系統概述


  目前我國生態保護和開發之間的矛盾依然突出,96%的重點生態功能區存在礦產資源開發行為,77%的國家級自然保護區核心區存在人類活動。國家高度重視生態環境保護,2017年初,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于劃定并嚴守生態保護紅線的若干意見》。


    為了解決各地生態監管人員少、監管區域大的矛盾,南京云創大數據科技股份有限公司自主研發了生態保護紅線監管系統。該系統采用亞米級的衛星遙感影像數據,基于地理信息系統的生態保護紅線圖,在新建項目審批時,對項目所在位置的經緯度坐標與紅線圖范圍坐標進行對比,進行判定新建項目是否觸碰紅線;并利用卷積神經網絡,對采集到的前后兩個季度的生態圖像進行識別比對,找出兩個季度圖像中的不同斑點,再利用移動執法終端的GPS和GIS技術進行現場核查,找出生態紅線區域內的人為變化。生態保護紅線監管系統由數據采集與傳輸、數據存儲與計算、數據應用與展示三個部分組成。



數據采集與傳輸


  物理隔離單向光閘基于物理光的單向傳輸特性,實現物理隔離、單向傳輸、中間透明可見,沒有反向信道,可保證通信安全,實現行業內網、專網與公共網絡之間單向可靠通信。該產品在中間部位是透明可見的,只有一個發光端和一個感光端,沒有反向信道,從而區別于傳統的邏輯隔離設備。


高分二號衛星


  高分二號衛星是我國自主研制的首顆空間分辨優于1米的民用光學遙感衛星,搭載有兩臺高分辨率1米全色、4米多光譜相機,具有亞米級空間分辨率、高定位精度和快速姿態機動能力等特點,有效地提升了衛星綜合觀測效能。這是我國目前分辨率較高的民用陸地觀測衛星,星下點空間分辨率可達0.8米,標志著我國遙感衛星進入了亞米級“高分時代”。


衛星影像數據處理


  通過衛星地面站獲取合適的覆蓋淮安市范圍的衛星地圖影像數據,利用遙感圖像專業處理軟件對數據進行輻射校正、增強、融合、鑲嵌等處理,獲得高時空分辨率的生態影像數據。




數據存儲與計算


存儲系統


  海量的影像數據集需要大容量的存儲。cStor云存儲系統是公司自主研發的、具有自主知識產權的高科技產品,整套系統包括軟件與硬件,是一個海量的云存儲平臺。


深度學習一體機


  DeepRack深度學習一體機是南京云創大數據科技股份有限公司自主研發的深度學習軟硬件平臺,以GPU+CPU混合架構,實現對圖像數據的高性能并行處理,整機預裝TensorFlow、Caffe等主流深度學習軟件,配合MNIST、CIFAR-10、ImageNet等圖像數據集,完成數據的訓練,通過卷積神經網絡完成對兩次衛星圖像的識別比對,從而發現地圖中的圖斑變化。



數據應用與展示


生態保護紅線GIS子系統


  基于GIS系統的紅線劃定,在地圖上直觀地顯示生態保護紅線區域的位置、范圍及分布情況,實現生態保護紅線的展示和查詢。



生態保護紅線輔助審批子系統


  生態保護紅線輔助審批子系統植入行政審批系統后,可以在項目審批時,通過輸入項目規劃位置的坐標,即能知曉是否觸碰生態紅線。


生態保護紅線圖像自動識別子系統


  生態保護紅線圖像自動識別子系統每個季度更新一次衛星地圖,通過深度學習技術(卷積神經網絡)將更新后的地圖與之前的衛星地圖進行自動比對,以發現兩次地圖中的圖斑變化。


       卷積神經網絡(Convolutional Neural Network,CNN)是一種前饋神經網絡,它的人工神經元可以響應一部分覆蓋范圍內的周圍單元,對于大型圖像處理有出色表現。




生態保護紅線移動執法子系統


  生態保護紅線移動執法子系統植入移動執法終端(手機或Pad)后,監察人員借助GPS定位,將方便現場執法人員準確判斷目標物在生態紅線內外的確切位置,實現移動執法。

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