系統(tǒng)概述
目前我國生態(tài)保護和開發(fā)之間的矛盾依然突出，96%的重點生態(tài)功能區(qū)存在礦產(chǎn)資源開發(fā)行為，77%的國家級自然保護區(qū)核心區(qū)存在人類活動。國家高度重視生態(tài)環(huán)境保護，2017年初，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護紅線的若干意見》。
為了解決各地生態(tài)監(jiān)管人員少、監(jiān)管區(qū)域大的矛盾，南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司自主研發(fā)了生態(tài)保護紅線監(jiān)管系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用亞米級的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，基于地理信息系統(tǒng)的生態(tài)保護紅線圖，在新建項目審批時，對項目所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)與紅線圖范圍坐標(biāo)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對采集到的前后兩個季度的生態(tài)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(zhí)法終端的GPS和GIS技術(shù)進行現(xiàn)場核查，找出生態(tài)紅線區(qū)域內(nèi)的人為變化。生態(tài)保護紅線監(jiān)管系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)存儲與計算、數(shù)據(jù)應(yīng)用與展示三個部分組成。
數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)行業(yè)內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)與公共網(wǎng)絡(luò)之間單向可靠通信。該產(chǎn)品在中間部位是透明可見的，只有一個發(fā)光端和一個感光端，沒有反向信道，從而區(qū)別于傳統(tǒng)的邏輯隔離設(shè)備。
高分二號衛(wèi)星
高分二號衛(wèi)星是我國自主研制的首顆空間分辨優(yōu)于1米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)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(tài)機動能力等特點，有效地提升了衛(wèi)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(wèi)星，星下點空間分辨率可達0.8米，標(biāo)志著我國遙感衛(wèi)星進入了亞米級“高分時代”。
衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)處理
通過衛(wèi)星地面站獲取合適的覆蓋淮安市范圍的衛(wèi)星地圖影像數(shù)據(jù)，利用遙感圖像專業(yè)處理軟件對數(shù)據(jù)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(tài)影像數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)存儲與計算
存儲系統(tǒng)
海量的影像數(shù)據(jù)集需要大容量的存儲。cStor云存儲系統(tǒng)是公司自主研發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高科技產(chǎn)品，整套系統(tǒng)包括軟件與硬件，是一個海量的云存儲平臺。
深度學(xué)習(xí)一體機
DeepRack深度學(xué)習(xí)一體機是南京云創(chuàng)大數(shù)據(jù)科技股份有限公司自主研發(fā)的深度學(xué)習(xí)軟硬件平臺，以GPU+CPU混合架構(gòu)，實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的高性能并行處理，整機預(yù)裝TensorFlow、Caffe等主流深度學(xué)習(xí)軟件，配合MNIST、CIFAR-10、ImageNet等圖像數(shù)據(jù)集，完成數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)完成對兩次衛(wèi)星圖像的識別比對，從而發(fā)現(xiàn)地圖中的圖斑變化。
數(shù)據(jù)應(yīng)用與展示
生態(tài)保護紅線GIS子系統(tǒng)
基于GIS系統(tǒng)的紅線劃定，在地圖上直觀地顯示生態(tài)保護紅線區(qū)域的位置、范圍及分布情況，實現(xiàn)生態(tài)保護紅線的展示和查詢。
生態(tài)保護紅線輔助審批子系統(tǒng)
生態(tài)保護紅線輔助審批子系統(tǒng)植入行政審批系統(tǒng)后，可以在項目審批時，通過輸入項目規(guī)劃位置的坐標(biāo)，即能知曉是否觸碰生態(tài)紅線。
生態(tài)保護紅線圖像自動識別子系統(tǒng)
生態(tài)保護紅線圖像自動識別子系統(tǒng)每個季度更新一次衛(wèi)星地圖，通過深度學(xué)習(xí)技術(shù)(卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))將更新后的地圖與之前的衛(wèi)星地圖進行自動比對，以發(fā)現(xiàn)兩次地圖中的圖斑變化。
卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Convolutional Neural Network，CNN)是一種前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它的人工神經(jīng)元可以響應(yīng)一部分覆蓋范圍內(nèi)的周圍單元，對于大型圖像處理有出色表現(xiàn)。
生態(tài)保護紅線移動執(zhí)法子系統(tǒng)
生態(tài)保護紅線移動執(zhí)法子系統(tǒng)植入移動執(zhí)法終端(手機或Pad)后，監(jiān)察人員借助GPS定位，將方便現(xiàn)場執(zhí)法人員準(zhǔn)確判斷目標(biāo)物在生態(tài)紅線內(nèi)外的確切位置，實現(xiàn)移動執(zhí)法。
