大数据背景下水土保持智能化信息技术

任务来源：

技术领域：水土保持

技术来源：自主研发。

技术原理

针对大数据背景下水土保持智能化信息技术的短板，利用微型无人机、高光谱成像仪、三维激光扫描仪等高新技术获取水土保持多元化数据，实现海量数据自动识别、判读、审核、录入。基于深度学习的面向对象地物提取方法和高分辨率遥感扰动地表智能识别技术完成有效信息提取，自动完成各项成果的系统检索与发布。集成一套多元化水土保持高精度遥测技术体系解决数据获取周期长、精度低、成本高的问题，创新开发的可系统处理海量数据的软件平台解决了海量数据绘制底图和数据录入工作量大且易出错的难题。提供定制服务的信息成果应用与发布平台满足不同需求的定制化服务。

技术特色

该项技术系统性地研发了针对水土保持大数据的智能化数据采集、处理、分析、应用技术，其4个组成模块具有智能化、高精度、稠密时相、系统性、高效性的综合特点。（1）多元化高精度遥测技术，实现快速、精确获取大量的地形、地表植被、地面物质组成、土壤流失量等数据，提高效率及数据精度。（2）海量数据系统处理平台，实现多元化数据的自动分类、判别，基于软件自动化完成数据处理、审核、录入。（3）信息智能提取技术，对海量数据进行深度挖掘，拨冗去繁，大幅减少人工工作量，提高了工作效率。（4）存储、检索与发布、应用，实现成果的高度综合，快速完成成果的储存、检索与发布，为各级行政主管部门、水土保持第三方咨询服务单位、生产建设单位按需提供定制化服务。

技术指标

（1）多元化高精度遥测技术快速精确获取生产建设项目土壤流失量及周边环境资料。（2）海量数据系统处理平台实现多元化数据的系统管理和处理。（3）基于深度学习的面向对象地物提取方法，构建的高分辨率遥感影像扰动地表智能识别技术和水土流失动态变化准实时监测技术，实现信息智能提取，大幅度提高数据处理工作效率。（4）适于云计算的可扩展高分辨率遥感影像存储组织结构、基于主题模型的土壤侵蚀遥感影像检索技术和成果发布系统可提供定制化服务。（5）大光通量全息衍射光栅同轴反射光学设计，在满足低于0.5kg 的质量要求同时，拥有3.5nm 的超高光谱分辨率和200 个以上的波段；开发的HDPU 光谱获取软件可以让仪器以更快的帧率获取影像，以满足高速飞行运动拍摄的需要；从16～100μm的多种宽度狭缝可选，可满足不同天候的应用需要。该技术，提高空间分辨率和光谱分辨率，最佳光谱分辨率达1～2nm，最大光圈F/N1.4～2.2。

应用范围及前景

适用于水土保持“天地一体化”和“图斑精细化”监管、区域及大型工程水土流失动态监测、水利工程信息化监督管理。该项技术已在6项工程中获得成功应用。典型应用案例：案例1：鄂北地区水资源配置工程，应用时间为2016年5月—2018年12月。该技术提高监测工作效率45%以上，减少了劳动力2人/年，减少工程投资15万元/年。案例2：商丘—合肥—杭州铁路工程，应用时间为2015年10月—2018年12月。该技术提高水土保持监测成果发布效率50%以上。案例3：2016年武汉市水土保持遥感普查，应用时间为2016年12月—2017年3月。获得武汉市水土流失类型、面积、强度及空间分布状况，该技术提高普查工作效率50%以上，水土保持调查精度提高30%。案例4：西气东输二线与川气东送管道互联工程，应用时间为2014年5月—2015年6月。该技术的投入使用，减少了工程弃渣占地，土石方资源利用率达到了92%以上。案例5：贵州省道真至新寨高速公路道真至瓮安段工程，应用时间为2017年1月—2018年12月。利用大数据背景下水土保持智能化信息技术成功获取该项目共计123个弃渣场的DEM/DOM和土地利用现状图，实现了提高土石方利用率20%，减少土石方占地6.5h㎡，实现弃渣场稳定安全系数提高15%，节约投资约15万元/年。案例6：湖北省宜昌市夷陵区范围内生产建设项目监督调查项目，应用时间为2017年6月—2018年7月。该技术的应用提高了水土保持监督管理工作效率45%。

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