城市不透水面遥感高精度监测关键技术及应用.docx
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城市不透水面遥感高精度监测关键技术及应用
城市不透水面遥感高精度监测要点技术及应用
提名者:
中国测绘学会
提名建议:
不透水面是权衡城市生态环境状况的重要指标,是海绵城市和生态城市建设的重要支撑。
武汉大学等单位达成的“城市不透水面遥感高精度监测要点技术及应用〞工程提出了鉴于深度学习模型并交融了多源遥感影像的图谱特点,成就已经形成了自主知识产权软件,全世界初次达成了国家尺度的米级不透水面产品,并宽泛效力于中国自然资源监测、海绵城市规划和建设、城市水文和水环境监测中,已经产生了明显的经济效益和社会效益。
工程达成人4次获取国际奖赏,被国际同行评论为该领域的引领者,专利成就已在自然资源、海绵城市建设、城市规划、城市设计、城市建设和营运、城市水务、城市生态环境等多领域获取宽泛应用,市场远景广阔,经济价值和社会价值巨大,工程成就已获取本事域下述科技奖赏:
〔1〕2021年测绘科技进步一等奖工程:
全国不透水面遥感提取和监测要点技术及应
用;
〔2〕2021年测绘科技进步一等奖工程:
高分辨率城市遥感信息提取方法与应用;
〔3〕2021年地理信息科技进步奖一等奖工程:
城市典型因素监测剖析要点技术与应用示范;
〔4〕2021年地理信息科技进步奖一等奖工程:
地理信息标准系统研究;赞同提名该工程为国家科学技术进步奖二等奖。
工程简介
新式城镇化是我国目前的国家战略之一,生态城市、园林城市、绿色城市和海绵城
市是城市可连续展开的方向,“城市让生活更美好〞也正在变为城市规划建设管理的主要
任务。
高精度城市不透水面遥感监测技术创新是落实国家新式城镇化规划重要措施,对
智慧城市创新展开和生态文明建设拥有重要战略意义。
新式城镇化的规划-设计-建设-运
维和监测,客观上需要有米级分辨率不透水面专题成就,才能让模型更精确、规划更精
准、监测更精确、决议更精确。
而目前全世界范围内仅有30米分辨率的不透水面产品,无
法知足城市尺度的规划和管理需求。
本工程在科技部、自然科学基金委、自然资源部、展开和改革委员会等部门的资助
下,由武汉大学等7家单位历时十年的科技攻关共同达成。
主要创新包含:
〔1〕建立了城市多尺度不透水面遥感提取和监测的理论方法系统,支撑了城市不透
1
水面遥感提取与监测方法应用;
〔2〕创办了天-空-地多传感器遥感影像交融不透水面提取技术系统,实现不透水面
的高精度提取;
〔3〕建立了全国多地区、多时相不透水面样本库,实现了鉴于深度学习不透水面的
精确自动提取;
〔4〕开创了我国自主可控的面向工程化应用的高分辨率不透水面遥感提取和监测系
统,达成了全世界首张2米分辨率不透水面一张图专题信息产品。
工程获中国受权创建专利42项;获软件著作权45项;有关核默算法和技术研究成
果共发布论文200余篇。
主编专著6部、国家标准2部、行业标准1部、地方标准3项、公司标准2部。
工程实现新增销售额超出3.8亿元,收益超出5000万元,新增税收超出7000万元,节支总数超出2000万元。
工程技术已应用在全国338个地级以上城市2000、
2005、2021、2021、2021、2021年6期的城市展开监测中,应用于京津冀、长三角、珠三角等5大城市群和18个国家级新区的城镇化监测,并在30多个海绵城市试点建设中获取推行应用。
以孙九林院士为判定委员会主任的判定专家组以为,该工程成就在技术
上整体抵达了国际先进水平,在图谱特点交融的提取模型及鉴于深度学习的不透水面提
取方法方面抵达了国际当先水平。
工程获测绘科技进步奖一等奖、地理信息科技进步一
等奖等共4项,获国际学术会议最正确论文奖4项。
客观评论
1.专家判定建议
中国测绘学会在北京组织专家对武汉大学“城市不透水面遥感高精度监测要点技术
及应用〞科技成就进行了判定。
以孙九林院士为判定委员会主任的专家以为,该工程成
果在技术上整体抵达了国际先进水平,在图谱特点交融的提取模型及鉴于深度学习的不
透水面提取方法方面抵达了国际当先水平。
2.软件测评建议
拥有CNAS测评资质的机构〔武汉光庭信息技术股份测评中心〕测评指标:
〔1〕交融LIDAR的航拍照像提取不透水面的精度提取精度抵达95%,比纯真采纳光
学遥感影像的方法提高了6.74%;
〔2〕鉴于DeepLearning算法的建筑物密集区不透水面的提取精度,自动整体分类
精度超出90%,高于随机丛林和SVM等经典方法;
〔3〕鉴于DeepLearning算法的非建筑物密集区不透水面的提取精度,自动整体分
类精度抵达95.55%,高于随机丛林和SVM等经典方法。
2
3.同行评论
〔1〕2021年10月17日,国际拍照丈量与遥感学会前主席,土耳其伊斯坦布尔大学
Orhan教授,在2021年高级遥感国际会议特邀报告中,评论该图谱特点交融模型能有效
提取高精度城市下垫面信息,是预防城市内涝灾祸研究的有效模型。
〔2〕2021年9月9日,中科院夏军院士在2021年海绵城市国际论坛特邀报告中评
价:
该成就是解决城市水安全预警与城市水问题监测的有效方法。
〔3〕2021年,美国地质检查局USGS的首席科学家GeorgeXian评论:
Professor
ZhenfengShao'steamextractimpervioussurfacewithmeteraccuracyatthe
nationalrangeinChina,whichisaninitialinnovativeresearch,andcanbethe
leaderinthisfield〔邵振峰教授团队提取国家尺度米级分辨率不透水面产品的研究是该方向的国际引领者〕。
〔4〕在2021年5月30日是首个“全国科技工作者日〞,李德仁院士接受长江日报
专访时评论:
武大教授邵振峰团队,展开鉴于卫星遥感的全国城市不透水面研究,住宅
建设部已把不透水城市的检查和海绵城市的建设作为将来5年的要点目标,事关城市居
民生活质量。
〔5〕IEEETIP副主编意大利Naples大学的Poggi教授以为空间-构造特点指数〔PIS〕
是高分辨率遥感的两个有名事例(NotableExamples)之一。
〔6〕美国纽约州立大学布法罗分校城市规划与地区展开系LiYin教授评论:
提取
城市复杂环境的高精度不透水面在目前还是一个挑战,我在研究纽约州布法罗市的社区
步行便利度等规划时用到了该团队的不透水面专题产品,比以前使用美国30m分辨率的
不透水面产品更精确。
该团队的这一研究方向在全世界方向内是引领方向性研究,在将来海绵城市和智慧城市规划中,将产生更深远的社会影响和经济价值。
应用状况
〔1〕整体应用状况:
工程组达成的科研成就形成了一整套完好的高分辨率遥感监测
城市不透水面的理论、方法和技术,研制了拥有自主知识产权的软件系统。
在我国城市
规划规划、城市设计、城市建设、自然资源监测、水利、环保等多个部门的实质工作中
获取了成功应用,并在县级以上城市监测、海绵城市建设等重要工程中获取实质应用,
成就已辐射至美国、德国、澳大利亚、孟加拉等境外国家。
〔2〕典型事例
1〕城市规划和设计部门应用状况:
与中国城市规划设计研究院及建设综合勘探研究
设计院等多家单位合作,成功将不透水面提取成就应用于海绵城市试点申报、
3
城市排水防涝、海绵城市规划等现状剖析中,成为排水防涝、海绵城市等规划设计中下
垫面剖析的重要资料,为海绵城市科学研究与规划工作供给了强有力的保障。
中国城市
规划设计研究院评论:
经过将武汉大学提取的不透水面成就用于海绵城市建设、城市排
水防涝、海绵城市规划的现状剖析中,有效辨别了城市不一样地区面对的问题,同时将不
透水成就用于城市展开趋向剖析、城市热岛剖析及建设收效的评估等业务中,获得了很
好的经济效益和社会效益。
2〕中领土地勘察规划院:
你单位建立的影像特点库为大规模正确迅速提取变化图斑
供给靠谱依照。
研发的人工不透水面提取方法使土地利用更改检查遥感监测自动化程度
大大提高,作业人员数目减少了近30%,同时单人作业强度减少了25%以上,生产效率提
高了近1.5倍,监测信息正确率抵达90%以上。
3〕海绵城市试点单位应用状况:
工程组达成了全国2米不透水面一张图专题信息产
品,为武汉市海绵城市的科学规划供给了最有效的定量模型参数。
该团队2021年研发完
成了鉴于多源遥感数据的城市不透水层提取系统,鉴于该系统2021年达成了覆盖全市
8000多平方公里的1米分辨率高精度不透水面专题信息,解决了武汉市2030年海绵城市
规划急需。
其团队研发了海绵城市遥感监测系统,展开了从1990年到2021年的鉴于遥
感影像的武汉市不透水面动向变化监测,为武汉市海绵城市建设收效评估供给了客观依
据。
该成就为武汉市海绵城市的科学规划工作供给了有力保障,为武汉市海绵城市建设
和营运作出了踊跃奉献,获取了很好的运转成效和效益。
〔3〕应用远景
依照国家新式城镇化战略部署,中国要连续展开自然资源监测和海绵城市建设,本
工程形成的技术系统将为国内外海绵城市的建设确立坚固的根基。
主要知识产权和标准标准等目录〔10件〕
证书编号
创建专
知识产权
国家
受权号
受权〔标
权益人〔标
创建人
利
知识产权〔标准〕
〔标准批
〔标准〕
〔地
〔标准
准实行〕
准草拟单
〔标准起
〔标准〕
详细名称
准公布部
类型
区〕
编号〕
日期
位〕
草人〕
有效状
门〕
态
创建专利
一种鉴于多源遥
中国
ZL2021
2021年2388282
武汉大学
邵振峰,
有效
感数据的城市不
100969
02月22
刘冲
透水层率息提取
日
方法
4
专著多尺度不透水面
信息遥感提取方
法及应用
软件著作多源遥感影像不
权透水面提取系统
创建专利一种高光谱图像半监察分类方法
及装置
创建专利顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法
及系统
中国
ISBN:
2021
年
ISBN:
978
9787
11月1
75643430
564343
日
88
088
中国
2021SR
2021
年
1318416
139799
3月20
日
中国
ZL2021
2021
年
2000436
100853
03月30
日
中国
ZL2021
2021
年
3010964
102034
7月26
日
中国科学院程熙,吴
遥感与数字炜,沈占
地球研究所锋
武汉大学
武汉大学邵振峰、张磊
武汉大学邵振峰、
田英洁、
沈小乐
有效
有效
有效
有效
创建专利鉴于低空遥感影像的多视密集点云生成方法及系
统
专著高分辨率遥感信息办理
计算机软城市不透水面遥
件著作权感监测系统
计算机软高分辨率遥感影
件著作权像典型目标提取
软件Target
Mapper
计算机软鉴于高分辨率遥
件著作权感影像的城市环
境变化检测软件
中国
ZL2021
2021年
2968162
武汉大学
邵振峰,
101999
6月19
杨楠,李
日
德仁,李
丛敏
中国
2021年
ISBN:
武汉大学
黄昕
4月
97870304
74285
中国
2021SR
2021
3324158
武汉大学
995063
中国
2021SR
2021
1713140
中国测绘科
127865
学研究院
中国2021SR20213365372中国地质大
103627学〔武汉〕
7
有效
有效
有效
有效
有效
5
主要达成人状况
邵振峰行政职务技术职称工作单位达成单位
排名1无教授武汉大学武汉大学
对本工程奉献
工程负责人,指导并参加了工程创新点一、二、三、四的核心内容研发工作,投入工作量占自己工作总量的80%,对本工程技术创新奉献包含:
〔1〕创建了一种鉴于多源遥感数据的城市不透水层率息提取方法等共14项受权创建专利,发布SCI
文章30余篇;
(2〕建立了图谱特点逐层交融的多分类器集成不透水面提取模型,获国际学术会议最正确论文奖;
(3〕作为详细技术负责人,研发了不透水面监测系统,开创达成全国2米不透水面一张图专题产品;
(4〕编写国家标准1部,行业标准1部,推进了城市不透水面遥感高精度监测产品的标准化和家产
化。
黄昕
行政职务
技术职称
工作单位
达成单位
排名2
系副主任
教授
武汉大学
武汉大学
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,参加不透水面提取要点技术研究,投入工作量占自己工作总量的
80%。
对本工程技术创建性奉献包含:
(1〕提出了地物空间-构造指数以及新的水体信息指数,建立了图谱交融的不透水面遥感提取模型;
(2〕提出了鉴于多视角影像的角度差分特点,实现城市复杂场景不透水面高精度提取,有效解决了高分辨率遥感影像不透水面提取存在的遮挡问题;
(3〕第一版专著?
高分辨率遥感信息办理?
,提出了影像场景提取、目标提取与变化剖析、城市变化检测等系列模型和方法。
宁晓刚行政职务技术职称工作单位达成单位
排名3副所长研究员中国测绘科学研究院中国测绘科学研究院
对本工程奉献
参加工程整体技术、组织实行和成就的应用推行,投入工作量占自己工作总量的80%。
对本工程技术
创建性奉献包含:
〔1〕提出了散布式不透水面高精度提取方法。
针对不透水面包含的房子建筑、道路、广场等场景,
成立了不一样场景下不透水面子类的多源多角度自动提取方法,实现了不透水面的散布式-综合高精度提取,
提高了不透水面高精度智能提取的精度和效率;
〔2〕该技术应用在全国338个地级以上城市2000、2005、2021、2021、2021、2021年6期建成区变
化监测,京津冀、长三角、珠三角等5大城市群监测,18个国家级新区的城镇化监测。
6
杨伯钢行政职务技术职称工作单位达成单位
排名4常务副院长教授级高级工程师北京市测绘设计研究院北京市测绘设计研究院
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,参加城市不透水面遥感监测要点技术研究,为本工程投入的工作量占自己工作总量的60%。
对科技创新中的创新点二、三、四两项内容做出了奉献:
(1〕打破了多源多角度数据交融的信息提取方法,提高了不透水面提取精度,并在北京推行应用;
(2〕负责研发了不透水面时间序列监测系统,在城市下垫面逆序更新方法、特点剖析与空间比对剖析方面有创新;
(3〕编写地方标准3项。
吴亮行政职务技术职称工作单位达成单位
排名5无教授中国地质大学〔武汉〕中国地质大学〔武汉〕
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,参加不透水面提取要点技术研究,投入工程的工作量约占自己总工作量的80%。
对创新点四做出了奉献,对本工程详细的技术创建性奉献包含:
(1〕成立了大数据环境下高分辨率遥感数据主动办理、信息按需生产到产品推送更新的多级共同计算系统,负责研制了散布式异构空间数据无缝集成管理平台和鉴于高分辨率遥感影像的城市环境变化监测软件;
(2〕依靠国家地理信息系统工程技术研究中心家产化基地,将工程研究成就应用于城市地质检查、城市地下管线普查、综合管廊等海绵城市和生态城市领域。
沈占锋行政职务技术职称工作单位达成单位
排名6无研究员中国科学院遥感与数字地球研中国科学院遥感与数字地球研
究所究所
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,参加不透水面提取要点技术研究,投入工作量占自己工作量得80%。
对科技创新中的创新点一、二、三项内容做出了奉献,对本工程详细技术创建性奉献:
(1〕创建了一种全自动的地区不透水面遥感信息精确提取方法;
(2〕创建了面向遥感影像分类的样本自动选用方法;
(3〕提出了多尺度不透水面图谱耦合模型,第一版学术专著?
多尺度不透水面信息遥感提取方法及应
用?
;
(4〕主持863和自然科学基金工程,在土地资源检查等重要工程中获取成功应用。
7
王浩行政职务技术职称工作单位达成单位
排名7无助理研究员中国测绘科学研究院中国测绘科学研究院
对本工程奉献
参加工程要点技术研发和成就的应用推行,投入工程的工作量约占自己总工作量的60%。
对科技创新
中的创新点二、四两项内容做出了奉献,对本工程技术创建性奉献包含:
(1〕以不透水面数据为根基,提出了高分辨率遥感影像城区界限提取规那么,拟订了鉴于高分辨率影像和地理信息资料协助的城区半自动化提取方法,拟订了集多个城镇化表征指标、多尺度〔全国、地区、城市、辖区、圈层、方向〕、多层面的城市空间扩展剖析、城市人居环境评论和城市群健康评论方法,为不透水面效力于城镇化时空扩展剖析供给了标准化的流程和方法;
〔2〕该技术应用在全国338个地级以上城市2000、2005、2021、2021、2021、2021年6期建成区变
化监测,京津冀、长三角、珠三角等5大城市群监测,18个国家级新区的城镇化监测。
王淼行政职务技术职称工作单位达成单位
排名8无高级工程师北京市测绘设计研究院北京市测绘设计研究院
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,参加城市不透水面遥感监测要点技术研究,为本工程投入的工作量占自己工
作总量的70%。
对科技创新中的创新点第二、四项内容做出了奉献:
(1〕参加多源多角度高分辨率卫星影像不透水地表提取方法研究,特别是对北京中心城区复杂场景不透水面的自动提取方法有创新;
(2〕要点参加高分辨率不透水面遥感提取和监测系统研发工作,负责工程需求剖析、算法研究、模型实现等工作;
〔3〕参加编写地方标准3项。
朱艳丽行政职务技术职称工作单位达成单位
排名9无高级工程师国家根基地理信息中心国家根基地理信息中心
对本工程奉献
作为工程主要参加人员,为本工程投入的工作量占自己工作总量的60%。
对创新点四有重要奉献,对本工程详细创建性奉献包含:
(1〕参加提取了我国首个米级分辨率不透水面产品有关工作;
(2〕提出了不透水面成就质量检查方法;
(3〕负责标准化研究,负责地理信息标准系统研究。
万波行政职务技术职称工作单位达成单位
排名10无副教授中国地质大学〔武汉〕武汉中地数码科技
对本工程奉献
8
作为工程主要参加人员,投入工程的工作量约占自己总工作量的60%。
对创新点四做出了奉献,对本工程详细技术创建性奉献包含:
〔1〕参加高分辨率不透水面遥感提取和监测系统研发及集成测试工作,协助达成全国第一张2米分
辨率不透水面专题图,建立了全世界首个米级分辨率国家尺度的不透水面专题产品;
(2〕依靠武汉中地数码科技展开应用推行工作,将工程研究成就应用于城市地质检查、城市地下管线普查、综合管廊等海绵城市和生态城市领域。
主要达成单位及创新推行奉献
单位名称武汉大学
排名1法定代表人窦贤康单位性质高等院校
对本工程科技创新和推行应用状况的奉献:
作为本研究的主体单位,带着本工程参加单位,共同达成了本工程的成就,主要奉献包含:
〔1〕担当核心技术攻关,创建了一种鉴于多源遥感数据的城市不透水层率息提取方法等14项受权
创建专利;
〔2〕主持多项有关工程,打破技术瓶颈,发布50多篇SCI文章和100多篇EI检索文章;
(3〕建立了图谱特点逐层交融的多分类器集成不透水面提取模型;
(4〕实现了鉴于深度学习的不透水面提取新方法,研发了多源遥感影像不透水面提取软件,负责达成中国2米不透水面一张图,在国家海绵城市规划和监测、土地资源检查和评估等重要工程中获取应用,产生了明显的社会经济效益。
(5〕编写国家标准1部,行业标准1部。
单位名称中国测绘科学研究院
排名2法定代表人程鹏飞单位性质科研院所
对本工程科技创新和推行应用状况的奉献:
参加工程整体技术、组织实行和成就的应用推行,主要奉献包含:
〔1〕提出了散布式提取的不透水面高精度提取方法。
针对不透水面包含的房子建筑、道路、广场等
复杂场景,成立了不一样场景下不透水面子类的多源多角度自动提取方法,实现了不透水面的散布式-综合
高精度提取,提高了不透水面高精度智能提取的精度和效率;
〔2〕以不透水面数据为根基,提出了高分辨率遥感影像城区界限提取标准,拟订了鉴于高分辨率影
像和地理信息资料协助的城区半自动化提取方法及操作标准,拟订了集多个城镇化表征指标、多尺度〔全
国、地区、城市、辖区、圈层、方向〕、多层面的城市空间扩展剖析、城市人居环境评论和城市群健康评
价方法,为不透水面效力于城镇化时空扩展剖析供给了标准化的流程和方法;
〔3〕工程要点技术应用在全国338个地级以上城市2000、2005、2021、2021、2021、2021年6期,
京津冀、长三角、珠三角等5大城市群,18个国家级新区的城镇化监测,成就宽泛应用于城市展开建设
和规划实行评估。
在全国积累2436个县〔市、区〕的领土建设用地监测中获取应用。
单位名称北京市测绘设计研究院
9
排名3法定代表人温宗勇单位性质科研院所
对本工程科技创新和推行应用状况的奉献:
作为本研究的协作单位,主要奉献包含:
(1〕主要参加要点技术研究和整体方案设计;
(2〕要点参加了城市不透水面分类系统、多源多角度不透水面高精度提取方法、降雨径流模型、城市下垫面逆序更新方法、特点剖析与空间比对剖析等创新理论与方法研究,工程成就适用性强,合用性
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- 关 键 词:
- 城市 不透 水面 遥感 高精度 监测 关键技术 应用