通过Pléiades卫星图像支持根除脊髓灰质炎

2015年9月，世界卫生组织宣布，自2014年7月24日以来，尼日利亚没有出现野生脊灰病毒病例，随后整整12个月没有出现任何新病例。这是非常好的消息。尼日利亚是世界上剩下的三个脊髓灰质炎流行国家之一，2012年发现了122例新的脊髓灰质炎病例。为了实现全面根除，实施了一项迅速而详尽的疫苗接种计划。为了覆盖全国的每一个儿童，该活动利用Pléiades卫星图像进行了优化。根据这些图像绘制住区图有助于更有效地组织大规模部署卫生专业人员。

(作者:Frédérique Coumans, GIM International特约编辑188金宝搏特邀)

小儿麻痹症，或称小儿麻痹症，在尼日利亚夺走了许多人的生命。作为全球根除脊髓灰质炎行动的一部分，各非政府组织支持大规模的疫苗接种运动，因为为了一劳永逸地消灭这种病毒，每个儿童都需要接种疫苗。总部设在尼日利亚的非政府组织eHealth Africa在西非各地开展工作，该组织提出了一项计划，以地理信息技术为基础，提高联合国儿童基金会、世界卫生组织(WHO)和尼日利亚政府的疫苗接种活动的有效性。这是空中客车防务和空间公司和比利时GIM公司与非洲电子健康合作开展的一项挑战。GIM公司专门处理用于城市应用的高分辨率图像。

GIM受非洲电子健康组织的委托，绘制了整个尼日利亚卡杜纳和包奇州的地图。这片10万平方公里的辽阔区域构成了一个巨大的挑战，需要从图像中自动提取特征的巨大形态多样性:城市地区、村庄和居民点、铺好的道路和小路、水道、湖泊等。

项目合作伙伴空中客车防务航天公司能够在创纪录的时间内覆盖整个区域。来自Pléiades的高分辨率卫星图像是使用基于对象的图像分析(OBIA)技术自动绘制各种特征的基础。使用识别软件在不到六个月的时间内完成了这项工作。

无云的形象

“Pléiades星座”的目的是为了在天气条件恶劣的多云地区扩大覆盖范围，尼日利亚就是一个例子。在一个月的时间里，Pléiades收集了第一个5万平方公里的无云覆盖面积。这一面积后来扩大到22.5万平方公里。

这一创纪录的成就之所以成为可能，是因为从任务请求到图像采集的时间现在变得非常短，这要感谢Pléiades，也要感谢spot6和7卫星。工作计划由世界各地的两个站点每天多次上传到卫星上，这意味着任务请求可以在进入一个新的任务区域前两个小时提交。与以前的卫星相比，这些每天的多工作计划是一个重大的改进。

不准确的天气预报导致在某些地区获取数据的成功率较低。但是，由于每天更新云预测模型四次而不是一次的能力，这一点得到了改善，从而使任务计划能够相应调整。它还能在最后时刻最大限度地收集无云图像。结果，云量小于10%的图像采集率从30%增加了一倍，达到60%左右。

除了Pléiades卫星星座及其高分辨率产品的收集能力外，这类项目的成功还取决于项目伙伴之间的有效合作，尼日利亚的这一倡议无疑就是如此。

自动特征提取

GIM在处理图像时面临的主要困难是景观的多样性。从北到南，地貌发生了巨大的变化，不仅在尼日利亚各州之间，在各州内部也存在着巨大的差异。因此，“识别”中的处理树需要根据不同的区域进行调整。

第二个挑战是从裸露的土壤中提取城市地区- -特别是小村庄- -特别是在包奇州北部主要由沙漠组成的地区。识别软件基于OBIA技术进行图像处理和特征提取。它不仅使用光谱信息(基于像素的图像处理)，还使用纹理、形状和邻近物体(上下文信息)。辅助数据(激光雷达、GIS层)也可用于图像处理。它提供了创建处理链的可能性，提供了高度的自动化，并且输出可以是GIS层格式(矢量)。

因此，识别被用于提取城市区域(作为对象)，并根据其大小(房屋数量和总面积)将其划分为不同类型。城市地区分为三种不同的类型(小村庄、小居民点和建成区)。除了城市区域，还提取了道路网络和水体的细节。

为疫苗接种团队定义的网格

一旦GIS层准备就绪，将接种疫苗的社区划分为50万平方公里的网格，并叠加在卫星图像上。具有gps功能的智能手机记录了疫苗接种小组的行动，绿色方块表示已访问的区域，红色方块表示未访问的区域。GPS对小组的跟踪也减少了数据造假的可能性，因为覆盖范围是实时监测的。“非洲电子卫生”及其合作伙伴确信，卡杜纳和包奇的任何村庄——无论多么小——都不会被忽视。它们可以确定儿童需要首次接种疫苗的偏远村庄和家庭的精确位置。多亏了卫星地图和具有gps功能的智能手机，卫生工作者可以实时看到自己所在的位置，并确保他们访问了每一户人家。GPS地图也提高了疫苗接种路线的效率。

警惕

尼日利亚的运动非常成功，但没有新病例并不意味着这种情况不再需要关注。必须保持警惕，确保所有儿童接种脊髓灰质炎疫苗，甚至可能是第四次或第五次接种，因为某些脊髓灰质炎菌株具有复原力。世卫组织只有在一个国家的人口和/或环境中完全没有病毒的迹象，三年后才宣布该国完全消除了这种疾病。监测系统对脊髓灰质炎病毒保持警惕，必须继续开展疫苗接种运动。

因此，空中客车防务和航天公司在尼日利亚北部进行了投机性收购，那里曾经是病毒流行的地方，以便随时准备在需要时提供新的数据。Pléiades已完成17.8万平方公里的覆盖。有了这些如此高分辨率的图像，当地组织将能够优化他们的环境采样的物理干预，了解重点在哪里，并为这些任务获得高标准的支持。此外，尼日利亚的经验表明，像这样的地理信息项目可以为其他国家同样偏远、地图绘制不完善的地区带来缓解。同样，通过调整参数，可以在有限的时间内转移处理空间大数据的链，从而实现对任何类型景观中的任何特征类型的提取。

作者

Frédérique库曼斯是《纽约时报》的特约编辑188金宝搏特邀．20多年来，她一直从事空间数据基础设施的各个方面的工作，担任各种GIS、数据挖掘和GIS在商业中的应用杂志的主编。她住在比利时布鲁塞尔附近。