面向多视角卫星的三维城市场景理解与动态监测研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771360
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In China, along with the rapid urbanization, cities are developing vertically to expand the city space without consuming limited land resources. The large-scale, high-precision three-dimensional (3D) monitoring of the urban environment has become an urgent task. Thanks to the launch of Zi Yuan 3 (ZY-3) domestic stereo mapping satellite system, high-resolution stereo and multispectral urban images can be acquired and used as a major data source of the 3D city monitoring. Limited by the common non-stereo remotely sensed imagery, however, conventional studies, including feature extraction, scene understanding, and change detection, mostly focus on constructing two-dimensional (2D) models and extracting 2D information. Studies about 3D information extraction and stereo scenes understanding are therefore urgently needed. By breaking through the traditional 2D image interpreting system, this study aims to establish a 3D framework of feature representation and spatiotemporal monitoring on the basis of ZY-3 stereo imagery. The framework is developed with the “geometry-feature-scene” as the key point, and the proposed methods include accurate 3D reconstruction based on geometry information, 3D morphological feature representation framework, 3D primitive co-occurrence matrix, multi-level stereo grid representation, transfer learning of stereo scenes, etc. The framework established in this study not only breaks through the limitations of 2D remote sensing information processing in theory, but, in practice, provides new technical support and solutions for the 3D city expansion, smart cities, air quality monitoring, livability assessment, commercial potential evaluation, population-economic analysis, the disaster simulation and early-warning, etc.
随着我国城市化水平的迅速提高,城市正在朝垂直方向发展,从而扩展空间,应对土地资源的紧张。我国资源三号(ZY-3)立体测绘双星的成功发射和组网,为大尺度、高精度的城市立体化监测提供了数据支持。然而,当前遥感影像的特征提取、场景理解和变化监测大多采用二维模型,缺乏影像三维信息挖掘与立体场景理解的研究。针对这一问题,本课题拟在ZY-3多视角卫星的数据支持下,突破传统的二维影像解译框架,建立三维的遥感影像特征表达与动态监测体系,以“几何-特征-场景”为主线,包括ZY-3多视影像的几何-信息精确三维重建、三维形态学特征表达框架、三维基元共生矩阵、多级立体格网、三维场景迁移学习等原创性方法。本课题所构建的三维场景理解框架,在理论上突破了二维遥感信息处理的局限,在应用上,为城市三维扩张、智慧城市建设、空气质量监测、城市宜居评价、商业潜力估计、人口-经济分析、灾害模拟预警等提供新的技术支撑和解决方案。

结项摘要

本项目旨在为高分辨率三维场景识别、分析与监测提供新的理论方法,为高分辨率遥感在智能计算、景观规划、地理国情、城市环境等领域提供基础和关键技术。经过4年的研究,项目组基于国产ZY-3、GF-7多视角卫星数据,开展了基于多视角卫星特征提取、机器学习、城市应用等研究。主要完成情况如下:.1)在特征提取方法上,提出了多角度特征ADF、多角度张量纹理、多角度房屋指数等原创性算法。.2)针对多视角卫星的观测特点,提出了融合多光谱与多角度的多分支3D卷积网络,实现精确的城市土地/场景分类;提出了M3Net,利用ZY-3多视角卫星,估计了我国42个主要城市的房屋高度,并测试了该模型向国外区域的迁移效果。.3)制作了多个有影响力的遥感数据产品,包括:我国50个城市的高分辨率三维地表覆盖数据集ULCM,全球多个城市的高分辨率居民区数据集,1972~2020全球30米不透水面数据集GISA(已被下载6万次),1980~2020我国30米土地覆盖数据集CLCD(已被下载11万次)等。.4)城市遥感应用:在高分辨率2D/3D城市热岛解译、全球城市热岛分析、城市2D/3D规划与新冠确诊、城市规划与城市噪声、城市规划与空气污染等方面开展了创新性研究。. 在本项目支持下,课题组已在RSE、TGRS、ISPRS Journal、Science China Earth Sciences、Science Bulletin等国内外著名刊物上发表SCI论文38篇;参加了2018西班牙IGARSS、2019日本IGARSS、2020年SPIE、2020年中国城市遥感大会等国内外会议;2018~2021年,项目组共有8位博士生毕业,17位硕士生毕业。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
The edge-preservation multi-classifier relearning framework for the classification of high-resolution remotely sensed imagery
用于高分辨率遥感影像分类的边缘保留多分类器再学习框架
  • DOI:
    10.1016/j.isprsjprs.2018.02.009
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
    ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing
  • 影响因子:
    12.7
  • 作者:
    Xiaopeng Han;Xin Huang;Jiayi Li;Yansheng Li;Michael Ying Yang;Jianya Gong
  • 通讯作者:
    Jianya Gong
Satellite-derived river width and its spatiotemporal patterns in China during 1990–2015
卫星观测1990—2015年中国河流宽度及其时空格局
  • DOI:
    10.1016/j.rse.2020.111918
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Remote Sensing of Environment
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Jie Yang;Xin Huang;Qiuhong Tang
  • 通讯作者:
    Qiuhong Tang
Automatic extraction of built-up area from ZY3 multi-view satellite imagery: Analysis of 45 global cities
资源三号多视角卫星影像自动提取建成区:全球45个城市分析
  • DOI:
    10.1016/j.rse.2019.03.033
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    REMOTE SENSING OF ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    13.5
  • 作者:
    Liu, Chun;Huang, Xin;Gong, Jianya
  • 通讯作者:
    Gong, Jianya
Monitoring 3D building change and urban redevelopment patterns in the inner city of Chinese megacities using multi-view satellite imagery
利用多视角卫星图像监测中国大城市内城的 3D 建筑变化和城市重建模式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Dawei Wen;Xin Huang;Anlu Zhang;Xinli Ke
  • 通讯作者:
    Xinli Ke
The 30 m annual land cover dataset and its dynamics in China from 1990 to 2019
1990-2019年中国30m年土地覆盖数据集及其动态
  • DOI:
    10.5194/essd-13-3907-2021
  • 发表时间:
    2021-08-11
  • 期刊:
    EARTH SYSTEM SCIENCE DATA
  • 影响因子:
    11.4
  • 作者:
    Yang, Jie;Huang, Xin
  • 通讯作者:
    Huang, Xin

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其他文献

基于小波的高分辨率遥感影像纹理
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版),V31, No.1,pp.66-69,2006
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄昕;张良培, 李平湘
  • 通讯作者:
    张良培, 李平湘
具有D6h对称性的C36碱土金属衍生物电子结构的DFT 研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    结构化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄昕;李俊篯等
  • 通讯作者:
    李俊篯等
南京地区2013年12月重霾污染事件成因分析
  • DOI:
    10.13878/j.cnki.dqkxxb.20160212001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑龙飞;谢郁宁;刘强;黄昕;聂玮;丁爱军
  • 通讯作者:
    丁爱军
钼氧簇(MoO_3)_n~+(n=1~4)的结构及其与CO反应机理的理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科学:化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐若男;程晶;陈文杰;吴启辉;王彬;黄昕
  • 通讯作者:
    黄昕
吲哚菁绿荧光造影在背部扩张穿支皮瓣设计中的应用
  • DOI:
    10.3760/cma.j.cn114453-20200218-00056
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中华整形外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾舒晨;李海洲;高雅姗;黄昕;顾斌;李青峰;昝涛
  • 通讯作者:
    昝涛

其他文献

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融入遥感观测特性的自监督学习与变化检测方法研究
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融入遥感观测特性的自监督学习与变化检测方法研究
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  • 批准号:
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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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