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天測“AI+遙感”技術(shù)服務(wù)

一、整體介紹

2018年以來,天津市測繪院以時(shí)空信息工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室和天津衛(wèi)星應(yīng)用中心相關(guān)遙感人才為班底,持續(xù)開展遙感影像智能解譯相關(guān)研究。先后設(shè)立4項(xiàng)科研課題:《深度學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的高分遙感影像語義級(jí)變化檢測研究》《基于深度學(xué)習(xí)的高分辨率影像建筑物自動(dòng)提取研究》《耕地“非農(nóng)化”“非糧化”智能遙感解譯關(guān)鍵技術(shù)研究》《面向深度學(xué)習(xí)的多源遙感影像解譯樣本庫設(shè)計(jì)與構(gòu)建研究》,形成了豐富的科研成果,并與武大聯(lián)合開發(fā)“深度學(xué)習(xí)智能提取軟件”,算力方面公司“兩網(wǎng)一中心”有較好的GPU算力資源,同時(shí)有良好的存儲(chǔ)資源做支撐。

“AI+遙感”技術(shù)在研究過程中與生產(chǎn)項(xiàng)目深度結(jié)合,將相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢應(yīng)用到適應(yīng)的項(xiàng)目中,并關(guān)注生產(chǎn)實(shí)效。例如注重查全率(召回率),節(jié)省作業(yè)員“遛圖”時(shí)間,兼顧準(zhǔn)確率,引入置信度的概念,通過不同參數(shù)的設(shè)定,給圖斑“打分”,提高作業(yè)員“判讀”效率等。目前天測“AI+遙感”技術(shù)已經(jīng)基本具備了“天上看”、“地上查”、“自動(dòng)算”的智能化遙感監(jiān)測能力。

 二、大能力

1.“AI+遙感”目標(biāo)檢測

目標(biāo)檢測可實(shí)現(xiàn)對(duì)具有共同特征的單個(gè)要素的準(zhǔn)確提取。關(guān)鍵技術(shù)為目標(biāo)檢測算法RSADet網(wǎng)絡(luò)模型、基于Top K Loss的困難樣本挖掘算法、目標(biāo)邊框定位精度提升技術(shù)。

目標(biāo)檢測算法對(duì)電塔的提取效果.png

 目標(biāo)檢測算法對(duì)電塔的提取效果

2.“AI+遙感”地物分類

地物分類可實(shí)現(xiàn)對(duì)單一要素、多要素的準(zhǔn)確分類。關(guān)鍵技術(shù)為基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的語義分割方法、建筑物提取精度提升策略、建筑物邊緣規(guī)則化、樣本數(shù)據(jù)增強(qiáng)策略、基于序列遙感影像提取圖斑出現(xiàn)年代的算法。

地物分類算法對(duì)水域的提取效果.png

 地物分類算法對(duì)水域的提取效果

3.“AI+遙感”智能解譯樣本庫

任務(wù)驅(qū)動(dòng)的樣本庫建設(shè),僅從滿足場景、目標(biāo)、像素的具體精準(zhǔn)解譯要求來建設(shè),立足項(xiàng)目和研究需求快速建立專項(xiàng)的、本地化、工程化的樣本庫,避免盲目建立普適的大型樣本庫。通過多年積累,已經(jīng)形成了一批20余地類、10余年代、多種分辨率的航天、航空、無人機(jī)遙感影像的樣本庫成果。

“AI+遙感”智能解譯樣本庫.png

 “AI+遙感”智能解譯樣本庫

三、應(yīng)用案例

1.“AI+航空遙感”固體廢棄物識(shí)別

該應(yīng)用服務(wù)天津農(nóng)委“農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動(dòng)”需求,利用“AI+航空遙感”固體廢棄物識(shí)別技術(shù)對(duì)天津市鄉(xiāng)村垃圾進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別,查全率高達(dá)98.9%。創(chuàng)新點(diǎn)為引入置信度判定,通過目標(biāo)檢測網(wǎng)絡(luò)檢測閾值的設(shè)定為每個(gè)圖斑置信度賦值,為內(nèi)業(yè)檢驗(yàn)人員快速判別圖斑提供依據(jù)。

固體廢棄物識(shí)別流程及效果合并.png

 固體廢棄物識(shí)別流程及效果

2.“AI+航天遙感”農(nóng)作物細(xì)分類

應(yīng)國務(wù)院辦公廳發(fā)布的關(guān)于堅(jiān)決制止耕地“非農(nóng)化”“非糧化”行為的通知要求,服務(wù)農(nóng)委糧食功能區(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測。通過分析作物物候特征,建立多期多通道影像疊加算法,對(duì)小麥、水稻、玉米的提取查全率達(dá)95%以上,小麥、水稻提取的準(zhǔn)確率均超98%,自動(dòng)提取結(jié)果達(dá)到人工標(biāo)繪水平,一定程度可以輔助實(shí)際生產(chǎn)。

天津市三大主糧識(shí)別流程及效果-合并1.png

 天津市三大主糧識(shí)別流程及效果

3.“AI+航天遙感”溫室大棚識(shí)別

應(yīng)市農(nóng)委開展全市現(xiàn)存種植業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)(溫室、大棚)調(diào)查摸底工作需求,利用“AI+航天遙感”溫室大棚識(shí)別技術(shù)對(duì)全市國土空間進(jìn)行了溫室大棚自動(dòng)提取,提取出約13萬個(gè)、近18萬畝溫室、大棚。在此基礎(chǔ)上,相關(guān)調(diào)查人員通過1:2000地形圖、遙感影像等資料進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn),高效、快速地形成天津市種植業(yè)設(shè)施農(nóng)業(yè)(溫室、大棚)調(diào)查成果。

溫室、大棚智能識(shí)別結(jié)果圖.png

 溫室、大棚智能識(shí)別結(jié)果圖

4.“AI+航天遙感”艦船識(shí)別

為協(xié)助河北工業(yè)大學(xué)開展渤海灣艦船監(jiān)測,基于2019年度國產(chǎn)GF-1和GF-6衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),利用深度學(xué)習(xí)技術(shù),采用Mask-RCNN模型,完成了船舶信息上、下半年2期自動(dòng)識(shí)別結(jié)果,較全面地掌握了渤海灣海域內(nèi)船舶的數(shù)量、大小和分布等情況。

渤海灣艦船智能識(shí)別.png

 渤海灣艦船智能識(shí)別

5.“AI+無人機(jī)遙感”窨井蓋普查

應(yīng)住建部等6個(gè)部門發(fā)布的加強(qiáng)窨井蓋安全管理的通知要求,利用“AI+無人機(jī)遙感”窨井蓋普查技術(shù)提取市區(qū)井蓋,提取查全率和準(zhǔn)確率均達(dá)到98%以上,創(chuàng)新點(diǎn)為影像智能解譯拓展了窨井蓋材質(zhì)、形狀等屬性的智能識(shí)別。

窨井蓋普查影像智能解譯效果.png

 窨井蓋普查影像智能解譯效果

6.“AI+遙感”其他應(yīng)用場景

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 建筑物自動(dòng)解譯結(jié)果

62電塔自動(dòng)解譯結(jié)果2.png

 電塔自動(dòng)解譯結(jié)果

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 光伏板自動(dòng)解譯結(jié)果

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 地物多分類結(jié)果