摘要：長期以來，地球空間信息服務(wù)無法反映現(xiàn)場實(shí)況，不能滿足綜合監(jiān)測實(shí)時信息服務(wù)需求。本文圍繞空天地平臺觀測共享集成管理和時空信息高效服務(wù)問題，提出了傳感網(wǎng)觀測共享信息模型，重點(diǎn)闡述了基于對地觀測傳感網(wǎng)的更大時空覆蓋優(yōu)化布局、任務(wù)反饋控制、流式觀測實(shí)時接入和動態(tài)仿真與預(yù)警決策支持的實(shí)時動態(tài)GIS關(guān)鍵技術(shù)，介紹了實(shí)時動態(tài) *** GIS平臺GeoSensor及長江流域通航、防洪和發(fā)電時空信息感知管理應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星耦合傳感網(wǎng) 實(shí)時 動態(tài) *** 地理信息系統(tǒng) 智能感知 共享服務(wù)
Key Technologies and Applications of Satellite and Sensor Web-coupled Real-time Dynamic Web Geographic Information System
CHEN Nengcheng1,2, XIAO Changjiang1,2, LI Liangxiong3
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Abstract: The geo-spatial information service has failed to reflect the live status of spot and meet the needs of integrated monitoring and real-time information for a long time. To tackle the problems in observation sharing and integrated management of space-borne, air-borne, and ground-based platforms and efficient service of spatio-temporal information, an observation sharing model was proposed. The key technologies in real-time dynamic geographical information system (GIS) including maximum spatio-temporal coverage-based optimal layout of earth-observation sensor Web, task-driven and feedback-based control, real-time access of streaming observations, dynamic simulation, warning and decision support were detailed. An real-time dynamic Web geographical information system (WebGIS) named GeoSensor and its applications in sensing and management of spatio-temporal information of Yangtze River basin including navigation, flood prevention, and power generation were also introduced.
Key words: satellite and sensor Web coupling real time dynamic Web geographical information system (WebGIS) *** art sensing sharing and service
人類80%的活動與空間信息有關(guān)，空間信息已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，伴隨著人們的生產(chǎn)生活。然而，長期以來，地球空間信息服務(wù)處于靜態(tài)、滯后和單一的局面，無法反映現(xiàn)場實(shí)況，無法滿足綜合監(jiān)測預(yù)警與決策支持的實(shí)時信息服務(wù)需求，具體表現(xiàn)在以下4個方面：
(1) 傳感網(wǎng)[1-2]是空間信息實(shí)時動態(tài)獲取的重要手段之一，空天地傳感器、觀測數(shù)據(jù)和觀測事件等傳感網(wǎng)資源呈現(xiàn)出觀測模式不同、節(jié)點(diǎn)類型多樣、觀測尺度差異大等特征。國內(nèi)外在GIS空間數(shù)據(jù)模型方面取得了重要進(jìn)展，但仍然存在傳感網(wǎng)與GIS相互脫節(jié)、空天地傳感器難于耦合等難題。為了實(shí)現(xiàn)空間無縫時間連續(xù)的綜合監(jiān)測，迫切需要研究面向?qū)Φ赜^測傳感網(wǎng)的綜合集成管理信息模型。
(2) 最近10年，GIS長期以在線靜態(tài)服務(wù)模式提供“過時”的時空信息，對地觀測傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了“空天地”一體化實(shí)時動態(tài)信息獲取，需要管理和優(yōu)化傳感網(wǎng)布局，突破高頻高通量流式觀測接入、控制、預(yù)警和決策等技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)對地觀測傳感網(wǎng)的實(shí)時接入、高效服務(wù)和預(yù)警決策。
(3) 傳統(tǒng)監(jiān)測 *** 通過互聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)測設(shè)備及系統(tǒng)的連接通常是單向的，監(jiān)測時間和周期難以控制，需要研究基于“互聯(lián)網(wǎng)+傳感網(wǎng)”技術(shù)，集成空天地監(jiān)測傳感器，構(gòu)建對地觀測傳感網(wǎng)與地理信息服務(wù)之間的雙向連接，形成事件感知即服務(wù)監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)廣域環(huán)境下傳感器的智能互聯(lián)和實(shí)時感知。
(4) 近年來，國務(wù)院將長江等水資源管理、內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展和生態(tài)文明治理定為國家發(fā)展戰(zhàn)略，長江上游水庫群和水電站建設(shè)如火如荼，長江干線數(shù)字航道建設(shè)正在提速，然而缺乏即時的時空信息共享技術(shù)，蓄水發(fā)電、防汛抗旱和安全通航水位尺度維護(hù)矛盾較為突出。另外，地理信息系統(tǒng)從20世紀(jì)90年代末的數(shù)據(jù)共享發(fā)展到了21世紀(jì)初的功能互操作，尚缺乏能提供鮮活空間信息和實(shí)現(xiàn)快速輔助決策的傳感網(wǎng)GIS平臺，以實(shí)現(xiàn)空天地傳感器、數(shù)據(jù)整合分析和模型決策預(yù)警一體化，以滿足蓄水發(fā)電、防汛抗旱和安全通航等日常管理、公共服務(wù)和應(yīng)急決策實(shí)時、動態(tài)和綜合的時空信息需求。
針對上述問題，筆者所在團(tuán)隊(duì)圍繞空天地平臺觀測共享集成管理和時空信息高效服務(wù)難題系統(tǒng)開展模型和技術(shù)研究，攻克了基于對地觀測傳感網(wǎng)的更大時空覆蓋優(yōu)化布局、任務(wù)反饋控制、流式觀測實(shí)時接入和動態(tài)仿真與預(yù)警決策支持的實(shí)時動態(tài)GIS技術(shù)瓶頸，構(gòu)建了空天地集成化的長江流域典型區(qū)域傳感網(wǎng)，成功應(yīng)用于長江流域通航、防洪和發(fā)電應(yīng)用。
1 實(shí)時動態(tài) *** 地理信息系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)1.1 空天地平臺異質(zhì)觀測共享集成管理技術(shù)
針對傳感網(wǎng)異質(zhì)資源與GIS耦合問題，提出了傳感網(wǎng)觀測共享信息模型(見圖 1)，實(shí)現(xiàn)了面向航道、水文、土壤和氣象綜合監(jiān)測的空天地平臺32種傳感器大規(guī)模集成管理和共享應(yīng)用，具體包含：
圖 1 傳感網(wǎng)觀測共享信息模型
Fig. 1 Sensor Web observation sharing information model
(1) 面向感知節(jié)點(diǎn)的觀測過程、觀測數(shù)據(jù)和觀測對象信息共享和精準(zhǔn)管理問題，提出了體現(xiàn)時空特征和事件過程的傳感網(wǎng)觀測共享信息模型[3-6]：傳感器觀測過程信息描述模型、觀測數(shù)據(jù)描述模型、觀測事件信息描述模型和動態(tài)觀測能力指數(shù)模型，建立了與GIS通用數(shù)據(jù)模型的無縫集成表達(dá)，評估了傳感器在特定任務(wù)下的觀測能力，實(shí)現(xiàn)了不同觀測任務(wù)與觀測能力的定量映射。
(2) 統(tǒng)一時空框架下的節(jié)點(diǎn)資源高效管理是傳感網(wǎng)與GIS無縫集成的技術(shù)關(guān)鍵，通過刻畫傳感網(wǎng)感知單元、處理算法和應(yīng)用模型3類資源標(biāo)識、特征、時空和能力等9方面信息，屏蔽了傳感網(wǎng)系統(tǒng)底層硬件差異，實(shí)現(xiàn)了傳感網(wǎng)3類資源的全網(wǎng)統(tǒng)一描述和虛擬化管理[7]。
(3) 動態(tài)耦合不同機(jī)理的空天地觀測資源是綜合監(jiān)測的關(guān)鍵技術(shù)之一，建立了觀測系統(tǒng)級耦合模型、日常松耦合及應(yīng)急緊耦合的監(jiān)測新模式[8]。通過信息模型和開放接口總線，屏蔽了觀測系統(tǒng)接口和處理算法差異，實(shí)現(xiàn)了觀測、處理算法和應(yīng)用模型的動態(tài)聚合；提出了顧及應(yīng)急事件全生命周期的多星多尺度互補(bǔ)增強(qiáng)和星地時間同步空間互補(bǔ)增強(qiáng)觀測 *** ，實(shí)現(xiàn)了全國、流域和區(qū)域不同尺度高空間分辨率(國產(chǎn)衛(wèi)星達(dá)16 m，地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)達(dá)3 m)和高時間分辨率(衛(wèi)星達(dá)天級、地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)達(dá)秒級)的地表環(huán)境動態(tài)感知[9-10]。
與IEEE 1451、ISO 19130和OGC O&M[11]相比，觀測共享信息模型實(shí)現(xiàn)了觀測過程與GIS數(shù)據(jù)模型的融合表達(dá)，解決了綜合監(jiān)測傳感器、觀測數(shù)據(jù)和觀測事件的共享表征和精準(zhǔn)管理問題。與OGC SensorML[12]、W3C MathML和ebRIM等單一資源信息模型相比，異構(gòu)節(jié)點(diǎn)模型將不同類型傳感網(wǎng)資源納入一個標(biāo)準(zhǔn)框架內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一表征，從更宏觀層次上對傳感網(wǎng)資源進(jìn)行抽象聚合，解決了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)資源的虛擬組織和集成。與美國NASA傳感網(wǎng)[13]、歐盟傳感網(wǎng)SANY[14]和OGC傳感網(wǎng)SWE[1]相比，緊耦合監(jiān)測模式實(shí)現(xiàn)了空天地觀測的動態(tài)聚合。
1.2 傳感網(wǎng)實(shí)時動態(tài)時空信息高效服務(wù)技術(shù)
針對傳感網(wǎng)接入、信息服務(wù)和預(yù)警決策問題，研究了基于更大覆蓋的傳感網(wǎng)優(yōu)化布局[15-17]、多信道聯(lián)合感知實(shí)時接入[18-19]、面向任務(wù)的反饋控制[20-21]、資源服務(wù)組合預(yù)警[22-24]和動態(tài)模擬仿真決策支持[25-26]等關(guān)鍵技術(shù)，將空間信息服務(wù)拓展到了傳感端和決策端。
(1) 天地觀測資源優(yōu)化配置是N-P解算難題，基于更大覆蓋思想和觀測能力信息模型，提出了一種考慮地形影響和特殊選址要求的“點(diǎn)觀測-面覆蓋”型傳感網(wǎng)站點(diǎn)(雨量站)更大覆蓋模型，形成了面覆蓋觀測優(yōu)化布局 *** ，空間覆蓋度提高了15%；提出了一種基于線目標(biāo)交點(diǎn)集的“點(diǎn)觀測-線覆蓋”型傳感網(wǎng)站點(diǎn)(流量站)更大覆蓋模型，形成了線覆蓋觀測優(yōu)化布局 *** ，空間覆蓋度提高了17%；充分發(fā)揮衛(wèi)星空間連續(xù)時間離散和地面?zhèn)鞲衅鲿r間連續(xù)空間離散的觀測互補(bǔ)性，提出了星地時空協(xié)同觀測優(yōu)化布局 *** T-MCLP，觀測時空綜合覆蓋度提高了18%，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星-地面感知節(jié)點(diǎn)的時空連續(xù)覆蓋。
(2) 針對空天地異構(gòu)平臺傳感器感知手段多樣、通信協(xié)議各異和難以在 *** 環(huán)境下快速、無縫和智能接入的問題，提出了多用戶多信道聯(lián)合感知模型，發(fā)展了多用戶協(xié)作感知多信道的任務(wù)優(yōu)化分配策略和多用戶感知信息融合 *** ，在保證觀測精度的前提下，有效縮短了多信道感知時間達(dá)20%；提出了智能傳感器通用模型和傳感網(wǎng)信息模型的語義整合 *** ，實(shí)現(xiàn)了物理接口、通信協(xié)議與傳感網(wǎng)服務(wù)接口的一體化整合，建立了基于IEEE 1451、WiFi、ZigBee、Bluetooth、GPRS和Modbus等協(xié)議的傳感網(wǎng)服務(wù)；提出了流式觀測數(shù)據(jù)并行接入與動態(tài)存儲 *** ，設(shè)計(jì)了支持非關(guān)系數(shù)據(jù)庫和動態(tài)索引的MongoSOS，實(shí)現(xiàn)了高通量遙感數(shù)據(jù)和高頻率傳感數(shù)據(jù)的高速、不間斷接入和存儲，億級觀測記錄的接入效率比國外更好 *** 德國52nSOS提高了一個數(shù)量級。
(3) 針對任務(wù)驅(qū)動的傳感網(wǎng)雙向反饋控制難點(diǎn)，在傳感網(wǎng)觀測規(guī)劃方面，提出了虛擬傳感器服務(wù)網(wǎng)的概念，發(fā)展了數(shù)據(jù)中心與觀測系統(tǒng)一體化規(guī)劃 *** ，實(shí)現(xiàn)了基于服務(wù)的實(shí)時、準(zhǔn)實(shí)時和存檔等觀測數(shù)據(jù)源的統(tǒng)一規(guī)劃，擴(kuò)大了傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)源時域上的獲取范圍；在傳感網(wǎng)觀測獲取方面，提出了多平臺多傳感器柔性觀測服務(wù) *** ，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星遙感存檔數(shù)據(jù)、智能原位傳感器和無線傳感器 *** 實(shí)時觀測數(shù)據(jù)的即時共享服務(wù)；在傳感網(wǎng)控制方面，提出了基于互聯(lián)網(wǎng)的多源異質(zhì)傳感器在線規(guī)劃控制 *** ，實(shí)現(xiàn)了任務(wù)驅(qū)動的、閉環(huán)的、基于反饋的在線操作和控制。
(4) 針對對地觀測傳感網(wǎng)觀測支持事件的即時預(yù)警，提出了“多元觀測 *** 聚合事件提取”和“事件全生命周期觀測” *** ，突破了基于BPEL服務(wù)鏈、RESTful資源鏈和SensorML過程鏈的多任務(wù)并行組合事件提取與預(yù)警技術(shù)瓶頸。
(5) 針對對地觀測傳感網(wǎng)的決策支持實(shí)時仿真問題，提出了一套基于虛擬地球、仿真引擎和專業(yè)應(yīng)用模型的觀測平臺、數(shù)據(jù)、事件和過程的實(shí)時動態(tài)仿真 *** ，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星平臺、無人機(jī)、地面?zhèn)鞲衅?*** 和不規(guī)則河道以及天氣災(zāi)害、泥沙淤積、河床演變、洪水演進(jìn)等決策過程的動態(tài)模擬仿真。
相比于國外傳感網(wǎng)服務(wù)的資源發(fā)現(xiàn)效率低、精度差、類型單一、資源可用性低和時效性差等缺陷，筆者所在團(tuán)隊(duì)提出的傳感網(wǎng)優(yōu)化配置 *** 空間覆蓋度均提高15%以上、感知效率提高了20%、服務(wù)效率提高了一個數(shù)量級。
1.3 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的智能感知技術(shù)
針對空天地監(jiān)測傳感器智能互聯(lián)與實(shí)時感知問題，筆者所在團(tuán)隊(duì)提出了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”模式的地表位移、土壤濕度、水位、航標(biāo)等多種智能感知 *** ，實(shí)現(xiàn)了航標(biāo)水位等傳感器的智能互聯(lián)和實(shí)時感知，連接遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)、無人機(jī)觀測系統(tǒng)和長江干線航標(biāo)水位綜合觀測網(wǎng)，形成了空天地集成化虛實(shí)結(jié)合的長江流域典型區(qū)域?qū)Φ赜^測傳感網(wǎng)，如圖 2所示。
圖 2 空天地集成化虛實(shí)結(jié)合的長江流域典型區(qū)域?qū)Φ赜^測傳感網(wǎng)
Fig. 2 Space-air-ground integrated cyber-physical earth observation sensor Web in typical area of Yangtze River basin
(1) 針對小區(qū)域地表位移監(jiān)測時間持續(xù)性差的問題，研發(fā)了地表位移監(jiān)測無線傳感器 *** ，部署在三峽庫區(qū)野貓面；針對衛(wèi)星遙感重返周期長的問題，利用GNSS衛(wèi)星全球分布特點(diǎn)，提出并實(shí)現(xiàn)了利用GNSS信號反演濕度的算法，研制了GNSS-R反射信號新型接收裝置；針對航標(biāo)遙測遙控終端工作時容易受水滲透，造成設(shè)備不能正常工作甚至損壞的問題，提出一種SIM卡外置且擁有防水透氣閥的航標(biāo)遙測遙控終端，且與長江航道局監(jiān)控中心服務(wù)器直接通信相連；上述新型設(shè)備和傳感器 *** 通過互聯(lián)網(wǎng)與遠(yuǎn)程服務(wù)器的傳感器觀測服務(wù)SOS集成，實(shí)現(xiàn)了雙向連接和互聯(lián)網(wǎng)控制。
(2) 針對長江流域觀測平臺相互關(guān)聯(lián)缺乏的問題，以長江流域上游蓄水發(fā)電、中游水庫群調(diào)度、干線航標(biāo)和沿線土壤氣象綜合監(jiān)測為需求，提出并建設(shè)了耦合遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)、長江干線航標(biāo)水位綜合觀測網(wǎng)、氣象、土壤、水文觀測站和機(jī)動無人機(jī)等分布式觀測系統(tǒng)的長江流域典型區(qū)域空天地集成化傳感網(wǎng)。該廣域傳感網(wǎng)共接入32種空天地觀測資源，利用國產(chǎn)高分遙感衛(wèi)星生成了長江流域典型區(qū)域土壤濕度和歸一化水體指數(shù)產(chǎn)品，接入服務(wù)中心的觀測記錄達(dá)億條。
該傳感網(wǎng)耦合了分布式的空天地觀測系統(tǒng)軟硬件，在觀測能力上實(shí)現(xiàn)了耦合集成和即時服務(wù)。該 *** 同美國阿拉巴馬大學(xué)亨茨維爾分校地表監(jiān)測傳感器 *** 、歐空局的監(jiān)測系統(tǒng)相比，在觀測空間范圍和感知信息種類方面，具有更強(qiáng)的擴(kuò)展性；觀測數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)的信息模型和服務(wù)接口直接與 *** GIS平臺互聯(lián)。
1.4 面向?qū)Φ赜^測傳感網(wǎng)的實(shí)時動態(tài)GIS平臺——GeoSensor
基于觀測共享信息模型、感知服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)和傳感網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，項(xiàng)目組從2006年開始，歷時5年成功研制了實(shí)時動態(tài)GIS平臺——GeoSensor。它既是傳感網(wǎng)資源集成管理系統(tǒng)，也是傳感網(wǎng)地理信息服務(wù)平臺，更是傳感網(wǎng)輔助分析仿真模擬工具，具有以特色：① 具有與專業(yè)觀測系統(tǒng)集成的能力，能夠集成空天地多行業(yè)多觀測平臺多協(xié)議的異構(gòu)傳感器；② 具有觀測全過程共享的能力，可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下觀測環(huán)境、觀測平臺、觀測數(shù)據(jù)、觀測產(chǎn)品的 *** 即時共享；③ 與空間信息系統(tǒng)無縫集成應(yīng)用，通過對傳感網(wǎng)服務(wù)注冊中心的訪問，實(shí)時獲取觀測服務(wù)元信息，在虛擬地球或天地圖環(huán)境下實(shí)現(xiàn)觀測服務(wù)的集成應(yīng)用，大大拓寬了地理信息即時應(yīng)用服務(wù)的能力；④ 具備輔助決策與模擬仿真功能，結(jié)合專業(yè)輔助決策模型，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)害天氣、河演分析、泥沙淤積和洪水演進(jìn)等流域復(fù)雜過程的模擬仿真。
GeoSensor與國外同類型軟件Esri的GeoEvent、微軟的SensorMap和德國的52° North等相比(見表 1)，GeoSensor支持衛(wèi)星、航空和地面3類異構(gòu)平臺不同觀測機(jī)理的傳感器建模與管理；支持多種協(xié)議傳感器和觀測數(shù)據(jù)的實(shí)時動態(tài)接入，具備接入、注冊、檢索、控制、規(guī)劃和制圖功能；不僅具備虛擬地球的功能，同時具備觀測場景、平臺、數(shù)據(jù)和模型的動態(tài)可視化與仿真功能。實(shí)現(xiàn)了傳感網(wǎng)信息模型和GIS數(shù)據(jù)模型、傳感網(wǎng)服務(wù)接口和地理信息服務(wù)接口、傳感網(wǎng)資源和二、三維GIS的集成，推動了地理信息技術(shù)從面向互聯(lián)網(wǎng)開放式在線共享到面向傳感網(wǎng)即時共享的發(fā)展。
表 1 GeoSensor與國內(nèi)外相關(guān)平臺比較
Tab. 1 Comparisons between GeoSensor and related platforms
| 指標(biāo) | GeoSensor(中國武漢大學(xué)) | GeoEvent(美國Esri) | SensorMap(美國微軟) | 52°North(德國) |
| 觀測數(shù)據(jù)模型 | 支持OGC標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行了擴(kuò)展 | 支持OGC標(biāo)準(zhǔn) | 不支持OGC標(biāo)準(zhǔn) | 支持OGC標(biāo)準(zhǔn) |
| 觀測建模 *** | 半自動 | 手工 | 手工 | 手工 |
| 觀測接入 | 空天地傳感器實(shí)時動態(tài)接入 | 支持原位傳感器 | 支持原位傳感器 | 空天地傳感器實(shí)時動態(tài)接入 |
| 觀測可視化 | 場景、傳感器與數(shù)據(jù) | 數(shù)據(jù) | 場景、傳感器 | 傳感器、數(shù)據(jù) |
| 服務(wù)接口 | 支持SOS、SPS | 支持SOS | 支持SOS | 支持SOS、SPS |
| 服務(wù)組合預(yù)警 | BPEL、RESTful和SensorML半自動組合 | BPEL半自動組合 | 不支持 | BPEL半自動組合 |
| 決策支持過程 | 災(zāi)害天氣、河演分析、泥沙淤積和洪水演進(jìn) | 災(zāi)害天氣和洪水演進(jìn) | 不支持 | 不支持 |
2 典型應(yīng)用
GeoSensor軟件平臺已在金沙江下游梯級水電站管理、長江上游水庫群信息共享和長江干線航道監(jiān)測與輔助分析等開展了應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星和無人機(jī)數(shù)據(jù)的動態(tài)接入，水文、氣象與航標(biāo)等觀測信息的實(shí)時接入、多元觀測數(shù)據(jù)高效處理、公共信息服務(wù)和災(zāi)害天氣、河演分析、泥沙淤積及洪水演進(jìn)過程動態(tài)模擬仿真，在蓄水發(fā)電、防汛抗旱和安全通航等綜合監(jiān)測與決策預(yù)警發(fā)揮了重要作用。
2.1 長江干線航道安全通航應(yīng)用
長江干線航道監(jiān)測與輔助分析系統(tǒng)集成了航標(biāo)遙測監(jiān)控系統(tǒng)和水位遙測遙報(bào)系統(tǒng)，具有水位航標(biāo)、航道環(huán)境實(shí)時信息接入，航標(biāo)遙測監(jiān)控和異常報(bào)警，水位預(yù)測預(yù)報(bào)和異常自動報(bào)警，航道維護(hù)尺度監(jiān)測和預(yù)警，航道演變分析和航標(biāo)配布等功能，實(shí)現(xiàn)了長江航道由傳統(tǒng)管理方式向“互聯(lián)網(wǎng)+”模式轉(zhuǎn)變，在航道資源信息共享和輔助決策等方面發(fā)揮了支撐作用，提升了長江航道日常管理效率、對外公共服務(wù)水平和應(yīng)急處置能力。
2.2 長江上游水庫群信息共享應(yīng)用
長江上游水庫群信息共享平臺集成了遙感和氣象衛(wèi)星動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，接入21座水庫群的水位、降雨量、流量和流速等傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了長江上游各控制性大型水庫實(shí)時信息、預(yù)報(bào)調(diào)度信息以及流域內(nèi)水雨情信息的即時共享，為上游水庫群聯(lián)合調(diào)度提供了信息共享與輔助決策支撐，提高了防汛決策執(zhí)行效率。
2.3 金沙江流域新型梯級水電站建設(shè)管理應(yīng)用
金沙江下游梯級水電站水文泥沙數(shù)據(jù)庫及信息管理分析系統(tǒng)接入金沙江水情和氣象站點(diǎn)，集成了水文、泥沙、氣象、遙感等動態(tài)觀測數(shù)據(jù)，封裝了水文泥沙分析與計(jì)算、水動力模型計(jì)算、河道演變預(yù)測等模型，支持河演分析、泥沙淤積和洪水演進(jìn)等三維可視化與仿真，在金沙江下游梯級水電站的規(guī)劃、施工和運(yùn)行各階段發(fā)揮了重要的監(jiān)測分析與預(yù)警決策支持作用。
3 結(jié)論與展望
隨著天地一體化 *** 的建設(shè)和更多的高分辨率光學(xué)和雷達(dá)衛(wèi)星的發(fā)射與組網(wǎng)，天地傳感器日益增多。本文針對當(dāng)前空天地一體化對地觀測傳感網(wǎng)資源集成管理和信息實(shí)時服務(wù)技術(shù)瓶頸，通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，突破了對地觀測傳感網(wǎng)的共享管理、優(yōu)化布局、實(shí)時接入、反饋控制、組合預(yù)警和可視化與仿真核心關(guān)鍵技術(shù)，建立了面向?qū)Φ赜^測傳感網(wǎng)的實(shí)時動態(tài)GIS共享模型、技術(shù)體系和軟硬件平臺，實(shí)現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”時空信息在線感知服務(wù)，并在長江流域防汛抗旱、金沙江下游梯級水電站蓄水發(fā)電、長江干線“數(shù)字航道”建設(shè)等發(fā)揮了重要作用，增強(qiáng)了流域公共服務(wù)和應(yīng)急處置能力。未來將基于對地觀測傳感網(wǎng)的實(shí)時動態(tài)海量觀測數(shù)據(jù)，進(jìn)一步開展大數(shù)據(jù)分析和挖掘研究，提高傳感網(wǎng)認(rèn)知水平，并針對智慧城市(群)和長江經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)開展更大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
致謝: 本文的部分工作由武漢大學(xué)王偉教授、卜方玲副教授和嚴(yán)頌華副教授，中國地質(zhì)大學(xué)胡楚麗副教授和王珂博士，長江水利委員會水文局王偉和肖志遠(yuǎn)高工，長江航道局張晏方和祝寧高工，中國長江三峽集團(tuán)公司董先勇博士以及武漢吉嘉偉業(yè)科技發(fā)展有限公司王鵬博士等完成，在此一致表示感謝。
【引文格式】陳能成，肖長江，李良雄。衛(wèi)星耦合傳感網(wǎng)的實(shí)時動態(tài) *** 地理信息系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用[J]. 測繪學(xué)報(bào)，2017，46(10)：1698-1704. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170311
