DIEY用遙感AI助力滸苔綠潮災(zāi)害防治 共護(hù)海洋生態(tài)
近年來，滸苔綠潮災(zāi)害給山東沿海多地市造成了不同程度危害。據(jù)山東省海洋預(yù)報臺消息，7月12日，山東省海域滸苔綠潮分布面積約29783平方公里，覆蓋面積約265平方公里，分別是去年同期的3.5倍和5.4倍。
為貫徹落實自然資源部辦公廳印發(fā)的《黃?？鐓^(qū)域滸苔綠潮災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警會商業(yè)務(wù)規(guī)定（試行）》通知，助力推進(jìn)自然資源部組織的滸苔綠潮聯(lián)防聯(lián)控工作，實現(xiàn)對滸苔生長全面、準(zhǔn)確、及時的監(jiān)測與預(yù)警，推動海洋環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)，數(shù)慧時空采用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對青島部分海域的滸苔分布情況進(jìn)行了自動提取。該提取過程效率高，提取結(jié)果準(zhǔn)確度高，可為打贏滸苔綠潮災(zāi)害處置攻堅戰(zhàn)，讓人民群眾看得到碧海藍(lán)天、潔凈沙灘貢獻(xiàn)科技力量。具體情況如下：
一、基本情況
滸苔作為一種有著極強環(huán)境適應(yīng)能力與繁殖能力的石莼科、滸苔屬的大型海藻，廣泛分布于各沿海國家近海，在我國主要分布于遼寧、山東、江蘇、浙江和福建等地。
滸苔主要為翠綠色，大部分分布于海域中，形狀不規(guī)則且多成條狀形態(tài)，少數(shù)堆積在沙灘和岸邊。滸苔的一般生命周期會經(jīng)過“出現(xiàn)→發(fā)展→爆發(fā)→治理→消亡”，爆發(fā)生長時間一般在5月初至7月底，6月中下旬到7月中上旬滸苔到達(dá)山東海域，進(jìn)入高峰。
二、智能解譯過程
（1）自動提取技術(shù)路線
深度學(xué)習(xí)作為當(dāng)前人工智能前沿技術(shù)的核心，可解決很多復(fù)雜的模式識別難題，其應(yīng)用范圍正朝向多學(xué)科交叉領(lǐng)域不斷地延伸。高分辨率遙感影像承載著豐富的地物信息，我國的高分系列衛(wèi)星已經(jīng)覆蓋了從全色、多光譜到高光譜，從光學(xué)到雷達(dá)，從太陽同步軌道到地球同步軌道等多種類型，可滿足各行業(yè)高分辨率遙感數(shù)據(jù)國產(chǎn)化應(yīng)用需求。
在青島海濱滸苔爆發(fā)期分析的基礎(chǔ)上，使用數(shù)慧時空的智能遙感云平臺DIEY產(chǎn)品，對爆發(fā)期高分原始影像進(jìn)行自動預(yù)處理。采用語義分割的方式采集滸苔樣本，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建滸苔解譯模型。通過構(gòu)建好的模型對青島海濱區(qū)的高分影像進(jìn)行自動解譯。技術(shù)路線圖如下：
（2）模型訓(xùn)練
本次滸苔模型訓(xùn)練采用的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練框架為Torch框架，參數(shù)epoch訓(xùn)練總周期設(shè)置為300，訓(xùn)練樣本總數(shù)為598個。模型訓(xùn)練用時49min,訓(xùn)練時第26輪開始收斂,得到模型的指標(biāo)信息F1-Sorce為0.91。訓(xùn)練的模型如下：
（3）解譯效率
滸苔自動解譯效率，一景GF2（分辨率0.8m,面積約550km2）約用時13min，一景GF1B(分辯率2m,面積約5300km2)約19min。如下圖：
三、解譯結(jié)果分析
（1）滸苔邊界識別清晰
自動化解譯結(jié)果能夠明確地區(qū)分滸苔和水域、陸地、船只等其他目標(biāo)，滸苔的邊界線條清晰，沒有明顯的漏識別或錯識別現(xiàn)象。同時，能夠有效地區(qū)分滸苔和其他海洋要素。
（2）規(guī)則的滸苔解譯效果好于不規(guī)則的滸苔
規(guī)則的滸苔具有較明顯的形態(tài)特征和分布特征，更容易被自動化解譯的算法捕捉和提取。
（3）水域區(qū)域滸苔密集處解譯效果精度高且邊界清晰
通過對比衛(wèi)星影像分析，自動化解譯結(jié)果能夠較好地反映滸苔的分布范圍和面積。
數(shù)慧時空作為山東土地發(fā)展集團(tuán)旗下的國家級高新技術(shù)企業(yè)，多年深耕遙感AI領(lǐng)域。今年5月17日，公司歷時3年研發(fā)的智能遙感云平臺DIEY產(chǎn)品正式發(fā)布。DIEY以自主知識產(chǎn)權(quán)的生成式AI平臺（DGAI）為基礎(chǔ)，依托自然資源行業(yè)大模型“長城”，采用云原生、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)、知識圖譜等新一代信息技術(shù)，構(gòu)建了國產(chǎn)化、自動化、智能化、業(yè)務(wù)化的遙感數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用服務(wù)框架，打通從原始衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)獲取到行業(yè)應(yīng)用的全鏈條生產(chǎn)工序，打造無人值守的影像處理工廠、要素提取工廠、應(yīng)用構(gòu)建工廠，開啟“衛(wèi)星即服務(wù)”應(yīng)用新時代。
立足于技術(shù)創(chuàng)新與行業(yè)突破，DIEY產(chǎn)品不斷迭代，目前已形成60余項專利，廣泛服務(wù)于自然資源、農(nóng)業(yè)農(nóng)村、生態(tài)文明、應(yīng)急管理、金融保險等領(lǐng)域。