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2024年 第0卷 第6期    刊出日期：2024-06-25

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生态影响因子分析

2001—2020年新疆草地退化遥感监测及影响因子

马丽莎, 郑江华, 彭建, 李刚勇, 韩万强, 刘亮

2024, 0(6):  1-7.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0601

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由于气候变化加剧、过度放牧和开垦等原因,新疆草地退化等生态问题愈发引起关注。本文采用MODIS NDVI遥感数据对2001—2020年新疆草地退化状况进行监测分析,通过像元二分模型、基于覆盖度变化的草地退化指数、冷/热点分析等方法,依据草地退化等级划分国家标准,明晰新疆草地退化的时空特征,并分析其影响因子。结果表明:①新疆草地覆盖度呈上升趋势且变异程度以稳定(55.4%)为主,分布呈现由北向南逐渐递减的趋势。②近20年新疆草地盖度退化等级处于中轻度退化状况,北疆以未退化、轻度退化为主,东疆、南疆均以轻、中度退化为主。③新疆草地退化指数总体呈下降趋势,北疆呈先增后减趋势,东疆持续减小,南疆略微增加。冷/热格局表现为冷点增强、热点缩小;即草地退化情况减弱,正在逐渐恢复。④人类活动导致草地类型主要转变为裸地和农田,草地面积减少了167.6万hm²,气温对草地覆盖度表现出均温抑制、最高温促进、最低温抑制;降水对草地覆盖度表现出促进作用。本文结果可以在区域尺度上对新疆草地退化情况进行针对性指导,并为保护草地及恢复生态提供决策依据。

多时序卫星遥感数据在麦盖提县防风固沙成效分析中的应用

冯伟, 王晓光, 谢三五, 苏琳格

2024, 0(6):  8-12.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0602

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为了守住家园,打造宜人、宜居、宜业、宜游的社会发展环境,多年来,麦盖提县各族群众奋力与沙相争,使黄沙退去,绿色重建。本文利用国产卫星影像作为数据源,提取麦盖提县百万亩防风固沙生态林建设工程历年变化信息,数字重建变化过程,从分布、面积、健康状况等指标方面分析变化特征,对2013年以来防风固沙工程开展遥感监测,通过卫星影像分析和展现防风固沙实际成效,为麦盖提县经济社会发展和生态环境保护提供科学依据。

紧缩极化SAR卷积神经网络溢油检测方法

罗卿莉, 陈志远, 刘宇婷, 张进, 李煜

2024, 0(6):  13-18.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0603

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为研究利用紧缩极化SAR代替全极化SAR进行海洋溢油检测的可行性,以及不同极化参数对溢油检测准确率的影响,本文利用卷积神经网络(CNN)的SAR溢油检测算法,对全极化模式及由全极化构造的紧缩极化SAR数据分别提取极化参数,研究其对于溢油分类准确率的影响;同时对比不同SAR数据预处理步骤对溢油检测精度的影响。研究结果表明,对于预处理步骤,线性拉伸方法能够有效提升溢油检测的准确率;在极化参数选择上,极化参数极化熵H在全极化与紧缩极化模式上都取得最高的分类准确率,分别为0.972和0.978。该研究结果证明了利用紧缩极化SAR代替全极化SAR进行溢油检测的可行性,在溢油检测方面具有较好的应用潜力。

针对浒苔目标检测的全局背景强化的位置蒸馏方法

刘兵, 刘宇, 金凤学, 邹一波, 葛艳, 赵林林

2024, 0(6):  19-23.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0604

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浒苔检测是目前海洋环境智能监测领域研究的重要课题之一。为了有效解决传统浒苔检测方法存在的训练样本需求大的问题,本文提出了一种全局背景强化的位置蒸馏模型(GBS-LD)。通过引入全局上下文模块和背景蒸馏损失分支,解决了原始位置蒸馏方法在建模背景特征上的不足,在复杂海洋环境下有效提高了浒苔检测系统的稳健性。在浒苔检测数据集中,本文模型具有较高的准确性和实时性,为海洋智能监测提供了重要参考。

资源枯竭型城市生态质量时空格局与驱动力研究——以阜新市中心城区为例

范强, 孙爽, 孙虎虎

2024, 0(6):  24-29.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0605

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为评价资源枯竭型城市转型期的生态质量时空演变特征,本文以阜新市中心城区为研究区域,基于Landsat遥感影像构建遥感生态指数(RSEI),以OSM数据和POI数据为基础识别城市功能区,借助参数最优地理探测器模型探究城市生态质量与城市功能区之间的复杂性关系。结果表明:①2004—2022年阜新市中心城区生态质量整体呈略微下降趋势、波动相对稳定,形成四周好、中间差的盆地状格局;②Hurst指数均值为0.67,强持续性最近邻指数值为146.53,生态质量未来变化趋势呈现均匀持续性,大部分区域变化趋势与过去相同,但局部地区有反持续性趋势;③识别出“31+1”类城市功能区,功能区生态质量由高到低依次为绿地、公共服务、工业、交通、居住、商业、矿区,且不同因子交互作用均会增强对生态质量的解释力。研究结果可为资源枯竭型城市转型期针对不同功能区的生态保护和恢复工作提供科学参考。

学术研究

改进的3D-BoNet算法应用于点云实例分割与三维重建

郭宝云, 姚玉凯, 李彩林, 王悦, 孙娜, 鲁一慧

2024, 0(6):  30-35.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0606

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为了更好地利用点云数据重建室内三维模型,本文提出了一种基于3D-BoNet-IAM算法的室内场景三维重建方法。该方法通过改进3D-BoNet算法提高点云数据的实例分割精度。针对点云数据缺失问题,提出了基于平面基元合并优化的拟合平面方法,利用拟合得到的新平面重建建筑表面模型。在S3DIS和ScanNet V2数据集上验证3D-BoNet算法的改进效果。试验结果表明,本文提出的3D-BoNet-IAM算法比原始算法分割精度提高了3.3%;对比本文建模效果与其他建模效果发现,本文方法的建模效果更准确。本文方法能够提高室内点云数据的实例分割精度,同时得到高质量的室内三维模型。

无人机影像拼接多分辨率自适应无缝融合方法

石耀榕, 肖敬达

2024, 0(6):  36-40.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0607

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本文针对无人机影像拼接中存在的几何错位和拼接缝问题,提出了一种联合应用最佳拼接缝算法和图像融合的方法,对影像几何错位和拼接缝区域进行修复和无缝融合。首先利用图切割算法搜索帧间拼接最小差异线,修复帧间几何错位;然后基于差异线建立条带融合兴趣区,且融合兴趣区范围大小随帧间色调曝光差异大小自适应变化;最后引入融合兴趣区掩膜改进拉普拉斯多分辨率图像融合算法,对帧间色调曝光差异进行平滑处理,实现无人机影像拼接的无缝融合。试验结果表明,相较于传统拉普拉斯融合算法,本文影像融合成果互信息平均提升了12.79%,峰值信噪比平均提升了21.48%,取得了自然无缝的目视效果,具有一定应用价值。

利用光学影像的滑坡位移监测

刘卫南, 宋红克, 李清波, 谢谟文

2024, 0(6):  41-45,64.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0608

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为充分挖掘光学遥感图像在滑坡监测中的应用潜力,本文基于数字图像相关法推导了适应滑坡非均匀形变和自然光照影响的滑坡位移光学影像计算公式,形成了基于光学影像的滑坡位移监测方法。试验分析了地表形变方式和形变量对滑坡位移光学影像计算公式的影响,给出了地表平移、旋转、扭曲3种不同形变方式下,计算误差的概率累计值变化曲线,证明了该公式95%计算结果的相对误差在0.04以内;利用两期SkySat卫星光学影像计算了某滑坡的平面位移场,分析了该滑坡的表面形变特征。本文研究为滑坡灾害监测预警提供了新的技术参考。

基于GRACE和Sentinel-1A的河湟谷地地下水储量与地表沉降研究

胡祥祥, 柯福阳, 石亚亚, 吴涛, 刘宝康, 庞栋栋, 张利利, 宋宝

2024, 0(6):  46-52.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0609

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本文利用GRACE/GRACE-FO与GLDAS数据反演河湟谷地地区2019—2022年地下水变化情况,利用SBAS-InSAR技术获得该区域同时段的地表沉降速率,结合降水数据研究河湟谷地地区地表沉降与地下水变化的相关关系。结果表明:①河湟谷地整体地下水流失方向是从西北向东南;②地下水变化对地表形变越严重的区域影响更大;③地表形变(抬升)越大,地下水储量流失越多,黄河上游抬升最大,其地下水储量流失最多;④河湟谷地北部地表形变对地下水储量变化不敏感,南部区域地表形变对地下水储量变化更敏感。本文为当地地质灾害预警、水资源可持续利用、生态保护及高质量绿色发展提供了重要的科学参考。

结合卷积神经网络和注意力机制的LSTM采空区地表沉降预测方法

高墨通, 杨维芳, 刘祖昱, 曹小双, 张瑞琪, 侯宇豪

2024, 0(6):  53-58,170.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0610

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为解决采空区地表塌陷区域时序预测中存在的监测点空间特征难以提取的问题,本文提出了一种可以提取监测点关键空间特征的CNN-Attention-LSTM组合神经网络模型。首先,增加作为特征输入的邻近监测点个数,使用卷积神经网络(CNN)提取由多个监测点构成的多维时间序列的空间特征;其次,将提取后的多维特征时序输入多层感知器(MLP)中计算注意力权重,并与特征输入作Hadamard积,实现特征输入的注意力权重分配;然后,利用长短期记忆神经网络(LSTM)进行回归预测;最后,通过全连接层,整合输出目标监测点的预测值。本文以龙首矿西二采区地表塌陷区域为例,给出其地表沉降监测数据预测结果,并与实际采集的数据作对比。结果表明,引入注意力机制的CNN-Attention-LSTM的组合模型比CNN-LSTM模型和LSTM模型精度更高,且增加有效特征输入能够显著提升CNN-Attention-LSTM模型的预测精度。

基于多特征组合的建筑垃圾分类方法

张戴新月, 刘扬, 高思岩

2024, 0(6):  59-64.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0611

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城市的快速发展产生大量建筑垃圾,引发了城市污染,产生“垃圾围城”现象。本文以北京市某区域为研究区域,研究多特征组合方法对高光谱影像的建筑垃圾分类精度的作用,并利用ASD QualitySpecTrek手持式光谱仪实地测量的光谱数据和珠海一号高光谱影像进行建筑垃圾分类试验;提取了光谱特征、植被指数、水体指数和纹理特征等90种特征变量,利用平均不纯度减少的方法对其进行特征重要性排序,选取其中重要性综合结果相对较高的特征变量构成分类多特征组合向量,利用随机森林算法对多特征组合向量进行建筑垃圾分类。试验结果表明,采用多特征组合的随机森林分类方法比传统的随机森林方法效果更好,总体分类精度达85.86%,Kappa系数为0.80,而原始的随机森林方法总体分类精度仅有83.48%,Kappa系数为0.75,这表明了多特征组合随机森林算法的有效性。

量子多尺度融合的高分卫星影像建筑物变化检测

张燕平, 张卡, 赵立科, 陶厦, 张帮, 王玉军, 顾桢, 刘浩林

2024, 0(6):  65-70,126.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0612

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为了提高传统基于像元的高分辨率卫星影像变化检测方法的精度,本文提出了一种基于量子多尺度融合的高分卫星影像建筑物变化检测算法。首先,对双时相高分辨率卫星影像进行多尺度分割,构成多尺度影像数据集;然后,对多尺度影像数据集进行迭代慢特征变换,得到不同尺度的变化强度图,再利用量子理论对多尺度变化强度图进行融合,以得到融合后的变化强度图;最后,通过最大类间方差法完成变化强度图的阈值分割,得到二值化变化检测结果。利用两组不同时相的实际高分卫星影像,对本文算法进行了试验验证。试验结果表明,与单一尺度面向对象变化检测方法和熵权法多尺度融合方法相比,本文算法可以取得更高的建筑物变化检测精度。

基于光谱特征的城市水体提取

马姗姗, 杨嘉葳, 王继燕, 熊俊楠

2024, 0(6):  71-76.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0613

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现有水体提取方法大多基于多光谱遥感数据,将其应用于高光谱数据时,会出现光谱信息未被充分利用且难以选取合适波段的问题,且未考虑城市中建筑物阴影的影响。因此,本文基于高光谱遥感影像数据,采用近红外波段阈值及固定波段范围内的积分差异,构建了改进的高光谱差异水体指数(MHDWI),并选取4种常用的水体指数在不同传感器下的嘉兴、长沙和舟山地区进行试验和精度对比分析。试验结果表明,该方法的总体精度和Kappa系数分别为98.50%、98.76%、97.35%及0.88、0.85、0.86,均高于其他4种方法,错分误差对比其他方法有明显降低。表明该方法可以有效抑制建筑物阴影,且适用于不同传感器不同地区的水体提取。

基于深度学习的多尺度无人机遥感图像道路提取

张伟, 张朝龙, 王本林, 蔡安宁

2024, 0(6):  77-81.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0614

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针对高分辨率遥感影像和目标场景下道路影像数据集获取难度大、成本高等问题,本文探究网络模型在不同尺度下执行提取任务的最佳影像分辨率,并评价各模型在道路提取上的适用性及可靠性,为道路识别工程提供方法借鉴和案例参考。引入图像分割领域3个经典网络模型,使用公开数据集进行模型训练,以无人机航拍的安徽省滁州市影像为试验数据,进行不同尺度下的道路提取,找出各模型在新场景下的最佳分辨率和模型适用性,并进行可靠性评价。试验结果表明,D-LinkNet网络模型在不同尺度的道路提取任务中适用性较强;DeepLabV3+网络模型的可靠性较差;U-Net、D-LinkNet网络模型的道路提取输入影像最佳分辨率分别为1.0、0.5 m。

基于GTWR模型的3km京津冀PM_2.5时空分布和影响因素分析

王岩, 刘纪平, 赵阳阳, 徐婧

2024, 0(6):  82-89.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0615

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PM_2.5与空气质量和公众健康密切相关,许多研究使用遥感结合其他辅助数据的模型反演PM_2.5的浓度,以捕捉各地区PM_2.5时空分布。本文针对京津冀地区数据分辨率较低的问题,采用3 km分辨率的气溶胶光学厚度(AOD)数据及12个辅助变量,建立时间地理加权回归模型(GTWR),估算3 km京津冀地区2020—2022年PM_2.5浓度分布。结果表明:①GTWR模型数据的R²(0.86)均优于OLS模型数据的R²(0.66)和GWR模型数据的R²(0.78)。②在时空分布上,2020—2022年京津冀PM_2.5浓度的空间分布与地形呈负相关。低值区主要分布在地势较高的山区;高值区主要分布在地势较低的平原。③2020—2022年京津冀PM_2.5季节平均浓度差异显著,由高至低依次为冬季(60.88 μg/m³)、秋季(37.78 μg/m³)、春季(31.75 μg/m³)、夏季(22.16 μg/m³)。④PM_2.5浓度与AOD的相关性最强。研究得出3 km分辨率的AOD数据与GTWR模型相结合在反演PM_2.5浓度方面具有较好的适用性。

西藏“一江两河”流域2000—2020年土地利用演变及多情景预测

苏婉, 邱春霞, 赵镠

2024, 0(6):  90-95.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0616

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针对大尺度偏远流域土地利用演变、变化驱动和土地利用预测研究较为欠缺的问题,本文利用GIS技术、地理探测器和PLUS模型等方法,基于2000—2020年5期西藏“一江两河”流域土地覆盖等数据,分析了流域土地利用的演变,探究了影响耕地变化的驱动机制,模拟了多情景下2025年流域土地利用状况。结果表明:①西藏“一江两河”流域2000—2020年土地利用空间格局发生明显变化,耕地、水域和未利用地面积呈减少趋势,建设用地和林草用地面积增加;②流域植被覆盖范围广,土地利用程度为中低等水平,综合土地利用动态度呈现先减少后增加趋势;③距水域距离、降水和高程是影响流域耕地变化的主要因素;④生态保护情景更符合“一江两河”流域未来土地利用绿色可持续发展,可为流域土地资源合理规划提供参考。

顾及路网约束的深度地图匹配方法

钟青岑, 吴晨昊, 向隆刚, 姚鹏

2024, 0(6):  96-102,133.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0617

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在低频或非均匀采样条件下,已有的地图匹配算法存在匹配精度不高或效率较低的问题。本文提出了一种顾及路网约束的深度地图匹配方法(RNCMM)。该方法首先利用Seq2Seq框架将低频轨迹点序列端到端地映射为高频路段序列;其次根据道路与轨迹点间的距离、方位差构建细粒度约束掩模层,有利于缓解轨迹网格表示的局限性,提高匹配精度;然后引入注意力机制和多任务学习机制,挖掘轨迹点间的时空关联性,并进行路段与方向的联合预测;最后在Porto出租车轨迹数据集和OSM路网上进行试验。结果表明,相较于传统的隐马尔可夫模型(HMM)算法,本文方法可以有效地提高低频浮动车轨迹的匹配精确度和效率。

三维场叠加视频流的电子围栏越界检测方法

尹泽中, 李功权

2024, 0(6):  103-108.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0618

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随着实景三维城市建设的飞速发展,如今电子地图可采用三维实景呈现,且利用更加智能的图像处理方法使现实世界与实景模型数据实现虚实结合。在此背景下,针对二维场景下电子围栏检测方法出现的问题,本文提出了一种视频与三维实景融合下的电子围栏越界检测方法。底层数据基于实景三维模型和监控视频流,首先建立地理场景下视频监控投射的虚拟三维空间电子围栏,同时让视频接入优化的深度学习神经网络模型并应用人体姿势估计,通过坐标转换把估计点坐标和围栏坐标转换为三维局部坐标;然后将检测算法与规划的三维电子围栏作实时比对,实现物体越界的实时有效判断,且在不同视频场景下进行试验验证。结果表明,该方法有效、可行,无须特定的硬件支持及场景条件约束。

基于Hilbert曲线的轨迹大数据分布式存储与索引方法

陈凯, 宋炜炜, 金宝轩, 李永宁, 普红勋

2024, 0(6):  109-114,138.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0619

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针对具有时空特征的轨迹大数据快速增长的趋势及对其快速查询的需求,传统的关系型数据库对海量轨迹数据的存储和特定的查询需求具有一定局限性,而非关系型数据库又难以满足海量数据的高效索引需求,轨迹数据的存储和索引效率仍亟待提高。本文设计并实现了一种基于HBase数据库的存储和检索的框架,以应对时空轨迹数据的高效管理。首先,构建了一种新颖的Rowkey结构,结合时空索引工具构建了GeoMesa-HBase底层存储模型;然后,融合了基于Hilbert曲线的编码技术构建空间索引,提高了轨迹数据的存储和检索效率;最后,为了评估所提方法的有效性,将其存储和查询性能与传统存储数据库(HBase和MySQL)和Geohash索引进行比较。试验结果表明,本文方案能够有效提升轨迹数据的存储和检索效率,这对于应对轨迹大数据管理领域面临的多项挑战具有重要现实意义。

典型地貌特征的行星可视化制图——以火星与月球为例

毕杰皓, 应申, 陈驰, 窦小影

2024, 0(6):  115-119.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0620

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对火星与月球的多次探测任务,使人们对两者地形地貌的共同点与差异点有了一定的认识。火星与月球的地形地貌与地球表面地貌存在较大差异性,对其采取有针对性的可视化方法,与其各自的地貌类型和地表色彩体系相匹配,将有利于行星制图和行星认知探索。本文对比了火星与月球之间的同类地貌,尤其是撞击坑、皱脊、槽沟等与地球地貌差别较大的地貌类型,通过选取适宜认知的星体可见光色彩,实现符合月球与火星表面形貌特征的增强可视化,使地图使用者快速把握地形地貌信息,有利于进一步开展深空探测研究及公众科普。

富营养化湖泊水环境监测模拟平台研发与应用

王金迪, 钱建国, 邱银国, 王志勇, 刘傅彰, 刘佳鑫

2024, 0(6):  120-126.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0621

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湖泊富营养化导致的蓝藻水华频繁暴发已成为制约区域社会经济可持续发展的重要问题。及时、全面掌握富营养化湖泊水质水华信息,对于蓝藻水华科学防控具有重要意义。针对传统湖泊水质水华监测方法存在的时效性弱、空间覆盖度低和数据再分析手段单一等问题,本文利用卫星遥感、空间数据库和WebGIS等技术,研发了富营养化湖泊水质水华自动监测和模拟分析平台。平台集成了卫星遥感全自动监测、动态虚拟浮标、目标水域水环境动态时空分析等核心技术,实现了湖泊高时空分辨率的动态水质水华监测,提供了湖泊水质水华多尺度精细化表达与再分析功能。平台在太湖、巢湖和滇池实现了示范应用,在湖泊水质水华监测预警和管理支撑方面发挥了重要作用。

基于无人机多光谱技术的池塘水质分析与可视化设计

陆玉婷, 段金荣

2024, 0(6):  127-133.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0622

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池塘作为重要的水域资源之一,其水质管理对于生态保护和养殖业的可持续发展至关重要。然而,传统的水质监测方法受限于采样点稀疏和周期性测量,无法提供实时、高分辨率的水质信息。本文旨在开发一种基于无人机多光谱技术的水质监测可视化系统。首先采用多光谱传感器装备的无人机,定期飞越目标池塘,采集水体的多光谱数据对水质进行分析;然后通过WebGIS技术实现对水环境数据的管理,为水产养殖和环境保护提供有力的技术支持。结果表明:①无人机多光谱技术可以应用于池塘水质监测,并能够快速响应水质变化,有助于提高池塘养殖管理效率;②南泉池塘水质空间差异较小,时间差异较为明显,总体上3—4月水质状况较好,5—8月水质状况有变差的趋势;③建议在夏季加强池塘管理,降低养殖水质的污染。这一研究为水质管理和生态保护提供了新的工具和方法,有望在水产养殖业中进行推广与示范。

利用改进MUSIC方法进行洋流方位估计

潘博志, 何宏昌, 范冬林, 宫子怡, 刘镇豪

2024, 0(6):  134-138.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0623

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洋流能够调节全球热量的分布,降低航运成本。以往的洋流方位估计方法未对洋流信号源之间的相关性进行完全消除,导致估计效果较差。因此,本文设计了基于改进MUSIC方法的洋流方位估计方法。首先,以采集到的洋流信号为基础,构建洋流阵列信号模型,并对洋流信号进行降噪处理,提高信号数据的质量。然后,为减少洋流信号源之间相关性对估计结果的影响,利用改进MUSIC方法及协方差矩阵,对洋流信号源相关性进行消除,通过计算信号源的相关参数,构建洋流方位估计模型。最后,通过对洋流信号源的转换,实现洋流方位的估计。在仿真试验中,以南海部分海域为试验对象,对不同谱点下估计方法的估计效果进行评价,与以往的洋流方位估计方法相比,设计的基于改进MUSIC方法的洋流方位估计方法精度高达97.2%,应用效果更好。

技术交流

内蒙古退耕还林工程区林冠覆盖率卫星遥感监测

格根塔娜, 王天璨, 王建和, 沈通, 月亮高可

2024, 0(6):  139-145.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0624

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内蒙古新一轮退耕还林还草工程于2015年启动,是内蒙古生态环境建设恢复的重大举措。本文利用2022年生长季Sentinel-2A影像及地形数据,结合实地测量数据,基于GEE平台采用梯度提升树回归模型(GBRT),对内蒙古新一轮退耕还林工程区林冠覆盖率进行反演分析。结果表明,模型验证决定系数(R²)为0.87,均方根误差(RMSE)为0.079,平均绝对误差(MAE)为0.062。内蒙古新一轮退耕还林工程区林冠覆盖率均值为0.147,其分布存在明显的空间差异,受植被配置类型、种植年份和地理环境等因素影响,总体从西向东逐渐递增。利用Sentinel-2A影像和地形数据可以有效地估测退耕还林工程区林冠覆盖率,对低林冠覆盖率区域的反演提供参考。

复杂场景下多模态点云数据配准技术

付超, 夏佳毅, 解琨, 吴大鹏, 付沁珵

2024, 0(6):  146-150.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0625

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针对复杂环境下多模态点云数据获取难,以及对点云数据配准、三维模型构建精度的要求越来越高的情况。本文以南通大剧院实景三维建模为例,当初始点云和校准点云两组多模态融合点云位置差较大时,采用ICP算法进行点云配准易导致局部最优问题,利用所提出的基于控制点辅助约束的最近点迭代(CPA-ICP)算法通过对点云数据进行配准,并与其他3种点云配准算法的试验进行对比,可知该方法的配准精度和配准效率较高,对复杂场景下的多模态点云数据融合有较好的参考意义。

基于ECOSTRESS的城市热环境昼夜空间特征分析

彭敏, 姚娜, 孙培蕾, 邹博文, 王文硕

2024, 0(6):  151-156,181.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0626

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地表温度是表征城市热环境变化的重要指标,其分布信息对监测城市热环境具有重要意义。本文首先基于2018—2023年6—8月ECOSTRESS数据,通过地表温度修正得到沈阳市四环内的昼夜地表温度;然后利用均值-标准差法和空间自相关分析法对地表温度昼夜空间特征进行提取;最后结合土地利用数据,分析不同地类对地表温度空间分布的贡献度。结果表明,沈阳市四环内地表温度呈北高南低、西高东低的形式,日间和夜间地表温度差异较大。高温区主要集中在皇姑区、大东区、沈河区西部和铁西区东部,低温区和次中温区主要集中在四环边缘;人工地表类别的地表温度大多高于自然地表类别的地表温度,建筑用地类别高温区占比最多,这是地表升温的主要因素,自然地表类别是降温的主要因素;沈阳市四环内的地表温度呈空间正相关,夜间地表温度聚集程度高于日间,且具有显著性的冷热点,地表温度昼夜变化与地表温度聚集性分布特征一致。

基于时序InSAR技术的工业园区地表形变监测

黄标, 张辉, 尹剑辉

2024, 0(6):  157-163.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0627

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工业园区作为城市经济发展的核心区,对园区进行地表形变监测尤为重要。目前,对工业园区形变机制的研究较少,且传统的监测手段成本高、效率低。因此,本文提出利用时序合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术构建园区的综合监测模型,在提升监测效率的同时节约了成本。以白银区银西工业园为例,基于2018年6月—2021年4月34景Sentinel-1A数据,利用StaMPS-PS与SBAS-InSAR 技术获取了园区地表形变信息,并对两种技术获取的形变信息从时空分布的角度进行交叉验证。结果表明,两种技术获取的形变特征点均对应于实地勘察照片中形变位置,再利用585个相同经纬度点进行精度验证,发现两者相关性较好,决定系数R²达0.82,均方根误差RMSE为2.20 mm/a,形变速率范围也高度一致。由于StaMPS-PS技术识别出的形变点数量比SBAS-InSAR技术多47％,因此StaMPS-PS技术在园区的适用性更好。最后分析并讨论了园区地表形变的地质条件及诱因,为更好了解园区形变机制及预警灾害发生提供了参考依据。

基于分布式光纤的地铁隧道安全风险监测技术及其应用

魏绍军, 廖孟光, 邱丙水

2024, 0(6):  164-170.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0628

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全站机器人监测系统是地铁隧道安全风险监测的重要技术手段之一,但监测点相对有限。本文基于分布式光纤测量数据,提出了一种基于分布式光纤的地铁隧道安全风险监测技术。首先,将分布式光纤监测系统获取的应变数据映射为更加直观的变形位移数据;然后,通过确定3个输入参数、2个隐含层、1个输出参数,构建基于BP神经网络的应变-位移转换模型,验证结果表明,预测值和真实值的误差在0.2 mm以内,说明所建模型能较好地拟合数据的变化规律;最后,将其应用于青岛地铁1号线某区间,确定401.66～699.45 με作为各测点预警值的安全区间,202.49～899.98 με作为控制值的安全区间,计算结果与现场实测结果相吻合,误差满足工程需要。

利用线性调频声呐及波束角调节技术的海底管缆探测

马海伟, 栾坤祥, 陈良

2024, 0(6):  171-175.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0629

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针对海底管缆铺设及掩埋情况复杂、细小掩埋管缆定位及埋深探测困难等情况,本文介绍了线性调频声呐及波束角调节技术在海底管缆探测中的优势,结合EdgeTech3400 OTS浅地层剖面仪在海上风电场小管径电缆探测和沿海航道掩埋输气管探测中的应用案例,针对浅地层剖面仪在海底埋深管缆探测识别中的技术难点,分析了管缆探测影响因素与优化措施,对航道通航安全管理、港航工程项目建设及海上风电场建设运维等具有积极意义。

几何特征重要度算法支持下的大规模线状要素地图综合方法

陆向珍, 康二梅

2024, 0(6):  176-181.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2024.0630

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面向地理信息单个矢量瓦片数据在地图缩放级别较低时出现的大规模线状要素地图渲染效率低的问题,本文提出了一种几何特征重要度算法支持下的大规模线状要素地图综合方法。该方法提出了线要素几何特征重要度指数,作为线要素删除时的排序依据,从而实现顾及数据全局特征的线要素自动综合,既保留了单个矢量瓦片上的主要几何信息,又有效提高了地图渲染的效率。以“天地图·甘肃”矢量数据为例的试验结果表明,通过应用本文方法,线要素渲染速度比原来提升了3倍。