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利用雲地球大資料構建線上Web遙感應用系統

傳統的遙感應用的基本流程是首先獲取遙感資料,可以通過網路下載方式獲取,之後在專業的遙感軟體中進行處理和分析,最後形成分析結果進行分享。線上遙感應用將遙感資料獲取、資料處理和分析、結果的分析統一在Web中完成,可能只需要在Web端點選幾下滑鼠就能完成整個過程。資料來源是線上遙感應用中很關鍵的一個環節,資料來源除了具備能線上使用外,能持續更新也是一個重要要素。

這裡會利用兩個技術點:

  • 雲地球大資料集:是Open Data on AWS眾多資料集中的一個,這個大資料集包含110種開放地球觀測資料集,源資料由(非)政府組織、研究機構、企業和個人來維護。其中免費提供全球範圍、全時段範圍內哨兵1、哨兵2、Landsat8衛星資料,資料都以S3 協議共享。其中時間週期最短的是哨兵2,同一區域5天一個重返,區域性地區因為有拍攝重疊,2~3天一個重返。
  • 企業級遙感服務平臺技術:核心是將遙感處理、遙感分析、遙感模型演算法等以Web Services的方式提供,支援Web API構建Web應用端,部署環境支援叢集環境、企業級伺服器或雲平臺。

下面我們以一個實際例子介紹利用雲地球大資料構建線上遙感應用系統。

系統架構

如下圖所示,將遙感處理與分析流程封裝為應用程式,並部署在伺服器上,資料來源為亞馬遜S3上的雲地球大資料集,以S3標準提供,如S3協議的資料地址:s3://sentinel-s2-l1c/tiles/49/R/FM/2019/10/15/0/metadata.xml,利用Web API構建的Web應用程式,遙感處理與分析應用程式都是以Rest服務提供,Web應用程式直接與Rest遙感服務進行通訊。

圖:系統架構

其中資料來源主要是哨兵2,哨兵2具備10米解析度、多波段、5天重返等優點,更重要的共享的是L1C級資料,經過了幾何校正和表觀反射率定標,採用MGRS格網化處理,按照MGRS網格生成100x100km網格的影象。

圖:哨兵2的MGRS網格化管理

系統預期效果

我們以水環境和作物長勢監測為例子構建了一個線上的遙感應用系統,因為資料來源是亞馬遜S3上的哨兵2資料,如果不考慮精度問題,可以獲取世界任意地方的水環境資訊。

圖:基於WebAPI 搭建Web應用

這裡選擇太湖作為監測區域,查詢得到最早的是2020年1月9號,可以預覽雲量和快檢視等資訊。最早的無雲影像是2020年12月30號,選擇這期影像。

圖:資料查詢與預覽

本系統提供6種水質引數反演模型,如下圖所示為這些水質引數反演的流程,主要有7個步驟,7個步驟形成了一個流程化服務,以Rest服務方式提供。選擇需要反演的水質引數提交,系統執行處理後把結果返回給客戶端。

圖:水環境反演引數

客戶端自動顯示處理結果,結果也可以下載到本地進一步分析。

圖:水環境反演結果

總結

利用雲地球大資料構建線上Web遙感應用系統可以充分利用雲上的遙感資料來源,這些遙感資料來源幾乎每天都在更新,讓Web遙感應用系統真正“活”起來。