《高分辨率遥感产品大规模生产并行处理关键技术及应用》

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随着信息技术、航天遥感技术的发展,空间信息技术将形成海陆空一体化的网络并与全球信息网络相集成,从数据接收、处理、存储、管理到应用服务等环节,组成了庞大的产业链,正逐渐成为全球经济新的增长点,卫星遥感资料在环境监测评估、防灾减灾方面起到越来越重要的作用。2006年中国政府将高分辨率对地观测系统重大专项(简称高分专项)列入《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》。2015年批准了《国家民用空间基础设施中长期发展规划》,规划明确分阶段逐步建成技术先进、自主可控、布局合理、全球覆盖的国家民用空间基础设施,满足“山林水田湖草”等自然资源监测和区域重大应用需求,支撑美丽中国建设、国家安全和民生改善的发展需求。

近年来,河南大学承担了一批与遥感数据快速处理和信息挖掘相关的项目,如国家航天局航天遥感论证中心等单位委托的《基于分布式存储的海量空间数据快速检索算法研究》、《基于数字地球和多星融合的数据发布技术研究》、《基于CPU+GPU混合架构的快速访存技术的研究与实现》等项目和河南省高校重点科研项目《面向遥感数据处理的云计算任务调度模型研究》,突破了一批关键技术,构建了相应的软件模块。在此基础上,结合应用需求,形成了“高分辨率遥感产品大规模生产并行处理关键技术及应用”项目。标志性成果“高分辨率卫星遥感产品大规模生产并行处理系统”已经进行了国家成果登记,2018年获得了河南省教育厅科技成果一等奖。

由于遥感数据具有典型的5V大数据特性,而其提供信息的及时性又是其价值发挥的重要评估因素,因而对遥感信息的挖掘有很高的时效性要求。并行计算具备了大规模的资源共享、高性能计算等特点,它有别于传统的分布计算,在实际应用中是解决复杂程度越来越高的应用的重要方法。

该项目在开展过程中,结合遥感数据的特点,突破了多级融合并行计算、拓展并行网络拓扑自动化生产、遥感数据的网络快速传输、集群调度策略、遥感信息并行处理状态展示模型等一系列的关键技术,这些创新和贡献已在多处开展实际应用推广。该项目采用多任务驱动的多队列实时调度,使任务调度更有效率;实现了对生产任务、子任务的实时监控,并行机状态的监视。采用用户-角色-权限三级管理方式,使生产人员和管理人员各司其职,简化了操作,提高了安全性。有效解决了遥感产品生产的效率问题,实现了遥感产品的管理、调度、并行处理、产品数据图像快速显示;采用并行策略保证遥感产品生产准确率不降低的同时,大幅提高生产效率,比原先节省时间达90%以上。

该项目在实施过程及成果推广应用中取得了良好的社会效益,获得了软件著作权2项,申请专利1项(专利申请号201510635205.1),发表论文35篇,培养硕士研究生30余名,项目成果已在多家单位获得了成功应用。

成果说明

卫星遥感可用于对陆地、生物圈、地球、大气和海洋进行长期的观测、评估和预测。卫星遥感数据在环境监测评估、防灾减灾方面起到越来越重要的作用。中国自开展高分辨率对地观测系统研究以来,在环境变化和生态平衡上,每年都投巨资用之于环境监测评估、防灾减灾服务。 高分辨率遥感产品大规模生产并行处理关键技术对于提升高分辨率卫星遥感产品大规模生产效率具有重要作用,以此系列关键技术研发出来的“高分辨率遥感产品大规模生产并行处理系统”已在郑州、洛阳、南阳、漯河、焦作等地多家单位做二次开发和应用,涉及到的应用领域有:国土、林业

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