專利名稱：環境遙感應用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及環境監測技術領域，特別涉及一種環境遙感應用系統。
背景技術：
環境污染和生態破壞對我國國民經濟和社會可持續發展構成了嚴重的威脅。面對日益嚴峻的環境形勢，我國的環境監測手段還基本停留在常規階段，不能滿足對生態與環境變化進行大范圍、全天候、全天時、連續的動態監測，衛星遙感技術在環境保護領域中應用的必要性和迫切性也越來越突出。2008年9月6日，環境一號A/B星在太原衛星發射基地成功發射，2009年2月19日通過在軌測試。2009年3月30日正式交付給民政部和環境保護部投入使用。這些數據已經初步形成大范圍、較高重訪周期的環境監測能力，成為我國環境監測業務中穩定的數據源和技術支撐。然而多年來我國衛星遙感領域一直存在“重衛星、 輕應用”的現象，衛星應用系統建設滯后、業務運行能力差，導致許多衛星雖然在軌運行，但地面應用系統沒有健全，業務化程度不高，而環境監測領域的遙感應用具有業務流程復雜、 數據處理量大、自動化要求高、關鍵技術多、專業技術性強、涉及面廣等特點，決定了環境應用系統工程建設的必要性，同時對系統設計提出了更高的要求，必須通過合理的組成和工作流程設計集成大量數據處理算法和遙感監測指標反演算法，形成對數據處理和遙感應用的高效率和自動化能力。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明要解決的技術問題是如何解決衛星應用系統建設滯后、功能單一，業務運行能力差的問題。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種環境遙感應用系統，包括業務運行管理分系統、圖像處理與專題產品生產分系統、數據管理與用戶服務分系統、環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統、環境空氣遙感應用分系統、及地面數據采集分系統，所述業務運行管理分系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的接收歸檔，控制所述圖像處理與專題產品生產分系統的預處理，控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享；所述圖像處理與專題產品生產分系統，用于對所述地面數據采集分系統獲取的衛星遙感影像進行預處理，根據所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統的監測指標分別生成相應的環境專題圖并將預處理后的衛星遙感影像及生成的專題圖發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述監測指標是指一系列能敏感清晰地反映生態環境基本特征及其變化趨勢的生態參數或狀態；所述數據管理與用戶服務分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，存儲待存檔的各類數據，檢索所存儲的數據以實現數據共享，維護、備份所存儲的數據，并實現數據的更新以及人機交互；所述環境生態遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行對區域生態環境監測與質量綜合評價、 對土壤污染發生源進行遙感監測、對植被受土壤污染脅迫狀況進行監測、以及對固廢堆放產生的生態和環境影響進行監測，以獲得處理結果，并將所述結果發送至所述圖像處理與專題產品生產分系統；所述地表水環境遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行內陸水體遙感監測與評價、河流河口監測與評價、近海海域水體遙感監測與評價、城市飲用水源地定點遙感監測與評價、工業熱污染遙感監測與評價和非點源污染遙感監測，以獲得處理結果，并將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統；所述環境空氣遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行專題產品生成、沙塵及沙塵暴遙感監測、顆粒物污染監測、霧霾覆蓋及污染監測、秸稈焚燒遙感監測和環境空氣質量綜合評價，以獲得處理結果， 將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統；所述地面數據采集分系統，用于獲取所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統所需的衛星遙感影像、地面采集數據和輔助數據，并將所獲取的數據發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述輔助數據包括星歷數據和定標參數。其中，所述業務運行控制分系統包括環境衛星產品生產計劃調度子系統、系統及衛星狀態顯示子系統和業務運行信息管理子系統，所述環境衛星產品生產計劃調度子系統，用于生成并控制各類計劃、訂單、確認和完成結果信息；所述系統及衛星狀態顯示子系統，用于顯示所述環境遙感應用系統內其它分系統的運行狀態、資源使用情況、及監視局域網的網絡設備狀態，并顯示衛星軌道預報計算和衛星運行狀態、所述環境遙感應用系統的任務執行情況、衛星運行狀態、系統運行狀態、以及系統模擬仿真和演示；所述業務運行信息管理子系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享、數據存儲、數據檢索、及數據維護。其中，所述圖像處理與專題產品生產分系統包括接收存檔子系統、數據預處理子系統、專題產品生產子系統、數據質量分析子系統和真實性檢驗子系統，所述接收存檔子系統，用于完成數據的接收與存檔，對所述衛星遙感影像進行編目處理，所述編目處理包括輔助數據解析、元信息提取、及瀏覽圖/拇指圖生成處理；所述數據預處理子系統，用于對所述數據管理與用戶服務分系統中的所述衛星遙感影像進行預處理，所述預處理包括系統輻射校正、大氣輻射校正、系統幾何校正、幾何精校正、及正射校正；
所述專題產品生產子系統，用于將所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統及環境空氣遙感應用分系統發送來的處理結果生成相應的結果圖像，并將所述結果圖像存儲至所述數據管理與用戶服務分系統；所述數據質量分析子系統，用于對所述數據預處理子系統、專題產品生產子系統處理得到的處理結果進行數據質量、處理精度、及處理模型的準確性的綜合分析與評估，并將分析評估結果存儲至所述數據管理與用戶服務分系統或直接返回到所述業務運行管理分系統，所述處理模型為衛星遙感影像的幾何校正、輻射校正采用的算法和數學模型；所述真實性檢驗子系統，用于對經預處理后的衛星遙感影像進行真實性與準確性的檢驗。其中，所述數據管理與用戶服務分系統包括數據歸檔子系統、數據檢索服務子系統、數據維護管理子系統、數據統計分析子系統、用戶管理子系統、訂單管理子系統、產品查詢子系統、產品發布子系統、及門戶集成與內容管理子系統，所述數據歸檔子系統，用于針對將待歸檔的數據經過元數據提取、數據標準化處理、及數據歸檔；所述數據檢索服務子系統，用于提供檢索方式和查詢存檔的數據；所述數據維護管理子系統，用于實現數據的分類控制、數據維護與更新，并且提供系統配置控制、數據字典控制、及系統日志控制功能；所述數據統計分析子系統，用于統計數據的檢索量和下載量、數據訪問的用戶數、 數據下載周期和頻率、及數據質量反饋意見，生成統計報表；所述用戶管理子系統，用于存儲所有用戶的注冊、權限分配、及信息維護；所述訂單管理子系統，用于創建數據需求，并進行后續的訂單控制工作。其中，所述環境生態遙感應用分系統包括區域生態環境監測與質量綜合子系統、 土壤植被污染狀況監測子系統、固廢堆放產生的生態和環境影響監測子系統，所述區域生態環境監測與質量綜合子系統，用于實現對區域生態環境監測與質量綜合評價，提供生態環境質量評價、評估信息；所述土壤植被污染狀況監測子系統，用于通過對土壤污染發生源遙感監測和植被受土壤污染脅迫狀況監測，綜合反映土壤污染狀況，對土壤退化進行綜合評價，生成反映土壤污染特征、土壤退化空間分布的結果；所述固廢堆放產生的生態環境影響監測子系統，用于對固廢堆放與生態、環境影響監測能力，并進行數據匯總、分析、及綜合評價。其中，所述地表水環境遙感應用分系統包括水環境遙感圖像處理子系統、水環境遙感基本參數反演子系統、水環境遙感專題產品生產子系統、水環境遙感應用產品生產子系統、及非點源污染監測子系統，所述水環境遙感圖像處理子系統，用于完成衛星遙感影像的基本圖像處理，所述基本圖像處理包括幾何校正和圖像處理，所述圖像處理包括圖像剪切、圖像旋轉、圖像鏡像、空間濾波、圖像增強、投影變化、圖像鑲嵌、投影變化、數值統計、波段運算、感興趣區 (region of intrest, ROI)、掩模、圖像分類、幾何校正、像素定位、超光譜數據的光譜定標、 及光譜分析；所述水環境遙感基本參數化反演子系統，用于反演大氣預層(top ofatmosphere, Τ0Α)輻亮度、大氣預層反射率、大氣預層亮度溫度、云識別、地表輻亮度、地表反射率、地表亮度溫度以及水域識別；所述水環境遙感專題產品生產子系統，用于獲得水體分布、葉綠素a、懸浮物、透明度、水表溫度、總磷P、總氮N、溶解氧、化學需氧量(Chemical Oxgen Demand, COD)、生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, BOD)專題產品，以及生產真光層深度、黃色物質、初級生產力、內陸水體水生植物分類、水質分級、水環境指標空間分區、飲用水源地排污口分布、 工業熱污染、河道變遷、海岸線變遷、泥沙堆積、圍網養殖專題生產產品模塊；所述水環境遙感應用產品生產子系統，用于進行水體富營養化、水質評價；所述非點源污染子系統，用于定期對非點源污染進行監控，分析非點源污染產生的時間和空間特征，識別其主要來源和遷移路徑，預報污染的產生負荷及其對水體的影響， 并評估土地利用的變化及不同的管理與技術措施對非點源污染負荷和水質的影響。其中，所述環境空氣遙感應用分系統包括顆粒物污染監測子系統、霧霾覆蓋及污染監測子系統、沙塵及沙塵暴監測子系統、及秸稈焚燒遙感監測子系統，所述顆粒污染物監測子系統，用于反演空氣渾濁度、總懸浮顆粒物濃度、反演氣溶膠粒子譜分布、空氣渾濁度、及可吸入顆粒物濃度；所述霧霾覆蓋及污染監測子系統，用于計算霧霾分布、霧能見度、霾因子產品、霾顆粒物濃度產品；所述沙塵及沙塵暴監測子系統，用于對沙塵及沙塵暴的空間分布、強度、含沙量、 顆粒粒徑、顆粒物濃度和運移路線、方向進行提取，對人口和空氣質量的影響進行統計和分析；所述秸稈焚燒遙感監測子系統，用于通過對秸稈燃燒的分布、密度進行統計，分析秸稈焚燒影響的范圍與強度，并生成標準報表/報告。其中，所述地面數據采集分系統包括生態環境遙感應用分系統專用設備子系統、 地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統、及環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統，所述生態環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述生態環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括土地生態類型、土壤含水量、土壤鹽度、土壤質地、 團粒結構、地表溫度、地表通量、濕度、植物冠層、及葉面積指數；所述地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述地表水環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括葉綠素、透明度、水溫、氫離子濃度指數 (hydrogenion concentration, PH)值、重金屬含量、有機物含量、及水體光譜響應；所述環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述環境空氣遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括大氣中的一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、臭氧、二氧化碳、總懸浮顆粒物、溫室氣體的濃度。(三)有益效果本發明通過各個分系統之間的配合，建成了支撐環境衛星遙感監測業務的環境空間數據資源，實現了環境衛星數據的自動化處理和專題數據產品的自動化生產；實現了環境遙感監測的業務化運行；實現了集業務需求、任務計劃制定、任務執行一體的任務驅動業務模式，形成了環境衛星數據的處理和應用能力；從而解決了衛星應用系統建設滯后、業務運行能力差的問題，全面促進衛星的有效利用，支撐了環境遙感監測的業務化運行。
圖1是按照本發明一種實施方式的環境遙感應用系統的結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。環境遙感應用系統是按照實用性、先進性、則原則、穩定性、可靠性、可擴展性、開放性原則建立的環境遙感監測業務系統，它是基于環境一號衛星的國家級生態環境遙感監測業務平臺，其主要功能是環境一號等國內外衛星數據的獲取、處理、環境應用、數據產品生產和分發。所述環境遙感應用系統采用系統運行的常規工作模式、應急反映工作模式和任務驅動業務運行模式。在常規工作模式下，根據環境一號衛星觀測計劃，制定環境應用系統產品生產任務計劃，在所述業務運行管理分系統的統一協調和管理下，對數據進行幾何精糾正、數據融合、鑲嵌處理，生成高級數據、專題數據產品和環境應用產品，完成環境應用系統產品生產任務計劃。在應急反應工作模式下，在一時間從地面系統獲取原始數據，快速解幀后，通過快速瀏覽數據、鎖定目標區域，直接進行產品生產，生成高級數據、專題數據產品和環境應用產品。任務驅動模式是將環境應用系統中那些功能相對單一、任務明確的產品生產任務設計成環境應用系統的獨立運行服務，面向用戶提供多種產品生產服務。根據環境應用系統提供服務的能力，通過業務運行管理系統制定生產任務計劃，驅動相應的服務，實現產品的生產和業務的運行。圖1是按照本發明一種實施方式的環境遙感應用系統的結構框圖，包括業務運行管理分系統、圖像處理與專題產品生產分系統、數據管理與用戶服務分系統、環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統、環境空氣遙感應用分系統、及地面數據采集分系統。所述業務運行管理分系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的接收歸檔，控制所述圖像處理與專題產品生產分系統的預處理，控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享；具體包括根據各類用戶的任務訂單，制定環境衛星數據接收計劃；安排數據產品的生產計劃、調度系統資源完成各級產品的生產并對產品進行質量控制。用于根據常規監測與應急響應監測的業務需求，調度系統資源完成各級產品的生產，跟蹤、監控各分系統之間的業務流程與數據流程；用于獲取環境衛星、其它有關衛星的覆蓋及接收狀況信息，對系統設備、網絡狀態等進行監視、管理與維護；用于建設環境應用系統大屏幕終端顯示系統和實時視頻會商系統，具備接入國家環境主管部門、國家環境監測部門等重要部門的網絡系統的能力。所述圖像處理與專題產品生產分系統，用于對所述地面數據采集分系統獲取的衛星遙感影像進行預處理，根據所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統的監測指標分別生成相應的環境專題圖并將預處理后的衛星遙感影像及生成的專題圖發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述監測指標是指一系列能敏感清晰地反映生態環境基本特征及其變化趨勢的生態參數或狀態；具體包括針對生態環境特征選擇對生態環境監測具有普遍意義的可遙感指標， 通過對標準數據產品進行加工處理進行業務化生產，生產各種環境專題產品，供所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統等業務化運行系統使用；也可以在環境污染事故發生時，第一時間快速獲取環境衛星原始數據直接進行圖像處理和專題產品生產，并將所述環境專題產品存儲至所述數據管理與用戶服務分系統；所述數據管理與用戶服務分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，存儲待存檔的各類數據，檢索所存儲的數據以實現數據共享，維護、備份所存儲的數據，并實現數據的更新以及人機交互；具體包括通過建立外網門戶，實現環境一號衛星產品與環境遙感信息的對外發布，建立與其它部門以及外部單位的目錄資源共享，并通過外網用戶需求信息的收集，實現內部業務工作的相應調整。外網用戶也通過外網門戶獲得環境一號衛星產品與環境遙感信息的瀏覽、檢索、訂購、下載等服務，實現與環境應用系統間的信息互動，最終以在線、多媒體、郵件、光盤等多種方式獲取相關的環境一號衛星產品與環境遙感信息。同時還面向業務網內部用戶建立了環境應用相關信息查詢和顯示的統一業務系統門戶，內部用戶可以查閱環境檔案資料，檢索各類環境一號衛星產品與環境遙感信息，統一處理環境應用相關的業務工作。所述環境生態遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行對區域生態環境監測與質量綜合評價、 對土壤污染發生源進行遙感監測、對植被受土壤污染脅迫狀況進行監測、以及對固廢堆放產生的生態和環境影響進行監測，以獲得處理結果，并將所述結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統。所述地表水環境遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行內陸水體遙感監測與評價、河流河口監測與評價、近海海域水體遙感監測與評價、城市飲用水源地定點遙感監測與評價、工業熱污染遙感監測與評價和非點源污染遙感監測，以獲得處理結果，并將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統。所述環境空氣遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行沙塵及沙塵暴遙感監測、顆粒物污染監測、霧霾覆蓋及污染監測、秸稈焚燒遙感監測和環境空氣質量綜合評價，以獲得處理結果， 將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統。所述地面數據采集分系統，用于獲取所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統所需的衛星遙感影像、地面采集數據和輔助數據，并將所獲取的數據發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述輔助數據包括星歷數據和定標參數。所述業務運行控制分系統包括環境衛星產品生產計劃調度子系統、系統及衛星狀態顯示子系統和業務運行信息管理子系統，所述環境衛星產品生產計劃調度子系統，用于生成并控制各類計劃、訂單、確認和完成結果信息；所述系統及衛星狀態顯示子系統，用于顯示所述環境遙感應用系統內其它分系統的運行狀態、資源使用情況、及監視局域網的網絡設備狀態，并顯示衛星軌道預報計算和衛星運行狀態、所述環境遙感應用系統的任務執行情況、衛星運行狀態、系統運行狀態、以及系統模擬仿真和演示；所述業務運行信息管理子系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享、數據存儲、數據檢索、及數據維護。所述圖像處理與專題產品生產分系統包括接收存檔子系統、數據預處理子系統、 專題產品生產子系統、數據質量分析子系統和真實性檢驗子系統，所述接收存檔子系統，用于完成數據的接收與存檔，對所述衛星遙感影像進行編目處理，所述編目處理包括輔助數據解析、元信息提取、及瀏覽圖/拇指圖生成處理；所述數據預處理子系統，用于對所述數據管理與用戶服務分系統中的所述衛星遙感影像進行預處理，所述預處理包括系統輻射校正、大氣輻射校正、系統幾何校正、幾何精校正、及正射校正；所述專題產品生產子系統，用于將所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統及環境空氣遙感應用分系統發送來的處理結果生成相應的結果圖像，并將所述結果圖像存儲至所述數據管理與用戶服務分系統；具體包括以環境一號衛星為主要數據源，結合溫度、降水、地形地貌等數據，完成土地利用產品、生態系統分類產品、生物物理參數產品(光譜指數、凈初級生產力、葉面積指數)、地表物理參數產品(地表蒸散量、地表溫度、光學土壤含水量、雷達土壤含水量、大氣校正地表反射率、地表反照率)等的生產，專題產品生產子系統從數據管理與用戶服務分系統提取歸檔的數據，完成專題產品的生產；所述數據質量分析子系統，用于對所述數據預處理子系統、專題產品生產子系統處理得到的處理結果進行數據質量、處理精度、及處理模型的準確性的綜合分析與評估，并將分析評估結果存儲至所述數據管理與用戶服務分系統或直接返回到所述業務運行管理分系統，所述處理模型為衛星遙感影像的幾何校正、輻射校正等預處理及生態指標遙感反演所采用的算法和數學模型；所述真實性檢驗子系統，用于對經預處理后的衛星遙感影像進行真實性與準確性的檢驗。所述數據管理與用戶服務分系統包括數據歸檔子系統、數據檢索服務子系統、數據維護管理子系統、數據統計分析子系統、用戶管理子系統、訂單管理子系統、產品查詢子系統、產品發布子系統、及門戶集成與內容管理子系統，所述數據歸檔子系統，用于針對將待歸檔的數據經過元數據提取、數據標準化處理、及數據歸檔；所述數據檢索服務子系統，用于提供檢索方式和查詢存檔的數據；
所述數據維護管理子系統，用于實現數據的分類控制、數據維護與更新，并且提供系統配置控制、數據字典控制、及系統日志控制功能；所述數據統計分析子系統，用于統計數據的檢索量和下載量、數據訪問的用戶數、 數據下載周期和頻率、及數據質量反饋意見，生成統計報表；所述用戶管理子系統，用于存儲所有用戶的注冊、權限分配、及信息維護；所述訂單管理子系統，用于創建數據需求，并進行后續的訂單控制工作。所述環境生態遙感應用分系統包括區域生態環境監測與質量綜合子系統、土壤植被污染狀況監測子系統、固廢堆放產生的生態和環境影響監測子系統，所述區域生態環境監測與質量綜合子系統，用于實現對區域生態環境監測與質量綜合評價，提供生態環境質量評價、評估信息；所述土壤植被污染狀況監測子系統，用于通過對土壤污染發生源遙感監測和植被受土壤污染脅迫狀況監測，綜合反映土壤污染狀況，對土壤退化進行綜合評價，生成反映土壤污染特征、土壤退化空間分布的結果；所述固廢堆放產生的生態環境影響監測子系統，用于對固廢堆放與生態、環境影響監測能力，并進行數據匯總、分析、及綜合評價。所述地表水環境遙感應用分系統包括水環境遙感圖像處理子系統、水環境遙感基本參數反演子系統、水環境遙感專題產品生產子系統、水環境遙感應用產品生產子系統、 及非點源污染監測子系統，所述水環境遙感圖像處理子系統，用于完成衛星遙感影像的基本圖像處理，所述基本圖像處理包括幾何校正和圖像處理，所述圖像處理包括圖像剪切、圖像旋轉、圖像鏡像、空間濾波、圖像增強、投影變化、圖像鑲嵌、投影變化、數值統計、波段運算、感興趣區、 掩模、圖像分類、幾何校正、像素定位、超光譜數據的光譜定標、及光譜分析；所述水環境遙感基本參數化反演子系統，用于反演大氣預層輻亮度、大氣預層反射率、大氣預層亮度溫度、云識別、地表輻亮度、地表反射率、地表亮度溫度以及水域識別；所述水環境遙感專題產品生產子系統，用于通過計算獲得水體分布、葉綠素a、懸浮物、透明度、水表溫度、總磷、總氮、溶解氧、化學需氧量、生化需氧量的專題產品，以及生產真光層深度、黃色物質、初級生產力、內陸水體水生植物分類、水質分級、水環境指標空間分區、飲用水源地排污口分布、工業熱污染、河道變遷、海岸線變遷、泥沙堆積、圍網養殖專題生產；所述水環境遙感應用產品生產子系統，用于進行水體富營養化、水質評價；所述非點源污染子系統，用于定期對非點源污染進行監控，分析非點源污染產生的時間和空間特征，識別其主要來源和遷移路徑，預報污染的產生負荷及其對水體的影響， 并評估土地利用的變化及不同的管理與技術措施對非點源污染負荷和水質的影響。所述環境空氣遙感應用分系統包括顆粒物污染監測子系統、霧霾覆蓋及污染監測子系統、沙塵及沙塵暴監測子系統、及秸稈焚燒遙感監測子系統，所述顆粒污染物監測子系統，用于反演空氣渾濁度、總懸浮顆粒物濃度、反演氣溶膠粒子譜分布、空氣渾濁度、及可吸入顆粒物濃度；所述霧霾覆蓋及污染監測子系統，用于計算霧霾分布、霧能見度、霾因子產品、霾顆粒物濃度產品；
所述沙塵及沙塵暴監測子系統，用于對沙塵及沙塵暴的空間分布、強度、含沙量、 顆粒粒徑、顆粒物濃度和運移路線、方向進行提取，對人口和空氣質量的影響進行統計和分析；所述秸稈焚燒遙感監測子系統，用于通過對秸稈燃燒的分布、密度進行統計，分析秸稈焚燒影響的范圍與強度，并生成標準報表/報告。所述地面數據采集分系統包括生態環境遙感應用分系統專用設備子系統、地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統、及環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統，所述生態環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述生態環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括土地生態類型、土壤含水量、土壤鹽度、土壤質地、 團粒結構、地表溫度、地表通量、濕度、植物冠層、及葉面積指數；所述地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述地表水環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括葉綠素、透明度、水溫、氫離子濃度指數值、重金屬含量、有機物含量、及水體光譜響應；所述環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述環境空氣遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括大氣中的一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、臭氧、二氧化碳、總懸浮顆粒物、溫室氣體的濃度。以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。
1權利要求
1.一種環境遙感應用系統，其特征在于，包括業務運行管理分系統、圖像處理與專題產品生產分系統、數據管理與用戶服務分系統、環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統、環境空氣遙感應用分系統、及地面數據采集分系統，所述業務運行管理分系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的接收歸檔，控制所述圖像處理與專題產品生產分系統的預處理，控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享；所述圖像處理與專題產品生產分系統，用于對所述地面數據采集分系統獲取的衛星遙感影像進行預處理，根據所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統的監測指標分別生成相應的環境專題圖并將預處理后的衛星遙感影像及生成的專題圖發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述監測指標是指一系列能敏感清晰地反映生態環境基本特征及其變化趨勢的生態參數或狀態；所述數據管理與用戶服務分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，存儲待存檔的各類數據，檢索所存儲的數據以實現數據共享，維護、備份所存儲的數據， 并實現數據的更新以及人機交互；所述環境生態遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后， 從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行對區域生態環境監測與質量綜合評價、對土壤污染發生源進行遙感監測、對植被受土壤污染脅迫狀況進行監測、以及對固廢堆放產生的生態和環境影響進行監測，以獲得處理結果，并將所述結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統；所述地表水環境遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后，從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行內陸水體遙感監測與評價、河流河口監測與評價、近海海域水體遙感監測與評價、城市飲用水源地定點遙感監測與評價、工業熱污染遙感監測與評價和非點源污染遙感監測，以獲得處理結果，并將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統；所述環境空氣遙感應用分系統，用于在收到所述業務運行管理分系統的控制指令后， 從所述數據管理與用戶服務分系統中獲取所述環境專題圖、地面采集數據、輔助數據和預處理后的衛星遙感影像，并根據獲取的數據進行沙塵及沙塵暴遙感監測、顆粒物污染監測、 霧霾覆蓋及污染監測、秸稈焚燒遙感監測和環境空氣質量綜合評價，以獲得處理結果，將所述處理結果發送至所述數據管理與用戶服務分系統；所述地面數據采集分系統，用于獲取所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統和環境空氣遙感應用分系統所需的衛星遙感影像、地面采集數據和輔助數據， 并將所獲取的數據發送至所述數據管理與用戶服務分系統進行存儲，所述輔助數據包括星歷數據和定標參數。
2.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述業務運行控制分系統包括環境衛星產品生產計劃調度子系統、系統及衛星狀態顯示子系統和業務運行信息管理子系統，所述環境衛星產品生產計劃調度子系統，用于生成并控制各類計劃、訂單、確認和完成結果信息；所述系統及衛星狀態顯示子系統，用于顯示所述環境遙感應用系統內其它分系統的運行狀態、資源使用情況、及監視局域網的網絡設備狀態，并顯示衛星軌道預報計算和衛星運行狀態、所述環境遙感應用系統的任務執行情況、衛星運行狀態、系統運行狀態、以及系統模擬仿真和演示；所述業務運行信息管理子系統，用于控制所述數據管理與用戶服務分系統的數據共享、數據存儲、數據檢索、及數據維護。
3.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述圖像處理與專題產品生產分系統包括接收存檔子系統、數據預處理子系統、專題產品生產子系統、數據質量分析子系統和真實性檢驗子系統，所述接收存檔子系統，用于完成數據的接收與存檔，對所述衛星遙感影像進行編目處理，所述編目處理包括輔助數據解析、元信息提取、及瀏覽圖/拇指圖生成處理；所述數據預處理子系統，用于對所述數據管理與用戶服務分系統中的所述衛星遙感影像進行預處理，所述預處理包括系統輻射校正、大氣輻射校正、系統幾何校正、幾何精校正、及正射校正；所述專題產品生產子系統，用于將所述環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統及環境空氣遙感應用分系統發送來的處理結果生成相應的結果圖像，并將所述結果圖像存儲至所述數據管理與用戶服務分系統；所述數據質量分析子系統，用于對所述數據預處理子系統、專題產品生產子系統處理得到的處理結果進行數據質量、處理精度、及處理模型的準確性的綜合分析與評估，并將分析評估結果存儲至所述數據管理與用戶服務分系統或直接返回到所述業務運行管理分系統，所述處理模型為衛星遙感影像的幾何校正、輻射校正采用的算法和數學模型；所述真實性檢驗子系統，用于對經預處理后的衛星遙感影像進行真實性與準確性的檢驗。
4.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述數據管理與用戶服務分系統包括數據歸檔子系統、數據檢索服務子系統、數據維護管理子系統、數據統計分析子系統、用戶管理子系統、訂單管理子系統、產品查詢子系統、產品發布子系統、及門戶集成與內容管理子系統，所述數據歸檔子系統，用于針對將待歸檔的數據經過元數據提取、數據標準化處理、及數據歸檔；所述數據檢索服務子系統，用于提供檢索方式和查詢存檔的數據； 所述數據維護管理子系統，用于實現數據的分類控制、數據維護與更新，并且提供系統配置控制、數據字典控制、及系統日志控制功能；所述數據統計分析子系統，用于統計數據的檢索量和下載量、數據訪問的用戶數、數據下載周期和頻率、及數據質量反饋意見，生成統計報表；所述用戶管理子系統，用于存儲所有用戶的注冊、權限分配、及信息維護； 所述訂單管理子系統，用于創建數據需求，并進行后續的訂單控制工作。
5.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述環境生態遙感應用分系統包括區域生態環境監測與質量綜合子系統、土壤植被污染狀況監測子系統、固廢堆放產生的生態和環境影響監測子系統，所述區域生態環境監測與質量綜合子系統，用于實現對區域生態環境監測與質量綜合評價，提供生態環境質量評價、評估信息；所述土壤 植被污染狀況監測子系統，用于通過對土壤污染發生源遙感監測和植被受土壤污染脅迫狀況監測，綜合反映土壤污染狀況，對土壤退化進行綜合評價，生成反映土壤污染特征、土壤退化空間分布的結果；所述固廢堆放產生的生態環境影響監測子系統，用于對固廢堆放與生態、環境影響監測能力，并進行數據匯總、分析、及綜合評價。
6.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述地表水環境遙感應用分系統包括水環境遙感圖像處理子系統、水環境遙感基本參數反演子系統、水環境遙感專題產品生產子系統、水環境遙感應用產品生產子系統、及非點源污染監測子系統，所述水環境遙感圖像處理子系統，用于完成衛星遙感影像的基本圖像處理，所述基本圖像處理包括幾何校正和圖像處理，所述圖像處理包括圖像剪切、圖像旋轉、圖像鏡像、 空間濾波、圖像增強、投影變化、圖像鑲嵌、投影變化、數值統計、波段運算、感興趣區、掩模、 圖像分類、幾何校正、像素定位、超光譜數據的光譜定標、及光譜分析；所述水環境遙感基本參數化反演子系統，用于反演大氣預層輻亮度、大氣預層反射率、 大氣預層亮度溫度、云識別、地表輻亮度、地表反射率、地表亮度溫度以及水域識別；所述水環境遙感專題產品生產子系統，用于通過計算獲得水體分布、葉綠素a、懸浮物、 透明度、水表溫度、總磷、總氮、溶解氧、化學需氧量、生化需氧量的專題產品，以及生產真光層深度、黃色物質、初級生產力、內陸水體水生植物分類、水質分級、水環境指標空間分區、 飲用水源地排污口分布、工業熱污染、河道變遷、海岸線變遷、泥沙堆積、圍網養殖專題生產；所述水環境遙感應用產品生產子系統，用于進行水體富營養化、水質評價； 所述非點源污染子系統，用于定期對非點源污染進行監控，分析非點源污染產生的時間和空間特征，識別其主要來源和遷移路徑，預報污染的產生負荷及其對水體的影響，并評估土地利用的變化及不同的管理與技術措施對非點源污染負荷和水質的影響。
7.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述環境空氣遙感應用分系統包括顆粒物污染監測子系統、霧霾覆蓋及污染監測子系統、沙塵及沙塵暴監測子系統、 及秸稈焚燒遙感監測子系統，所述顆粒污染物監測子系統，用于反演空氣渾濁度、總懸浮顆粒物濃度、反演氣溶膠粒子譜分布、空氣渾濁度、及可吸入顆粒物濃度；所述霧霾覆蓋及污染監測子系統，用于計算霧霾分布、霧能見度、霾因子產品、霾顆粒物濃度產品；所述沙塵及沙塵暴監測子系統，用于對沙塵及沙塵暴的空間分布、強度、含沙量、顆粒粒徑、顆粒物濃度和運移路線、方向進行提取，對人口和空氣質量的影響進行統計和分析；所述秸稈焚燒遙感監測子系統，用于通過對秸稈燃燒的分布、密度進行統計，分析秸稈焚燒影響的范圍與強度，并生成標準報表/報告。
8.如權利要求1所述的環境遙感應用系統，其特征在于，所述地面數據采集分系統包括生態環境遙感應用分系統專用設備子系統、地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統、及環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統， 所述生態環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述生態環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括土地生態類型、土壤含水量、土壤鹽度、土壤質地、團粒結構、地表溫度、地表通量、濕度、植物冠層、及葉面積指數；所述地表水環境遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述地表水環境遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括葉綠素、透明度、水溫、氫離子濃度指數值、重金屬含量、有機物含量、及水體光譜響應；所述環境空氣遙感應用分系統專用設備子系統，用于獲取所述環境空氣遙感應用分系統的檢測指標，所述檢測指標包括大氣中的一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、臭氧、二氧化碳、總懸浮顆粒物、溫室氣體的濃度。
全文摘要
本發明公開了一種環境遙感應用系統，包括業務運行管理分系統、圖像處理與專題產品生產分系統、數據管理與用戶服務分系統、環境生態遙感應用分系統、地表水環境遙感應用分系統、環境空氣遙感應用分系統、及地面數據采集分系統。本發明建成了支撐環境衛星遙感監測業務的環境空間數據資源，實現了環境衛星數據的自動化處理和專題數據產品的自動化生產；實現了環境遙感監測的業務化運行；實現了集業務需求、任務計劃制定、任務執行一體的任務驅動業務模式，形成了環境衛星數據的處理和應用能力；從而解決了衛星應用系統建設滯后、業務運行能力差的問題，全面促進衛星的有效利用，支撐了環境遙感監測的業務化運行。
文檔編號G06Q10/00GK102169557SQ20111005792
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者劉思含, 吳艷婷, 張峰, 李營, 王橋, 趙少華 申請人:王橋