅線圖像自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)

生態(tài)保護(hù)紅線圖像自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)每個(gè)季度更新一次衛(wèi)星地圖,通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))將更新后的地圖與之前的衛(wèi)星地圖進(jìn)行自動(dòng)比對,以發(fā)現(xiàn)兩次地圖中的圖斑變化。

卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Network, CNN) 是-種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它的人工神經(jīng)元可以響應(yīng)-部分覆蓋范圍內(nèi)的周圍單元,對于大型圖像處理有出色表現(xiàn)。

生態(tài)保護(hù)紅線移動(dòng)執(zhí)法子系統(tǒng)

生態(tài)保護(hù)紅線移動(dòng)執(zhí)法子系統(tǒng)植入移動(dòng)執(zhí)法終端(手機(jī)或Pad) 后,監(jiān)察人員借助GPS定位,將方便現(xiàn)場執(zhí)法人員準(zhǔn)確判斷目標(biāo)物在生態(tài)紅線內(nèi)外的確切位置,實(shí)現(xiàn)移動(dòng)執(zhí)法。

用戶價(jià)值

生態(tài)保護(hù)區(qū)域展示
通過GIS地圖進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的分布以及每個(gè)保護(hù)區(qū)域的展示,包括各保護(hù)區(qū)域的面積、范圍、保護(hù)要求等以及相關(guān)圖文、視頻等形式的信息等。
輔助項(xiàng)目審批
監(jiān)管部門可以在項(xiàng)目審批時(shí),通過輸入項(xiàng)目規(guī)劃位置的坐標(biāo)或手持移動(dòng)終端在項(xiàng)目現(xiàn)場,即能知曉是否觸碰生態(tài)紅線,大大的提升了監(jiān)管部門的審批效率。
輔助執(zhí)法決策
平臺(tái)能夠通過自動(dòng)比對可發(fā)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)紅線范圍內(nèi)的建筑變化,然后自動(dòng)預(yù)警,從而發(fā)現(xiàn)可能存在的違章建設(shè),避免耗費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行現(xiàn)場巡邏檢查工作,更加及時(shí)和高效率的完成生態(tài)保護(hù)工作。
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