讲座主要从三大方面来分享ENVI/IDL遥感技术在交通中的最新应用。第一部分是交通影像底图的生产,第二部分是enviidl遥感技术在交通中的最新应用和解决案方案,第三部分将向大家介绍我们完善的服务。对于交通方面的遥感应用,又可以概括为对交通基础信息的提取、交通灾害遥感,以及交通环境遥感。
这里交通对象包括公路、铁路、航运、航空等等。针对公路交通,可以应用于公路规划、道路选线、道路周边地形获取、道路工程地质勘察、进度监测、交通沿线用地信息的获取和环境影像评价、沿线地质灾害遥感分析,比如水毁道路监测,等等;对于铁路交通,除了这些内容之外,重点还有沿线地形沉降分析等;对于航运交通,涉及到港口、船只、航道的检测,水上交通环境监测,比如海上溢油、藻华、海冰监测等等;对于航空交通,可以应用于飞机检测、跑道维护、机场建设环境评价等方面。
1. 交通影像底图
作为交通影像底图,需要的遥感影像,不仅要有非常美观的视觉效果,而且也要具有准确的地理位置。ENVI/IDL可以流程化的处理遥感影像,对图像进行一系列的预处理(数据选择、图像融合、正射纠正、图像镶嵌与裁剪、图像增强等)、提取地形信息,将操作步骤界面化、流程化,操作简单、高效便捷。
例如,图1-1是ENVI流程化工具对资源三号卫星立体像对数据,提取的某处矿区的DEM信息,地形地貌的细节,都可以很好地表达出来。
图1-1:资源三号卫星立体像对提取DEM信息
2. 交通遥感应用
2.1. 交通基础信息提取
交通基础信息的提取,就是利用遥感技术获取的影像,通过图像处理、变换、分割、分类、人工或计算机半自动识别的手段,将交通线路(公路、铁路等)、交通基础设施(建筑物或构筑物,如桥梁、路牌、交通站场、机场等)、运动目标(车辆、船只等)等交通要素识别并输出,并对其进行动态监测的一种信息提取技术。
例如:通过面向对象特征提取,可以对城市道路进行提取:
图2-1:面向对象图像分类提取道路信息
ENVI5.0中的流程动态监测工具,还可以进行遥感变化检测。例如下图是对机场变化的监测,输入两景影像,通过波段的直接比较,提取出发生变化的区域,蓝色是减少的、红色是增加的。
图2-2:ENVI流程化遥感变化检测工具机场变化监测
2.2. 交通灾害遥感
交通灾害遥感是利用遥感影像,针对不同的灾害类型(地质、洪水、冰雪灾害和地面沉降等),将滑坡、泥石流、地震、洪水水体、冰雪分布、地面沉降分布等灾害因子信息识别并输出的一种信息提取过程,并在提取结果的基础上,与路网分布图进行叠加,得到交通灾害道路损毁图,进而利用各种评估模型,对交通灾害进行影响评价,从而为交通灾害应急及救援提供数据支持。
例如,基于InSAR技术的干涉叠加技术(PS及SBAS方法),可监测道路两旁的mm级的地表形变,在容易发生滑坡的区域布设雨量计、位移计等监测设施,以便进行防灾减灾。下图是干涉叠加技术用于布达佩斯城铁附近地表形变监测。
图2-3:干涉叠加技术用于布达佩斯城铁附近得表形变监测
43景TerreSAR-X数据对地铁站附近进行PS干涉分析,对该区域局部的SBAS分析,得出时间序列上的位移。
图2-4:匈牙利布达佩斯地下工程的地表形变监测结果
红色到蓝色代表沉降到抬升的区域。从图中我们可以明显的看到,从河的东北到西南,恰好是4号线的施工沿线,形变量约10㎜/每年,特别是在地铁的附近。
例如,下图是对填海机场建设地表形变的监测,以香港机场为例。
图2-5:填海机场建设地表形变监测——以香港机场为例
2.3. 交通环境遥感
交通环境遥感是指利用遥感影像,通过信息提取或者模型反演,将土地利用类型、植被类型、植被指数、植被覆盖度等生态因子,水质、水土流失、悬浮泥沙、海上溢油污染、水体富营养化污染等水环境信息,大气污染物以及大气能见度(包括大气颗粒物、雾、霾、沙尘)等大气环境信息识别并输出的一种信息提取过程,形成适用于大区域、相对快速的交通环境遥感监测与过程研究。
例如,利用高分辨影像,对城市绿地信息进行提取,输出适量结果(shape/GDB),属性赋值,将道路网数据与提取的绿地信息进行叠加和分析,可提取出道路沿线的绿化带,进而结合植被因子、坡度因子、地质条件因子等,进行城市道路沿线环境评价。
图2-6:面向对象图像分类提取道路中间的绿化带信息
交通环境遥感中,一个非常重要的方面,是对海洋溢油的研究。海洋溢油就是石油在海上运输或开采过程中的流失,是导致海面污染、影响海洋环境的主要因素之一。海面溢油的情况,在雷达图像上非常的明显。
下面是国家卫星海洋应用中心,基于ENVI/IDL开发的海洋溢油遥感监测系统。完全由ENVI/IDL为用户定制开发的业务化系统,开发时间短,性能好,目前以正式投入使用。能执行海洋溢油监测的日常业务。
图2-7:海洋溢油遥感监测业务系统
藻华也是海上交通环境的关注重点。近年来近海污染严重,浒苔爆发频繁。直接影响航线的通畅、船只的出行。例如,下面是ENVI利用雷达数据提取浒苔的结果。
图2-8:基于雷达数据提取浒苔的结果
下面,是烟台海事局基于ENVI/IDL开发的国内首家海洋海事交通业务化的系统。这个系统的目的是对海洋交通有影响的目标做实时的信息提取,比如溢油、海冰、浒苔等,还有对直接的交通目标,比如说船只、港口、平台等等进行监测。最终目的,是跟他们已有的电子海图做叠加,将影像中提取的数据和信息真正有效地运用起来。
图2-9:基于ENVI/IDL的面向海事的卫星遥感业务化系统
3. 我们的服务
我们还为大家提供完善的、专业的技术服务。首先,我们在全国有7个分公司,以此辐射全国范围,有技术支持的邮箱、热线和网站;其次,我们还有丰富的网络学习和交流服务,论坛、博客和微博,实现与大家的随时互动,所有的素材、免费的ftp下载资源以及教学视频都是实时更新;而且,我们每年在全国各地都会举办ENVI、IDL和SARscape的遥感应用培训班,内容都是最新的。
图3-1:培训班教材