2015Esri开发竞赛ENVI组作品欣赏——“流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统”
分享
-
2016-05-29
作品单位：河海大学 地球科学与工程学院 地图学与地理信息系统专业
小组成员：杨文治、洪超、许莹、宋军伟
指导教师：张友静、佘远见
获奖情况：三等奖
系统视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMTM1NDE4NDI5Mg==.html
1、系统概述
在国家重大科技专项"水利高分项目"的支持下，利用流域下垫面分类方案与流域水文参数反演方案，综合应用ArcGIS Engine + ENVI/IDL开发，多种遥感图像处理技术和软件组件技术，以及具有处理影像优势的ENVI/IDL语言和具有定制强大空间分析功能的ArcGIS Engine组件研发了流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统，实现了从数据到流域下垫面分类专题信息与水文要素计算的业务化流程。
2、系统设计框架
系统基于ENVI/IDL和ArcGIS Engine的功能和函数，采用组件集成技术，利用IDL与C#、ArcGIS Engine混合调用的方式设计实现。
流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统功能模块化分
3、系统功能设计
3.1基本功能
基本功能模块主要包括基本操作和数据预处理两部分。基本操作部分包括添加方案、添加栅格数据、添加矢量数据、保存和退出功能，数据预处理部分包括辐射定标、影像裁剪、数据重采样、波段运算、投影转换和波段合成功能。
系统主界面
3.2特征提取
特征提取模块分为下垫面特征提取、影像变换和纹理变换三部分。下垫面特征提取部分包括归一化植被指数、植被覆盖度和水体指数计算，影像变换部分包括主成分分析、KT变换和最小噪声分离。
特征提取功能菜单
3.3下垫面分类
下垫面分类模块分为监督/非监督分类和多分类器组合分类两部分。监督/非监督分类部分包括样本选择、监督分类（最大似然分类、平面六面体分类、支持向量机分类）和非监督分类（IsoDATA分类）。在多分类器组合分类部分可分别完成流域下垫面地表覆盖特征不透水面、耕地、植被、水体、裸地的提取，对分类结果进行融合和精度评价。
下垫面分类功能菜单
最大似然分类界面
3.4制图综合
制图综合模块分为影像分类后处理和栅格影像制图综合两部分。影像分类后处理包括规则集后处理、过滤处理和聚类处理，栅格影像制图综合包括膨胀运算、腐蚀运算、闭运算、要素合并，众数滤波，实现对结果数据的制图综合，从而使数据更好地反应制图区域的典型特征，同时为产品输出做准备。
膨胀运算
3.5专题图输出
专题图输出模块分为地图要素和输出设置两部分。地图要素包括添加指北针、比例尺、标题、图例、经纬网，输出设置包括页面设置、地图整饰、撤销上步操作、导出地图和打印功能。
专题图制图
3.6水文参数计算
水文参数计算模块分为径流模拟和水文参数计算两部分。径流模拟包括降雨差值计算、CN计算、SCS模型计算和对计算结果的精度评价，水文参数计算主要是针对每个像元计算得到流域平均蓄水能力参数。
精度评价运行界面
流域平均蓄水能力计算结果
3.7帮助
帮助模块主要包括系统说明、帮助文档和设置系统皮肤三部分。帮助模块为用户提供了帮助文档和系统介绍的内容，可以通过设置系统皮肤选项更改系统皮肤。综合分析批量制图。
4、系统亮点
（1）C#+ IDL +AE集成化开发实现遥感GIS一体化业务流
系统将AE丰富的开发组件与可以高效处理影像数据的IDL语言很好的结合起来，并采用C#语言，通过混合编程，实现AE平台和IDL之间图像处理工作流的无缝连接和交换，将遥感模型、流域下垫面综合特征"描述器"与GIS模型集成，使得系统可以完成遥感数据的专业处理与分析，又能完成GIS的空间分析与制图出图工作，形成一个遥感与GIS的一体化平台。
（2）针对GF-1数据源设计
"高分一号"卫星是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》十六个重大专项中的中国高分辨率对地观测系统的首发星。高分一号卫星虽然没有提供更高空间分辨率的影像，但它具有高空间分辨率、高时间分辨率、大覆盖范围、一星多应用目标等特点，更加注重卫星影像的民用性。高分一号卫星在技术上实现了多项突破，对于提升我国卫星研制水平具有重要意义。
（3）基于特征选择的多分类器组合分类方法
针对流域下垫面地表覆盖特征分要素提取的要求，利用数据挖掘软件分析样本数据，建立基于下垫面各分类对象的遥感影像分类特征选择先验知识库；采用分类性以及多样性最好的最大似然、支持向量机（SVM）、神经网络（BP）等三种分类器作为子分类器，进行各要素的分类，利用多分类器组合算法投票/加权投票法、贝叶斯平均法、意见一致性原则，实现多分类器遥感影像分类成果的融合。
（4）构建了针对流域下垫面专题数据的制图综合方案，实现自动化的专题制图综合
目前，矢量数据制图综合已经取得丰硕的成果，基于此的制图综合技术也已经相当成熟，但是针对栅格数据的制图综合理论与算法相对较少，流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统将数学形态学、元胞自动机进行有机组合，构造出一套切实有效的栅格数据综合方法流程；另外，各个相关行业部门已经开展了多种多样的专题制图工作，并取得大量成果，但是却鲜有专门针对水文模型参数的制图综合研究，本系统将构建的多规则多要素约束条件下的制图综合方案应用于专题含义明确而独特的流域下垫面类型和下垫面水文模型参数的制图综合上，具有开辟性意义。
（5）流域水资源变化的动态监测
流域水文参数计算涉及大量的遥感数据、土壤数据、水文数据、地形数据等多源异构空间数据的处理与分析，本系统充分利用GIS与RS技术进行流域水文专题产品的快速制作，为流域水资源变化的动态监测提供实时、准确的流域水文专题数据提供了一种方案。
（6）简约高效的用户交互界面
系统提供换肤功能。通过窗体继承devXpress插件的窗体风格，用户可在"帮助"菜单设置自己喜欢的皮肤。
系统将样本选取及分类功能集成在系统主界面下，风格集约高效。功能界面设计合理、简洁美观、便于使用。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102wt1e.html
小组成员：杨文治、洪超、许莹、宋军伟
指导教师：张友静、佘远见
获奖情况：三等奖
系统视频：http://v.youku.com/v_show/id_XMTM1NDE4NDI5Mg==.html
1、系统概述
在国家重大科技专项"水利高分项目"的支持下，利用流域下垫面分类方案与流域水文参数反演方案，综合应用ArcGIS Engine + ENVI/IDL开发，多种遥感图像处理技术和软件组件技术，以及具有处理影像优势的ENVI/IDL语言和具有定制强大空间分析功能的ArcGIS Engine组件研发了流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统，实现了从数据到流域下垫面分类专题信息与水文要素计算的业务化流程。
2、系统设计框架
系统基于ENVI/IDL和ArcGIS Engine的功能和函数，采用组件集成技术，利用IDL与C#、ArcGIS Engine混合调用的方式设计实现。
流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统功能模块化分
3、系统功能设计
3.1基本功能
基本功能模块主要包括基本操作和数据预处理两部分。基本操作部分包括添加方案、添加栅格数据、添加矢量数据、保存和退出功能，数据预处理部分包括辐射定标、影像裁剪、数据重采样、波段运算、投影转换和波段合成功能。
系统主界面
3.2特征提取
特征提取模块分为下垫面特征提取、影像变换和纹理变换三部分。下垫面特征提取部分包括归一化植被指数、植被覆盖度和水体指数计算，影像变换部分包括主成分分析、KT变换和最小噪声分离。
特征提取功能菜单
3.3下垫面分类
下垫面分类模块分为监督/非监督分类和多分类器组合分类两部分。监督/非监督分类部分包括样本选择、监督分类（最大似然分类、平面六面体分类、支持向量机分类）和非监督分类（IsoDATA分类）。在多分类器组合分类部分可分别完成流域下垫面地表覆盖特征不透水面、耕地、植被、水体、裸地的提取，对分类结果进行融合和精度评价。
下垫面分类功能菜单
最大似然分类界面
3.4制图综合
制图综合模块分为影像分类后处理和栅格影像制图综合两部分。影像分类后处理包括规则集后处理、过滤处理和聚类处理，栅格影像制图综合包括膨胀运算、腐蚀运算、闭运算、要素合并，众数滤波，实现对结果数据的制图综合，从而使数据更好地反应制图区域的典型特征，同时为产品输出做准备。
膨胀运算
3.5专题图输出
专题图输出模块分为地图要素和输出设置两部分。地图要素包括添加指北针、比例尺、标题、图例、经纬网，输出设置包括页面设置、地图整饰、撤销上步操作、导出地图和打印功能。
专题图制图
3.6水文参数计算
水文参数计算模块分为径流模拟和水文参数计算两部分。径流模拟包括降雨差值计算、CN计算、SCS模型计算和对计算结果的精度评价，水文参数计算主要是针对每个像元计算得到流域平均蓄水能力参数。
精度评价运行界面
流域平均蓄水能力计算结果
3.7帮助
帮助模块主要包括系统说明、帮助文档和设置系统皮肤三部分。帮助模块为用户提供了帮助文档和系统介绍的内容，可以通过设置系统皮肤选项更改系统皮肤。综合分析批量制图。
4、系统亮点
（1）C#+ IDL +AE集成化开发实现遥感GIS一体化业务流
系统将AE丰富的开发组件与可以高效处理影像数据的IDL语言很好的结合起来，并采用C#语言，通过混合编程，实现AE平台和IDL之间图像处理工作流的无缝连接和交换，将遥感模型、流域下垫面综合特征"描述器"与GIS模型集成，使得系统可以完成遥感数据的专业处理与分析，又能完成GIS的空间分析与制图出图工作，形成一个遥感与GIS的一体化平台。
（2）针对GF-1数据源设计
"高分一号"卫星是《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》十六个重大专项中的中国高分辨率对地观测系统的首发星。高分一号卫星虽然没有提供更高空间分辨率的影像，但它具有高空间分辨率、高时间分辨率、大覆盖范围、一星多应用目标等特点，更加注重卫星影像的民用性。高分一号卫星在技术上实现了多项突破，对于提升我国卫星研制水平具有重要意义。
（3）基于特征选择的多分类器组合分类方法
针对流域下垫面地表覆盖特征分要素提取的要求，利用数据挖掘软件分析样本数据，建立基于下垫面各分类对象的遥感影像分类特征选择先验知识库；采用分类性以及多样性最好的最大似然、支持向量机（SVM）、神经网络（BP）等三种分类器作为子分类器，进行各要素的分类，利用多分类器组合算法投票/加权投票法、贝叶斯平均法、意见一致性原则，实现多分类器遥感影像分类成果的融合。
（4）构建了针对流域下垫面专题数据的制图综合方案，实现自动化的专题制图综合
目前，矢量数据制图综合已经取得丰硕的成果，基于此的制图综合技术也已经相当成熟，但是针对栅格数据的制图综合理论与算法相对较少，流域下垫面参数制图综合与水文模型径流模拟专题系统将数学形态学、元胞自动机进行有机组合，构造出一套切实有效的栅格数据综合方法流程；另外，各个相关行业部门已经开展了多种多样的专题制图工作，并取得大量成果，但是却鲜有专门针对水文模型参数的制图综合研究，本系统将构建的多规则多要素约束条件下的制图综合方案应用于专题含义明确而独特的流域下垫面类型和下垫面水文模型参数的制图综合上，具有开辟性意义。
（5）流域水资源变化的动态监测
流域水文参数计算涉及大量的遥感数据、土壤数据、水文数据、地形数据等多源异构空间数据的处理与分析，本系统充分利用GIS与RS技术进行流域水文专题产品的快速制作，为流域水资源变化的动态监测提供实时、准确的流域水文专题数据提供了一种方案。
（6）简约高效的用户交互界面
系统提供换肤功能。通过窗体继承devXpress插件的窗体风格，用户可在"帮助"菜单设置自己喜欢的皮肤。
系统将样本选取及分类功能集成在系统主界面下，风格集约高效。功能界面设计合理、简洁美观、便于使用。
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102wt1e.html
