[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的跨海大橋霧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其應(yīng)用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811200874.6
• 申請(qǐng)日: 2018-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109375290B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 婁勝利;單寶華;張國(guó)平;劉浩;陳凡芝;王清臣;隨清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 象譜信息產(chǎn)業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): G01W1/06
• 分類號(hào): G01W1/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的跨海大橋霧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括PC機(jī)內(nèi)用戶交互模塊、跨海大橋信息遙感提取模塊、遙感影像處理模塊、遙感影像霧區(qū)人工判識(shí)模塊、基于深度學(xué)習(xí)的大霧識(shí)別訓(xùn)練模塊、實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊、大霧估算檢驗(yàn)?zāi)K、大橋大霧監(jiān)測(cè)信息處理模塊、接口服務(wù)模塊；用戶交互模塊，主要功能是完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入，分析平臺(tái)與用戶的輸入輸出、氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)加載、智能法算庫(kù)、閾值庫(kù)的交互，為跨海大橋信息遙感提取模塊、遙感影像處理模塊、遙感影像霧區(qū)人工判識(shí)模塊、基于深度學(xué)習(xí)的大霧識(shí)別訓(xùn)練模塊、實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊、大霧估算檢驗(yàn)?zāi)K、大橋大霧監(jiān)測(cè)信息處理模塊、接口服務(wù)模塊提供技術(shù)支撐；跨海大橋信息遙感提取模塊，主要功能是拼接高分辨率遙感影像，自動(dòng)識(shí)別大橋線狀要素，提取出大橋的空間信息并生成Shape文件，并能進(jìn)行跨海大橋100km距離的緩沖區(qū)分析，生成緩沖區(qū)范圍的Shape文件，將大橋線狀要素轉(zhuǎn)換為點(diǎn)狀要素；遙感影像處理模塊，主要功能是完成遙感影像的處理，具有以下功能，1：選定起始日期，讀取期間的氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)行輻射校正、投影轉(zhuǎn)換、空間重采樣、區(qū)域切割和空間匹配；2：根據(jù)時(shí)間進(jìn)行白天和夜晚2種模式氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自動(dòng)劃分；3：針對(duì)白天的遙感影像數(shù)據(jù)，抽取氣象衛(wèi)星多通道中可見(jiàn)光部分的3個(gè)通道合成真彩色圖像，對(duì)于夜間則利用中心波長(zhǎng)在3.9μm的中紅外通道、中心波長(zhǎng)在10.4μm的遠(yuǎn)紅外通道和中心波長(zhǎng)在12.3μm的遠(yuǎn)紅外通道合成真彩色圖像；遙感影像霧區(qū)人工判識(shí)模塊，主要功能是支持人機(jī)交互式霧區(qū)判識(shí)、解譯和保存樣本文件，具有以下功能，1：打開(kāi)真彩色合成圖像，可以調(diào)整通道設(shè)置；2：打開(kāi)能見(jiàn)度、氣溫、相對(duì)濕度、天氣現(xiàn)象氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)置顯示方式，按閾值進(jìn)行過(guò)濾顯示；3：繪制霧區(qū)多邊形區(qū)域，進(jìn)行標(biāo)注，輸出多邊形區(qū)域形狀和起始位置；4：繪制負(fù)樣本多邊形區(qū)域，進(jìn)行標(biāo)注，輸出多邊形區(qū)域形狀和起始位置；5：刪除或保存標(biāo)注；基于深度學(xué)習(xí)的大霧識(shí)別訓(xùn)練模塊，主要功能是在機(jī)器學(xué)習(xí)Tensorflow庫(kù)的支持下，實(shí)現(xiàn)基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)格的大霧識(shí)別的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，具體功能如下，1：深度學(xué)習(xí)模型選擇；2：神經(jīng)網(wǎng)格層次設(shè)置；3：卷積核尺寸設(shè)置，池化參數(shù)設(shè)置，目標(biāo)函數(shù)參數(shù)設(shè)置，搜索算法參數(shù)設(shè)置；4：GPU與CPU設(shè)置；5：訓(xùn)練操作；6：繪圖操作；實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊，主要功能是針對(duì)實(shí)時(shí)氣象衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行前處理，然后輸入到實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊內(nèi)學(xué)習(xí)模型中，實(shí)時(shí)給出大霧監(jiān)測(cè)信息；大霧估算檢驗(yàn)?zāi)K，主要功能是計(jì)算大霧估算的TS評(píng)分；大橋大霧監(jiān)測(cè)信息處理模塊，主要功能是將遙感大霧監(jiān)測(cè)結(jié)果與所得跨海大橋數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，輸出不同橋段的實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)供相關(guān)單位使用；接口服務(wù)模塊，主要功能是提供接口服務(wù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的跨海大橋霧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用方法，其特征在于包括如下9個(gè)步驟對(duì)跨海大橋局突發(fā)性團(tuán)霧進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并為相關(guān)部門基于局部區(qū)域團(tuán)霧預(yù)報(bào)進(jìn)行跨海大橋大霧預(yù)警和道路封閉管控提供數(shù)據(jù)支撐，1：通過(guò)跨海大橋信息遙感提取模塊對(duì)跨海大橋區(qū)段進(jìn)行數(shù)字化建模；2：通過(guò)遙感影像處理模塊對(duì)基于靜止衛(wèi)星星座的遙感圖像進(jìn)行處理；3：通過(guò)遙感影像處理模塊對(duì)基于極軌衛(wèi)星星座的遙感圖像進(jìn)行處理；4：通過(guò)遙感影像霧區(qū)人工判識(shí)模塊對(duì)地面霧及其它氣象要素進(jìn)行處理；5：通過(guò)遙感影像霧區(qū)人工判識(shí)模塊將1、2、3、4步驟所得數(shù)據(jù)進(jìn)行人工霧區(qū)樣本標(biāo)注；6：通過(guò)基于深度學(xué)習(xí)的大霧識(shí)別訓(xùn)練模塊對(duì)第1、2、3、4、5步驟所得數(shù)據(jù)進(jìn)行基于深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大霧區(qū)識(shí)別，得到跨海大橋霧區(qū)數(shù)據(jù)；7：通過(guò)實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊，針對(duì)實(shí)時(shí)氣象衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行前處理，然后輸入到大霧監(jiān)測(cè)模塊內(nèi)學(xué)習(xí)模型中，實(shí)時(shí)給出大霧監(jiān)測(cè)信息，同時(shí)實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)模塊數(shù)據(jù)進(jìn)入大橋大霧監(jiān)測(cè)信息處理模塊，大橋大霧監(jiān)測(cè)信息處理模塊將遙感大霧監(jiān)測(cè)結(jié)果與6步驟所得跨海大橋數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，輸出不同橋段的實(shí)時(shí)大霧監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)供相關(guān)單位使用；8:通過(guò)大霧估算檢驗(yàn)?zāi)K，計(jì)算大霧估算的TS評(píng)分；9：接口服務(wù)模塊，提供接口服務(wù)，輸入遙感數(shù)據(jù)，返回大霧監(jiān)測(cè)結(jié)果。