CN115824975A - 基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，属于监测技术领域，包括遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块和管理模块；所述遥感卫星用于采集监控区域的遥感图像信息，并发送给地面监控基站；环境采集模块用于采集监控区域内的实时影像信息和生态环境信息，并将采集的实时影像信息和生态环境信息发送给地面监控基站；所述地面监控基站用于接收遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息，并通过分析模块进行分析，将获得的分析结果发送给管理模块；所述管理模块用于根据接收到的分析结果进行相应的应急管理；通过遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块、管理模块之间的相互配合，实现对人居环境的智能监测。

Description

基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统

技术领域

本发明属于监测技术领域，具体是基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统。

背景技术

人居环境是由自然、人类、经济、社会等因素构成的复杂系统，是衡量区域社会经济发展水平和人们生活水平的重要标志，人居环境的评价是涉及经济、社会等多个方面的系统工程，通过人居环境评价指数可以针对社会经济的发展提供优化策略；因此如何更好的进行人居环境监测，为当前需要解决的问题。

如公开号为CN1588056A的专利公开了基于植物监测来实现对人居环境安全性变化的早期预警与防治，建立植物挥发物监测对环境安全性的早期预警系统；对植物挥发物进行监测既不损伤植物、又可保证长期稳定的可持续监测目的，实现在危险尚未涉及动物及人类危害程度时在植物水平就达到早期预警的目的通过对植物应答环境灾变情况下生理、生化水平的变化着手，确定相关的植物病理或正常酶谱反应特征；确定灾害发生的植物学参数，实现人居环境安全性的早期鉴定根据植物对环境灾变发生响应的分子信号转导，探讨植物对环境胁迫的拮抗与适应分子机理，实现早期的分子治疗或为生物制药提供解决方式，达到对人居环境安全性变化的早期防治；该方案通过植物挥发物来进行检测，从而预测对应的人居环境；但是该方案所能监测的区域较小，且不全面，当需要进行全面和大区域的监测，需要耗费大量的资金投入成本。

因此为了实现较大区域的人居环境监测，本发明提供了基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，用于利用高分遥感卫星实现对监测区域的全面监测，提高监测效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，包括遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块和管理模块；

所述遥感卫星用于采集监控区域的遥感图像信息，并发送给地面监控基站；

环境采集模块用于采集监控区域内的实时影像信息和生态环境信息，并将采集的实时影像信息和生态环境信息发送给地面监控基站；

所述地面监控基站用于接收遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息，并通过分析模块进行分析，将获得的分析结果发送给管理模块；

所述管理模块用于根据接收到的分析结果进行相应的应急管理。

进一步地，环境采集模块的工作方法包括：

获取监控区域的数据图，对数据图进行监控项识别，标记各个监控项对应的单项区域，获取各个单项区域的监测目标，通过获取的监测目标对遥感卫星采集的对应遥感图像信息进行校核，获得对应的补充采集区域及对应采集内容；根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案，应用对应的采集补充方案，获得监控区域内的实时影像信息和生态环境信息。

进一步地，对数据图进行监控项识别的方法包括：

设置监控项明细表，基于监控项明细表对数据图进行识别，获得对应的需要进行监测的监控项及其对应的区域位置。

进一步地，根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案的方法包括：

根据补充采集区域及对应采集内容分析具有的待选补充方式，获取各待选补充方式的特征数据，根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式，根据目标补充方式进行采集补充方案的编制。

进一步地，根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式的方法包括：

将待选补充方式标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；将预估成本、采集符合度和实施评估值分别标记为YGi、CDi和SPi，根据公式QWi＝(b2×SPi-b1×α×YGi)×CDi计算对应优先值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，α为成本转化系数，将计算的优先值按照从大到小的顺序进行排序，选择排序第一的优先值对应的待选补充方式为目标补充方式。

进一步地，分析模块的工作方法包括：

设置灾情分析单元，通过灾情分析单元对获得的遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息进行实时分析，判断监控区域内是否具有灾情发生，获得对应的灾情分析结果；

设置人居环境监测对应的各指标项以及对应的指标分析内容，根据设置的指标项以及对应的指标分析内容将遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息分为对应的指标项分析数据，对获得的各指标项分析数据进行分析，获得对应的综合人居环境值。

进一步地，对获得的各指标项分析数据进行分析的方法包括：

分析各指标项分析数据对应的指标项代表值，将指标项标记为j，其中j＝1、2、……、m，m为正整数；将获得的指标项代表值标记为DBj，根据公式

计算对应的综合人居环境值，其中βj为对应指标项的权重系数。

进一步地，管理模块的工作方法包括：

识别对应的分析结果，当灾情分析结果为正常情况时，不进行应急操作，当灾情分析结果为异常情况时，匹配对应的应急方案进行应急管理；将接收的综合人居环境值和各指标项代表值进行实时展示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块、管理模块之间的相互配合，实现对人居环境的智能监测，并进行相应的综合测评，通过分析模块与环境采集模块进行相配合，使得获得采集数据更加的全面和及时，实现当灾情发生时可以更快更及时的发现；并通过采用遥感卫星和地面监控基站相配合的方式，实现对较大区域范围的人居环境监测，并在实现大面积监测的同时，极大的降低所耗费的监测成本，实现高效、快速的人居环境监测，避免过多的设置各种现场监测设备，耗时耗力且成本高昂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，包括遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块和管理模块；

遥感卫星采集监控区域的遥感图像信息，并发送给地面监控基站；可以根据需要监测的区域确定具有哪些可选遥感卫星，需要保证对应的遥感卫星能够清晰的采集对应监测区域的图像信息，可以在选择的过程中根据各个遥感卫星历史采集图像进行分析，判断其是否能够满足要求，再根据获取对应数据的成本等情况选择合适的遥感卫星。

环境采集模块采集监控区域内的实时影像信息和生态环境信息，并将采集的实时影像信息和生态环境信息发送给地面监控基站。

获取监控区域的数据图，数据图即为监控区域的图纸，为现有图纸；对数据图进行监控项识别，标记各个监控项对应的单项区域，获取各个单项区域的监测目标，通过获取的监测目标对遥感卫星采集的对应遥感图像信息进行校核，获得对应的补充采集区域及对应采集内容；根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案，应用对应的采集补充方案，获得监控区域内的实时影像信息和生态环境信息。

通过地面监控基站接收遥感卫星传输的遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息，并通过地面监控基站内的分析模块进行分析，将获得的分析结果发送给管理模块。

管理模块根据接收到的分析结果进行相应的应急管理。识别对应的分析结果，当灾情分析结果为正常情况时，不进行应急操作，当灾情分析结果为异常情况时，匹配对应的应急方案进行应急管理；应急方案是根据具有的异常结果通过人工的方式进行预先设置的，如预警告警，派遣对应的工作人员进行紧急处理等。

将接收的综合人居环境值和各指标项代表值进行实时展示。

监控区域即为需要进行人居环境监测的区域，通过人工的方式根据实际需要进行划定。

对数据图进行监控项识别的方法包括：

设置监控项明细表，包括在监控区域内需要进行监测的监控项，如易发生火灾的丛林区域、环境监测的湖泊区域、农耕情况的田地区域、生活经济的居住区域等，具体的是通过人工的方式进行设置的，结合对应的遥感卫星监控进行调整设置的，即对于某些通过遥感卫星可以采集到的数据就不用进行相应的监控采集补充，因此在进行监控项明细表设计时，会同步设置监控项需要达到的监测目标，用于对遥感卫星采集的数据进行比较，判断是否需要进行监控补充，如图像能见度、清晰度等；基于监控项明细表对数据图进行识别，获得对应的需要进行监测的监控项及其对应的区域位置。

通过获取的监测目标对遥感卫星采集的对应遥感图像信息进行校核，即为判断遥感图像信息是否能够全部满足对应单项区域的监测目标，如单项区域中因某些特殊因素而导致某片区域通过遥感卫星不能很好的采集，某些数据需要通过补充其他监控设备进行采集，具体的通过对应的监测目标和遥感图像信息可以实现的目标进行标记，即可获得对应的补充采集区域以及对应采集内容，如水质等，通过现有的图像识别处理比对技术可以实现相应的校核，因此，在本申请中不进行详细的校核叙述，即通过现有技术可以实现相应的校核即可，可以根据实际情况进行择优选择对应的校核方法。

根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案的方法包括：

根据补充采集区域及对应采集内容分析具有的待选补充方式，获取各待选补充方式的特征数据，根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式，根据目标补充方式进行采集补充方案的编制。

根据目标补充方式进行采集补充方案的编制，具体的是通过人工的方式根据采取的目标补充方式、补充采集区域和采集内容编制对应的采集补充方案，包括对应的设备安装和数据传输。

根据补充采集区域及对应采集内容分析具有的待选补充方式，即为了完成该采集内容可以采用哪些采集方式，如无人机监控采集、固定监控点采集、巡逻车监控采集等各种方式，实例性的，在山区，因为某些时期将会具有大雾，而通过遥感卫星将不能很好的进行相应的图像采集，因此在该时期就需要进行补充监控采集，为了完成该时期的监控目标，通过现有的分析方法和常识可以获得具有哪些监控补充方式，因此根据补充采集区域及对应采集内容基于现有的分析方法和监控常识可以判断出具有哪些待选补充方式可以实现其监控目标。

在一个实施例中，特征数据包括预估成本、采集符合度和实施评估值。

预估成本是根据补充采集区域、监控设备信息等预估实现对应采集内容的采集需要耗费的设备成本、安装成本、维护成本等的总和，根据补充采集区域、监控设备信息和现有的历史监控数据可以分析出大致需要多少的监控设备和安装位置，进而实现相应的成本预估。

采集符合度是根据采用该方式采集的数据与采集目标之间的符合度，如无人机采集和固定点采集所带来的采集效果是具有差别的，根据对应的采集效果与采集目标进行评估，获得对应的采集符合度，具体的可以基于CNN网络或DNN网络建立对应的符合度评估模型，通过人工的方式基于历史监控数据模拟大量的训练集进行训练，通过训练成功后的符合度评估模型进行智能评估，获得对应的采集符合度，因为神经网络为本领域的常规现有技术，因此具体的建立和训练过程不进行详细叙述。

实施评估值是根据对应后续的操作采集过程进行评估的，因为各待选补充方式均是较为固定的操作过程，因此可以通过专家组进行讨论的方式设置各个待选补充方式对应的实施评估值以及各种情况下的调整系数，越难实施、实施越繁琐，实施评估值越低，基于采集方式、监控区域大小等匹配对应的实施评估值和调整系数，进行相乘后获得评估的实施评估值。

在另一个实施例中，特征数据还可以包括其他评比数据，只要设置对应的各待选补充方式评比方法即可。

根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式的方法包括：

将待选补充方式标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；将预估成本、采集符合度和实施评估值分别标记为YGi、CDi和SPi，根据公式QWi＝(b2×SPi-b1×α×YGi)×CDi计算对应优先值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，α为成本转化系数，即用于进行单位转化，具体的是通过专家组进行讨论的方式进行设置的，为固定值；将计算的优先值按照从大到小的顺序进行排序，选择排序第一的优先值对应的待选补充方式为目标补充方式。

分析模块的工作方法包括：

设置灾情分析单元，通过灾情分析单元对获得的遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息进行实时分析，判断监控区域内是否具有灾情发生，指的是火灾、泥石流等灾害；获得对应的灾情分析结果；灾情分析结果包括异常情况和正常情况；

设置人居环境监测对应的各指标项以及对应的指标分析内容，指标分析内容即为该指标项需要通过哪些采集数据进行相应的分析，具体的指标项以及对应的指标分析内容为根据实际监测需要，通过人工的方式基于人居环境监测常识进行设置，因为人居环境监测为现有的监测技术，因此具体根据实际需要设置哪些指标项以及对应的指标分析内容为本领域常识，如水质情况、森林覆盖率、耕田、气象、居住环境、道路车流量等等；根据设置的指标项以及对应的指标分析内容将遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息分为对应的指标项分析数据，对获得的各指标项分析数据进行分析，获得对应的综合人居环境值；将灾情分析结果、综合人居环境值和各指标项代表值发送给管理模块。

灾情分析单元分析是否发生灾情的方式为通过现有的分析方法进行判断的，但是通过与环境采集模块进行相配合，使得获得采集数据更加的全面和及时，实现当灾情发生时可以更快更及时的发现。

对获得的各指标项分析数据进行分析的方法包括：

分析各指标项分析数据对应的指标项代表值，将指标项标记为j，其中j＝1、2、……、m，m为正整数；将获得的指标项代表值标记为DBj，根据公式

计算对应的综合人居环境值，其中βj为对应指标项的权重系数，具体的通过专家组进行讨论设置。

分析各指标项分析数据对应的指标项代表值，通过专家组设置各个指标项对应的评分标准，基于对应的评分标准进行智能评分，如水质情况、森林覆盖率等，直接进行相应的比较即可，对于不便直接比较的可以基于现有技术进行相应的转化，如基于CNN网络或DNN网络建立对应的指标分析模型，通过人工的方式设置对应的训练集进行训练，通过训练成功后的指标分析模型对对应的指标分析数据进行分析，获得对应的指标项代表值。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，包括遥感卫星、地面监控基站、环境采集模块和管理模块；

所述遥感卫星用于采集监控区域的遥感图像信息，并将遥感图像信息发送给地面监控基站；

环境采集模块采集监控区域内的实时影像信息和生态环境信息，将采集的实时影像信息和生态环境信息发送给地面监控基站；

所述地面监控基站接收遥感卫星和环境采集模块发送的遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息，并通过地面监控基站内的分析模块进行分析，获得对应的分析结果，将获得的分析结果发送给管理模块；管理模块根据接收到的分析结果进行相应的应急管理，并将综合人居环境值和各指标项代表值进行实时展示。

2.根据权利要求1所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，环境采集模块的工作方法包括：

获取监控区域的数据图，对数据图进行监控项识别，标记各个监控项对应的单项区域，获取各个单项区域的监测目标，通过获取的监测目标对遥感卫星采集的对应遥感图像信息进行校核，获得对应的补充采集区域及对应采集内容；根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案，应用对应的采集补充方案，获得监控区域内的实时影像信息和生态环境信息。

3.根据权利要求2所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，对数据图进行监控项识别的方法包括：

设置监控项明细表，基于监控项明细表对数据图进行识别，获得对应的需要进行监测的监控项及其对应的区域位置。

4.根据权利要求2所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，根据获得的补充采集区域及对应采集内容设置对应的采集补充方案的方法包括：

根据补充采集区域及对应采集内容分析具有的待选补充方式，获取各待选补充方式的特征数据，根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式，根据目标补充方式进行采集补充方案的编制。

5.根据权利要求4所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，根据获得的特征数据选择对应的待选补充方式为目标补充方式的方法包括：

将待选补充方式标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；将预估成本、采集符合度和实施评估值分别标记为YGi、CDi和SPi，根据公式QWi＝(b2×SPi-b1×α×YGi)×CDi计算对应优先值，其中，b1、b2均为比例系数，取值范围为0<b1≤1，0<b2≤1，α为成本转化系数，将计算的优先值按照从大到小的顺序进行排序，选择排序第一的优先值对应的待选补充方式为目标补充方式。

6.根据权利要求1所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，分析模块的工作方法包括：

设置灾情分析单元，通过灾情分析单元对获得的遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息进行实时分析，判断监控区域内是否具有灾情发生，获得对应的灾情分析结果；

设置人居环境监测对应的各指标项以及对应的指标分析内容，根据设置的指标项以及对应的指标分析内容将遥感图像信息、实时影像信息、生态环境信息分为对应的指标项分析数据，对获得的各指标项分析数据进行分析，获得对应的综合人居环境值。

7.根据权利要求6所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，对获得的各指标项分析数据进行分析的方法包括：

分析各指标项分析数据对应的指标项代表值，将指标项标记为j，其中j＝1、2、……、m，m为正整数；将获得的指标项代表值标记为DBj，根据公式

计算对应的综合人居环境值，其中βj为对应指标项的权重系数。

8.根据权利要求1所述的基于国产高分遥感卫星的人居环境监测系统，其特征在于，管理模块的工作方法包括：

识别对应的分析结果，当灾情分析结果为正常情况时，不进行应急操作，当灾情分析结果为异常情况时，匹配对应的应急方案进行应急管理。

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