Esri中国-邓书斌-遥感大数据中的Web遥感应用平台技术-西宁
探讨测绘工程测量中无人机遥感技术运用_5
探讨测绘工程测量中无人机遥感技术运用发布时间：2021-06-04T04:00:25.628Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：周垒[导读] 以测绘常用的DJPhantom4RTK无人机为例，机身装载有可提供厘米级高精度准确定位的D-RTK模块，从而能实现更为精准的测绘作业，而且在机身前左右上下六个部位，均配备了视觉感知和红外感知系统，可以用来提供全方位的视觉定位和飞行避障。
飞行器搭载超高清数码相机，配合三轴防抖云台控制系统可以拍摄2000W像素照片和2K高清视频，机械快门进一步确保了测绘航拍成像效果。
呼图壁县煤炭多种经营有限责任公司新疆昌吉呼图壁 831200摘要：在我国经济快速发展过程中，为科技经济发展提供良好经济保障，进而有效促进电子产业发展，而我国无人机技术也得到快速发展，相关技术更加成熟，在各个领域中均有着广泛应用。
对于测绘工程而言，借助无人机、遥感设备以及其他设备开展定性测量，可以有效提高测量质量与效率。
从无人机使用角度分析，在工程测绘、农业测绘、自然灾害测绘等方面均有着良好应用效果，同时在精准收集实时数据过程中，可以有效保证数据传输效率。
关键词：测绘工程；测量；无人机遥感技术；运用1无人机系统构成1.1遥感数据收集系统以测绘常用的DJPhantom4RTK无人机为例，机身装载有可提供厘米级高精度准确定位的D-RTK模块，从而能实现更为精准的测绘作业，而且在机身前左右上下六个部位，均配备了视觉感知和红外感知系统，可以用来提供全方位的视觉定位和飞行避障。
飞行器搭载超高清数码相机，配合三轴防抖云台控制系统可以拍摄2000W像素照片和2K高清视频，机械快门进一步确保了测绘航拍成像效果。
可以通过手机连接到遥控器，遥控器通过OCUSYNC高清图传技术，在7KM最大传输距离内，将拍摄的数据进行实时传输，在手机App上还可以显示实时高清画面。
也可在App内利用事先做好的KML格式文件规划飞行路径，实现大面积区域的自动化测绘作业，具有操作快捷、自动化、信息精确的优势；无人机的遥控平台，可以在飞行测量的过程中对无人机进行有效的管理和操作，在操作的时候利用GPS，GNSS，D-RTK模块的高精度定位技术获得参数，对测绘地区进行定位，对其他运行设备的状态进行有效地把控，可以有效地对测绘数据进行有效收集。
基于WebGIS_的矢量数据加载功能设计与实现
智慧地球NO.04 202446智能城市 INTELLIGENT CITY基于WebGIS的矢量数据加载功能设计与实现何敏灿1 潘婵玲1 鲍资元1 曲瑞超1 李柏强2（1.广西壮族自治区自然资源遥感院，广西 南宁 530000；2.广西壮族自治区土地储备中心，广西 南宁 530000）摘要：地理信息系统中，加载矢量数据的功能常见于桌面端软件，桌面端地理信息系统（GIS ）在浏览器/服务器（B/S ）模式中不常见。
全球广域网（Web ）系统具有跨平台和免安装的特性，促使以网络地理信息系统（WebGIS ）作为基底的业务系统逐渐增多，目前已广泛应用于农业、林业、矿山、海洋及数字城市等行业。
文章探讨了基于WebGIS的矢量数据加载功能设计，用户能够自主选择文件并置入以WebGIS为基底的系统中，WebGIS拥有便利性和跨平台性等优势，弥补了WebGIS对客户端文件系统操作能力不足的缺陷，业务适配能力更广泛。
关键词：地理信息系统；WebGIS；加载矢量数据中图分类号：TP751 文献标识码：A 文章编号：2096-1936（2024）04-0046-03DOI ：10.19301/ki.zncs.2024.04.014WebGIS的优势在于利于信息共享，Window系统、Linux系统及移动平台的Android 、IOS均可以使用同一套系统，提高了系统的便利性，降耗了系统开发成本[1]。
在Web系统中，通常更注重客户端[2]，由于浏览器的安全限制，浏览器对文件系统的访问限制较多，Web系统的数据大部分由服务器返回，只有小部分储存在用户本地终端上的数据（Cookie ）能够一直保存在浏览器中，客户端无法大量存储和记录用户数据。
不能处理过多数据和浏览器、不能存储大量数据的特点使WebGIS无法实现如Arcgis或Qgis桌面端GIS平台由用户自主选择文件系统中的矢量数据进行加载功能。
Web平台具有桌面端平台便利性、跨平台、免安装及兼容性好的优点[3]，许多行业的业务系统会优先选择Web作为系统基底，在WebGIS中实现矢量数据加载功能十分必要，也是决定WebGIS能否适配更多业务的一大瓶颈。
遥感大数据中的Web遥感应用平台技术
– 灵活开发 – 系统集成
• 支持集群、云计算环境
– 并行计算、多线程计算 – 分布式计算 – 弹性伸缩
• 多客户端
– Web、移动、桌面
• ……
Web遥感服务平台应用演示
创新的ENVI企业级服务器产品：ENVI Services Engine
• 组织、创建及发布先进的ENVI/IDL和其他遥感图像分析能力
高性能处理环境
ENVI Services Engine处理器
集群计算处理器
文件系统
应用端
JavaScript界面
HTTP REST
浏览器 移动端
Landsat Image Service
Online Images Services
ENVI Services Engine特点
• 采用Node.JS和内存数据库技术
• 提供自助式影像处理和分析
– 将复杂、专业的遥感模型部署到服务器 – 客户端按需、在线获取影像信息
Web遥感服务平台典型应用案例
• 农业
– 中国农业科学研究院：高分农业遥感数据产品生产系统
• 林业
– 中国林业科学研究院：林业高分高性能预处理系统
• 测绘
– 上海测绘院：上海市地理信息公共服务平台——城市违法土地在 线遥感监管系统、遥感影像在线分析平台
影像预处理 用户1
基础产品生产
数据 模型
用户2 作物长势
作物估产
用户3
计算机 软件 …
植被覆盖度 水质监测
用户… …
…
Web遥感应用平台架构
显示工具
应
用 层
图层管理
定位工具 量测工具
查询工具 常规地图浏览工具 ……
地表形变InSAR监测和云遥感服务平台技术-Esri中国信息技术有限公司 遥感事业部 技术总监 邓书斌
ENVI首个落地亚马逊云遥感服务平台（1）
ENVI首个落地亚马逊云遥感服务平台（2）
ESE管理员工作台 – 任务管理器
ESE管理员工作台 – 节点控制
ESE管理员工作台 – 任务监视器
ENVI云遥感可以无缝融合ArcGIS云
Use
Serve Process
Image Server
ArcGIS Server
匈牙利布达佩斯地下工程的地表形变监测结果
京津高铁沿线地面沉降速率监测（2007.12009.6）
玉树地震D-InSAR监测
干涉条纹(PALSAR) 地震后形变制图(PALSAR)
阿莱奇冰川移动监测
1995年10月19-20日位移
1995年11月7-8日位移
1995年11月23-24日位移
1996年10月22-23日位移
InSAR获取DEM
SARscape InSAR应用：从高分星载SAR中 获取DEM
TerraSAR-X-1 data, 3m 分辨率, 高程 精度<1m
Data © Infoterra
Bolivia
SARscape InSAR应用：从机载SAR上获取 的DEM
0.5m 采样间隔
Data © AeroSensing, Processing sarmap
地表形变INSAR监测和云遥感服务平台技术
遥感事业部 邓书斌
Dengsb@
主要内容 • 地表形变INSAR监测 • 云遥感服务平台
合成孔径雷达干涉测量—InSAR • InSAR技术是利用雷达系统 获取同一地区两幅SAR影像 所提供的相位信息进行干 涉处理，来获取地表的三 维信息。 • 全天候、大范围 • 主要应用
SARscape for ArcGIS toolbox
2013年5月公开课 - 遥感二次开发技术
ENVI二次开发常用函数
• 数据获取函数
– ENVI_GET_DATA – ENVI_GET_SLICE
• 感兴趣区函数
– ENVI_GET_ROI_DIMS_PTR
• 数据生成函数
– ENVI_ENTER_DATA – ENVI_SETUP_HEAD
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ENVI自带组件
• ENVI组件介绍
– ENVI提供了以WIDGET_开头的功能组件来满足用户的 需要，很多部件都包括“OK”和“Cancel”等按钮方 便用户进行交互操作。
ENVI二次开发
• Band Math、Spectral Math
– 波段运算与波谱运算
• ENVI Classic
– 传统的开发模式
• ENVI 5.0
– 全新的开发模式 – 面向对象的理念
波段、波谱运算
• 波段运算基础
– 波段运算对话框用来定义波段或文件作为输入，调用 用户编写的表达式或函数，并将结果输出到文件或内 存。
ENVI透视窗口对象
ENVI栅格图层对象，可对图层进行移动等操作。 ENVI用户界面对象，可弹出文件选择对话框和地图坐标系统界面等。 ENVI矢量图层对象，可对图层进行移动等操作。 ENVI视图对象，可对视图进行平移、旋转、缩放等操作。
ENVI 5.0 全新的开发模式
• 快捷的功能扩展
ENVI 5.0 全新的开发模式
IDL技术基础 – 功能组成
IDL技术基础 – 开发特点
• 语言简单易学 • 丰富的函数
– IDL&ENVI帮助
• 多样的Demo
– 多个领域
– 系统原型
– 公开的代码
IDL技术基础 – 工作台
单景高分辨率影像的正射校正
ESIR中国（北京）有限公司遥感事业部邓书斌1 数字正射校正航空图像和卫星图像的原始数据存在着一定的几何变形，这种几何变形是由各种各样的系统误差和非系统误差引起的，例如相机和传感器的旋转、地形的起伏、地球曲率、胶片及扫描误差和量测误差等。
数字正射纠正的实质就是将中心投影的影像通过数字纠正形成正射投影的过程，其原理是将影像化为很多微小的区域，根据有关的参数利用相应的构像方程式或按一定的数学模型用控制点解算，求得解算模型，然后利用数字高程模型对原始非正射影像进行纠正，使其转换为正射影像。
它改正了因地形起伏和传感器误差而引起的像点位移的影像。
数字正射影像不仅精度高，信息丰富，直观真实，而且数据结构简单，生产周期短，能很好的满足社会各行业的需要。
2 ERDAS中单景高分辨率影像的正射校正（以SPOT5为例）ERDAS V9.1中单景高分辨率影像的正射校正的步骤如图1所示，可分为6步，每一步的具体操作如下：（注：需要在下载补丁Fix32472.exe）图1正射校正步骤第一步收集资料搜集与纠正地区相关的各种控制点坐标资料，纸图、栅格资料（已具有坐标信息）、DEM等相关资料。
其中控制点资料可以是野外GPS测量得到，也可以从具有地理参考的地形图或影像图上获取。
DEM是山地区域正射校正所必需的，它的投影参数必须与GCP点、校正投影参数一致。
第二步选择几何校正模型ERDAS包含了大部分商业卫星的几何参数，如Quick Bird、IKONOS、SPOT5、ASTER、OrbView、Landsat、P5等。
需要注意的是，有些模型，如SPOT5等，需要dim文件的支持才能出现在模型选择框里，具体做法就是将dim文件放置在待校正影像的同一个文件夹里。
两种方法启动校正模块：一、在图标面板菜单或者图标面板工具条单击Data Preparation（图标）| Image Geometric Correction命令，如图2，有两种选择校正图像方式——直接选择已经打开图像的Viewer和从硬盘上选择图像的路径；图2校正影像选择面板二、首先在一个窗口中打开需要校正的图像，然后在Viewer中单击Raster | Geometric Correction命令。
知行合一,遥感流程化与一体化技术
图像增强——真彩色合成
•
增强植被信息
R：Bred G：Bandnew=a*Bgree+（1-a）*Bnir B：Bblue
a是权重值，取0~1
•
合成蓝色波段
-
常用于SPOT、ASTER数据
R：XS2 G：(XS1+ XS2+ XS3)/3，bandmath表达式：byte((fix(b1)+b2+b3)/3) B：XS1
/
国际科学数据服务平台 —TM/MODIS/EO-1/SRTM/G-DEM
/
免费获取存档图像数据（EarthExPlorer）
/NewEarthExplorer/
对耕地类型的NDVI进行统计， 选择5%概率累计值作为置信度， 得到NDVImax=0.506
模型参数求解——合成NDVIsoil和NDVIveg
•
波段运算工具的灵活应用
-
如将图像中像元值为1的像元重新赋值为0.616,2:0.505…. BandMath表达式：(b1 eq 1)*0.616+ (b1 eq 2) *0.505….
VFC = (NDVI - NDVIsoil)/ ( NDVIveg - NDVIsoil)
•
两个参数的求解公式
NDVIsoil=(VFCmax*NDVImin- VFCmin*NDVImax）/( VFCmax- VFCmin) NDVIveg=((1-VFC min)*NDVImax- (1-VFCmax)*NDVImin）/( VFCmax- VFCmin)
融合后 融合前
Pansharpening融合用于WV、GeoEye的融合
GeoEye WV-2图像
基于RPC文件的WV-2正射纠正
卫星遥感影像覆盖率查询方法与应用实现
况，操作过程较复杂，且无法获取精确的覆盖率值。鉴于此，提出了一种基于数据访问 API 的影像覆盖率查询方法，只需提供
相关必要参数，即可快速查询所需遥感影像及其对应的覆盖率。首先利用遥感数据访问 API，根据查询参数查询所需遥感影像
的元数据；然后通过相关方法对影像元数据进行一系列的地理处理与分析，进而获取卫星影像的覆盖率值；最后以我国省级行
’影像元数据示例 { ’其他元数据信息 “PathRow”:“1010165”, “satellite”:“GF2”, “title”:“GF2_PMS1_4088967”, “imgRectangle”: Array[5], “sceneId”: 6594578, “date”:“2019/07/02”,
卫 星 和 传 感 器 种 类、 空 间 范 围、 时 间 范 围、 云覆盖量、产品号、场景号、产品等级
2）发送查询请求。将构建的查询参数作为输入参 数，向服务器发送查询请求并获取响应数据，即可获
得遥感影像的元数据。本文利用 Python 中的 urllib2 和 requests 模块发送查询请求。urllib2 是 Python 中的一个 HTTP 客户端库 [12-13]，为内置模块，其 request() 方法 可构造一个请求对象，将其作为该模块 urlopen() 方法 的输入参数即可向服务器发送查询请求。requests 也 是一个 HTTP 库 ， [14] 为第三方模块，需单独安装，其 在 Python 内置模块的基础上进行了高度封装，可实现 网页和浏览器请求的所有操作。url 为查询请求网址， jsonData 为查询参数变量，利用 urllib2 和 requests 模块 发送查询请求的核心代码为：
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– HICO海洋环境监测系统源自高分农业遥感数据产品生产系统
__中国农科院农业资源与农业区划研究所
• 背景：农业作为高分专项的重要应用领域，主要应用 于耕地面积调查、草地和水产资源调查、作物面积测 量、作物估产、农业灾害监测等，是建设现代农业的 重要技术支撑。
• 目标：构建高分农业遥感数据产品生产系统，充分利 用现有的硬件资源和IT设备，实现在集群环境中，基 于国产高分系列卫星，进行十五个农业基础产品生产 、农作物面积监测，实现农作物长势监测，农作物单 产和产量预测等专题产品的生产
• 可以快速部署面向行业的遥感分析模型，终端用户可 以即时、在线、按需使用。
影像预处理 用户1
基础产品生产
数据 模型
用户2 作物长势
作物估产
用户3
计算机 软件
…
植被覆盖度 水质监测
用户… …
…
Web遥感应用平台架构
显示工具
应
用 层
图层管理
定位工具 量测工具
查询工具 常规地图浏览工具 ……
图像处理工具 图像信息提取工具 遥感变化检测工具
遥感大数据中的Web遥感应用平台技术
Esri中国信息技术有限公司 邓书斌 Dengsb@
卫星遥感数据发展
• 数据量多 – 未来10年全球预计发射2100颗对地观测小卫星
– 在轨国产卫星：超过15颗
• 质量好
– 三高：空间分辨率高、光谱分辨率高、时间分辨率高
• 成本低
– 10米以下分辨率免费获取。
遥感大数据
空间分辨率——看的越来越清楚
130k2mmm1m00..53mm
卫星遥感观测
小卫星星座将成为主流
商业卫星
• 北京二号星座（1m） • 吉林一号系列（CCD+视频） • 世景一号（航天四维，0.5m） • 国外（AirBus、DG、Planet…）
跻身世界先进行列
—预计2020年在轨
200多颗
• 农业
– 中国农业科学研究院：高分农业遥感数据产品生产系统
• 林业
– 中国林业科学研究院：林业高分高性能预处理系统
• 测绘
– 上海测绘院：上海市地理信息公共服务平台——城市违法土地在 线遥感监管系统、遥感影像在线分析平台
• 规划
– 宁波规划局：时空信息云平台——遥感影像在线分析平台
• 环保
– 西安市环保局：西安市环境遥感监测管理系统 – 江苏省环境监测中心：江苏省气溶胶在线反演系统
参考影像
控制点
辅助数据
外部数据 服务
标准REST的遥感影像 功能服务
数据源，可以是文件 目录，也可以是在线 影像服务
基
计算节点1
……
存储节点1
……
础
网络
支
撑
层
集群
存储系统
主机系统 网络系统
系统软件
基础设施，高性能单 个服务器、集群计算 机、云计算
Web遥感服务平台应用模式
• 高效的影像处理（栅格计算）
深度学习应用于监督分类
• 可训练一个分类器，并将其运用于不同区域或时间段
– Support Vector Machine – Softmax
• 在桌面软件或者企业级在线系统上都可以使用 • 属于初级机器学习
深度学习应用于监督分类
123032影像
123033影像
深度学习应用于目标识别
Web遥感服务平台应用
高分农业遥感数据产品生产系统-功能列表
农作物遥感估产与基础产品生产并行系统
Web客户端
数据预处理 农业基础产品 农作物面积
子系统
生产子系统 监测子系统
农作物长势 监测子系统
单产和产量 预测子系统
图层管理 地图显示 任务列表 功能列表功能
数据自动解压 缩
正射校正
图像融合
图像镶嵌
一键式批处理
耕地破碎度、复 种指数、作物物 候期、作物叶面 积指数、作物冠 层叶绿素含量、 作物氮含量、作 物水分、作物覆 盖度、农田蒸发 度、净初级生产 力、土壤水分、 土壤有机质、草 原植被返青期、 草地地上生物量、
• 要求对原始数据进行操作以后，要保 证原始数据不能被修改，不能有辅助 文件生成
单个服务器：32核CPU、64G内存
测试内容
规则裁剪 规则裁剪 不规则裁剪 不规则裁剪
结果数据量
34.5GB 21.5GB 32.4GB 21.5GB
时长
34分钟 19分钟 40分钟 27分钟
Web遥感服务平台典型应用案例
• 弹性伸缩——集群环境中可以根据需 求动态添加和删除节点
Geospatial Services Framework
Request Handler Route Mapper
Parameter Mapper Job Manager
Workspace Manager Engines
演示系统软件框架
高性能处理环境
构建应用APP，主流 是B/S架构的富客户 端应用程序
标功
图像预处 图像空间特 遥感图像 遥感动态
模型库
准 规 范
能 服 务 层
SOA
理服务
遥感定量 反演服务
征提取服务
图像目标 检测服务
分类服务
图像统计 分析服务
监测服务
其他遥感 服务
算法库 组件库
管 理 规
定
数
据 标准影像 层 L1,L2...
DEM
应用示范系统：遥感影像在线分析平台—应用 展示
应用示范系统：违法用地在线遥感监管系统— 应用展示
总结
• 丰富、低廉/免费的遥感大数据源，能带动遥感市 场的进一步发展。
• 将AI技术引入遥感领域，助力遥感大数据应用， 可能引发新一波遥感应用热潮。
• 将主流IT技术应用于遥感，构建Web遥感应用平 台，可以打破了专业遥感软件和高端硬件对非专 业人士的壁垒，为遥感专家和预期的终端用户建 立更直接的联系。助力遥感“普适化”应用
– 标准Rest服务，易于其他Web系统集成
• 可部署在任何现有集群环境、企业级服务器或云平台中
– 充分利用服务器端硬件资源快速处理和分析影像。
• 在Web浏览器或移动设备在线、按需、自助式请求遥感服务
影像 模型
服务器
桌面端 Web应用 移动 其他
ENVI Services Engine特点
• 采用Node.JS和内存数据库技术 • 模块化架构
遥感定制系统
新一代Web遥感服务平台技术
桌面
网页
移动
桌面
网页
移动
提供：
• 在线影像数据
数据服务器
提供：
• 在线影像数据 • 在线影像处理
服务器
影像处理
以Services方式提供影像处理工具
新一代Web遥感服务平台技术
• 基于SOA架构
– 灵活开发 – 系统集成
• 支持集群、云计算环境
– 并行计算、多线程计算 – 分布式计算 – 弹性伸缩
• 多客户端
– Web、移动、桌面
• ……
在线、按需进行遥感影像处理
一般情况是整景下载
现在，可以按需下载
在专业桌面遥感软件中分析
现在，可以在线、按需影像分析
Web遥感服务平台应用演示
创新的ENVI企业级服务器产品：ENVI Services Engine
• 组织、创建及发布先进的ENVI/IDL和其他遥感图像分析能力
应用服务开发
应用 程序
• 数据裁剪与下载 • 水面积提取 • 正射校正 • 温度反演 • 变化检测
ENVI Services Engine处理器
集群计算处理器
• ……
文件系统
应用端
JavaScript界面
HTTP REST
浏览器 移动端
Landsat Image Service
Online Images Services
草原植被盖度
专家知识决策 树作物面积监
测
面向对象图像 农作物面积监
测
直接作物长势 模块
实时作物长势 监测模块
过程作物长势 监测模块
遥感指数单 产预测模块
产量估算模 块
高分农业遥感数据产品生产系统-系统展示
上海市地理信息公共服务平台+
——上海市测绘院提供
增加“影像管理、遥感功能服务”作为升级改造的重要内容
• 资源一号系列 • 环境卫星 • 资源三号系列(在轨2颗)
高空间分辨率 高时间分辨率 高光谱分辨率
• 高分系列（在轨4颗）
• 实践系列
国产卫星
公益卫星
免费提供影像数据
• Landsat系列 • 哨兵系列（SAR、光学、海洋）
小卫星代表——Planet信鸽卫星
遥感系统的发展
Web遥感服务平台
遥感桌面系统
– 服务器硬件资源 – 支持并行处理和分布式处理 – 可伸缩的负载均衡机制 – 分析功能传递到数据
• 提供自助式影像处理和分析
– 将复杂、专业的遥感模型部署到服务器 – 客户端按需、在线获取影像信息
在线影像镶嵌与裁剪原型系统
——四川省基础地理信息中心提供
• 管理标准5万分幅DOM数据4765幅， 共计6.69TB。为下属单位提供在线、 按需镶嵌与裁剪DOM影像。
谢谢大家！ 请领导专家指正！
– ENVI Service Engine – IDL Service Engine – Deep Learning Service Engine（2017） – Photogrammetry Engine（2017） – OpenAI Engine（未来）
• 灵活和动态的空间配置——分布式\共 享式\云