天測“AI+遙感”技術服務
一、整體介紹
2018年以來，天津市測繪院以時空信息工程技術實驗室和天津衛(wèi)星應用中心相關遙感人才為班底，持續(xù)開展遙感影像智能解譯相關研究。先后設立4項科研課題：《深度學習驅(qū)動的高分遙感影像語義級變化檢測研究》《基于深度學習的高分辨率影像建筑物自動提取研究》《耕地“非農(nóng)化”“非糧化”智能遙感解譯關鍵技術研究》《面向深度學習的多源遙感影像解譯樣本庫設計與構建研究》，形成了豐富的科研成果，并與武大聯(lián)合開發(fā)“深度學習智能提取軟件”，算力方面公司“兩網(wǎng)一中心”有較好的GPU算力資源，同時有良好的存儲資源做支撐。
“AI+遙感”技術在研究過程中與生產(chǎn)項目深度結合，將相關技術優(yōu)勢應用到適應的項目中，并關注生產(chǎn)實效。例如注重查全率（召回率），節(jié)省作業(yè)員“遛圖”時間，兼顧準確率，引入置信度的概念，通過不同參數(shù)的設定，給圖斑“打分”，提高作業(yè)員“判讀”效率等。目前天測“AI+遙感”技術已經(jīng)基本具備了“天上看”、“地上查”、“自動算”的智能化遙感監(jiān)測能力。
二、三大能力
1.“AI+遙感”目標檢測
目標檢測可實現(xiàn)對具有共同特征的單個要素的準確提取。關鍵技術為目標檢測算法RSADet網(wǎng)絡模型、基于Top K Loss的困難樣本挖掘算法、目標邊框定位精度提升技術。
目標檢測算法對電塔的提取效果
2.“AI+遙感”地物分類
地物分類可實現(xiàn)對單一要素、多要素的準確分類。關鍵技術為基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的語義分割方法、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。
地物分類算法對水域的提取效果
3.“AI+遙感”智能解譯樣本庫
任務驅(qū)動的樣本庫建設，僅從滿足場景、目標、像素的具體精準解譯要求來建設，立足項目和研究需求快速建立專項的、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、無人機遙感影像的樣本庫成果。
“AI+遙感”智能解譯樣本庫
三、應用案例
1.“AI+航空遙感”固體廢棄物識別
該應用服務天津農(nóng)委“農(nóng)村人居環(huán)境整治提升五年行動”需求，利用“AI+航空遙感”固體廢棄物識別技術對天津市鄉(xiāng)村垃圾進行精準識別，查全率高達98.9%。創(chuàng)新點為引入置信度判定，通過目標檢測網(wǎng)絡檢測閾值的設定為每個圖斑置信度賦值，為內(nèi)業(yè)檢驗人員快速判別圖斑提供依據(jù)。
固體廢棄物識別流程及效果
2.“AI+航天遙感”農(nóng)作物細分類
應國務院辦公廳發(fā)布的關于堅決制止耕地“非農(nóng)化”“非糧化”行為的通知要求，服務農(nóng)委糧食功能區(qū)動態(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，對小麥、水稻、玉米的提取查全率達95%以上，小麥、水稻提取的準確率均超98%，自動提取結果達到人工標繪水平，一定程度可以輔助實際生產(chǎn)。
天津市三大主糧識別流程及效果
3.“AI+航天遙感”溫室大棚識別
應市農(nóng)委開展全市現(xiàn)存種植業(yè)設施農(nóng)業(yè)（溫室、大棚）調(diào)查摸底工作需求，利用“AI+航天遙感”溫室大棚識別技術對全市國土空間進行了溫室大棚自動提取，提取出約13萬個、近18萬畝溫室、大棚。在此基礎上，相關調(diào)查人員通過1:2000地形圖、遙感影像等資料進行對比校驗，高效、快速地形成天津市種植業(yè)設施農(nóng)業(yè)（溫室、大棚）調(diào)查成果。
溫室、大棚智能識別結果圖
4.“AI+航天遙感”艦船識別
為協(xié)助河北工業(yè)大學開展渤海灣艦船監(jiān)測，基于2019年度國產(chǎn)GF-1和GF-6衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，利用深度學習技術，采用Mask-RCNN模型，完成了船舶信息上、下半年2期自動識別結果，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。
渤海灣艦船智能識別
5.“AI+無人機遙感”窨井蓋普查
應住建部等6個部門發(fā)布的加強窨井蓋安全管理的通知要求，利用“AI+無人機遙感”窨井蓋普查技術提取市區(qū)井蓋，提取查全率和準確率均達到98%以上，創(chuàng)新點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別。
窨井蓋普查影像智能解譯效果
6.“AI+遙感”其他應用場景
建筑物自動解譯結果
電塔自動解譯結果
光伏板自動解譯結果
地物多分類結果
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