利用交通监视数据建立的对地遥感目标数据集及其建立方法与流程

本发明涉及卫星探测与图像处理，尤其涉及一种利用交通监视数据建立的对地遥感目标数据集及其建立方法。

背景技术：

1、监测和分析交通工具，特别是船只和飞机，对于维护全球交通安全、提高运输和物流管理的效率以及保护环境至关重要。这种监测可以帮助及时发现和预防交通事故，确保航行和飞行路径的安全，同时也对于航线规划、货物追踪、以及响应紧急情况(例如搜救行动)发挥着重要作用。在环境保护方面，通过监控船舶和飞机的活动，可以有效识别和减少污染源，如油污泄漏和航空尾迹对全球气温的影响。

2、现有的海空目标监测方法包括雷达监测、自动识别系统(ais)、自动相关监视-广播(ads-b)、卫星跟踪、机载警告系统、地面监控系统、全球定位系统(gps)和飞行计划跟踪等。

3、这些方法各有其优势，如雷达监测和ais提供实时数据，卫星跟踪则提供了广泛的覆盖范围。然而，它们也存在一些局限。例如，雷达监测受到物理距离和地形的限制，无法覆盖全球所有区域；ais和ads-b的有效性依赖于船舶和飞机上的设备是否完好运行；gps信号在某些条件下可能不稳定或受到干扰；地面监控系统则受限于特定区域，无法实现全面覆盖。

4、卫星跟踪监测是一种较为稳定全面的监测手段，建立一定数量的数据集并结合目标检测等图像处理方法可以实现自动化监测交通目标，在自然灾害或其他紧急情况下，当地面通信和监控系统可能失效时，卫星监测成为关键的信息来源。

5、但是卫星跟踪监测信息来源单一，并不能将目标成像与交通工具具体信息进行联合，从而限制了卫星图像数据集的全面性和完整性。因此，开发和实施一种综合性的海空目标(船、飞机)监测方法，从而建立多信息联合的数据集是亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种利用交通监视数据建立的对地遥感目标数据集及其建立方法，利用对地卫星与交通监视系统的数据整合，实现了对交通目标的高效监测。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种利用交通监视数据建立对地遥感目标数据集的方法，包括以下步骤：

4、(1)获取对地卫星的卫星图像，获取交通目标的交通监视数据集；

5、(2)根据卫星图像的经纬度范围以及成像时间，从交通监视数据集中筛选出卫星图像成像时刻的目标监测数据；

6、(3)根据卫星图像成像时刻的目标监测数据，获取交通目标在卫星成像时刻在卫星图像中的像素位置；

7、(4)以交通目标在卫星图像中的位置为中心，裁剪卫星图像，获得交通目标的遥感图像；

8、(5)将交通目标的遥感图像与对应的目标监测数据信息整合，建立交通目标的对地遥感目标数据集。

9、优选的，所述的交通目标为飞机或舰船；交通监视数据集为飞机的ads-b数据集或舰船的ais数据集。

10、本发明利用对地卫星与交通监视系统(如飞机的ads-b或舰船的ais)的数据整合，实现了对交通目标的高效监测，能够在广泛的地理范围内追踪交通目标，大大提高了监测的覆盖面和数据的准确性。

11、飞机的ads-b数据集为从opensky网络(the opensky network网站)获取的ads-b数据集；舰船的ais数据为从美国国家海洋和大气管理局(noaa)获取的ais数据集。

12、步骤(2)包括：

13、(2-1)以卫星图像的经纬度范围在交通监视数据集中检索，获得卫星图像所涵盖的交通目标的多个历史位置对应的监测数据，形成列表数据；

14、(2-2)以卫星图像的成像时间在列表数据中检索：

15、(a)当卫星成像时间在列表数据中有对应的时间戳时，获取该时间戳对应的监测数据，作为卫星图像成像时刻的目标监测数据；

16、(b)当卫星成像时间在列表数据中没有对应的时间戳时，在列表数据中在成像时刻的前、后分别找到距离成像时间最近的一个时间戳，根据这两个时间戳利用线性插值的方法计算在卫星图像成像时刻交通目标的预估监测数据，作为卫星图像成像时刻的目标监测数据。

17、本发明采用线性插值方法来匹配和优化卫星图像内的目标位置，这一过程不仅提高了目标定位的精度，还确保了在复杂环境下目标信息的完整性和准确性。

18、进一步的，利用线性插值的方法计算在卫星图像成像时刻交通目标的预估监测数据，包括：

19、(i)计算成像时间在两个已知时间戳之间的相对位置百分比percent，计算公式如下：

20、percent＝(timecenter - timestart)/(timelast - timestart)          (1)

21、其中，timestart表示成像时间所在时间戳范围的起始时间戳；timelast表示成像时间所在时间戳范围的截止时间戳；timecenter表示成像时间；

22、(ii)计算在卫星图像成像时刻交通目标的经纬度，计算公式如下：

23、lontarget＝lonstart±|lonstart-lonlast|*percent

24、lattarget ＝ latstart ± | latstart - latlast | * percent               (2)

25、其中，lontarget表示目标纬度；lattarget表示目标经度；lonstart表示成像时间所在时间戳范围的起始纬度；lonlast表示成像时间所在时间戳范围的截止纬度；latstart表示中心时间所在时间戳范围的起始经度；latlast表示中心时间所在时间戳范围的截止经度；

26、(iii)采用与步骤(ii)相同的方法计算交通目标在卫星图像成像时刻的速度。

27、步骤(3)中，将交通目标的地理坐标(经纬度)映射到卫星图像的像素坐标，获得地理坐标在卫星图像中对应的像素行和像素列，从而获得交通目标在卫星成像时刻在卫星图像中的像素位置。

28、步骤(4)中，以交通目标在卫星图像中的位置为中心，将卫星图像裁剪成统一大小，获得交通目标的遥感图像。

29、通过在图像中定位目标所在的位置坐标，并以此为中心进行卫星图像的裁剪，有效提升了目标检测的准确率和效率。这种方法在处理大量卫星图像时尤为重要，能够快速定位和提取关键信息，从而实现对交通目标的实时监测和分析。

30、步骤(5)中，将交通目标的遥感图像与成像时刻的目标监测数据信息整合，形成一个对地遥感目标数据样本，从而构建对地遥感目标数据集。

31、本发明还提供了一种采用上述建立方法构建的对地遥感目标数据集。

32、本发明建立的对地遥感目标数据集可为遥感对地目标检测和识别方法提供基础，以对地遥感目标数据集为基础对遥感对地目标检测和识别模型训练后，可直接通过卫星图像对交通目标的型号和状态等特征进行识别分析。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、本发明利用多个交通目标监测数据源，构建了对地卫星和海空目标监视系统结合的对地遥感目标数据集，更好地跨越地理和技术限制，不仅提高了监测的覆盖范围和准确性，还优化了数据处理和图像分析的效率，具有显著的应用价值和前景。