"东数西算"能否解决地理信息大数据的算力焦虑——访安徽大学吴艳兰教授

近年来,人工智能和时空地理信息大数据的结合成为测绘行业研究的热门方向.卫星定位、遥感影像、三维激光扫描、室内外一体化……在时空大数据的获取方面,我们的手段越来越丰富.但在数据的运算与应用方面,测绘行业面临着算力不足的难题,其中处理图形数据算力不足的问题尤为严重.这样的算力"焦虑"对地理信息行业有怎样的影响?"东数西算"工程是否可以改善算力不足的情况?未来"东数西算"工程是否会改善这一局面?带着这些问题我们有幸采访到了地理信息大数据与人工智能方面的专家安徽大学吴艳兰教授.

安徽省农村黑臭水体特征分析及识别

黑臭水体治理是农村人居环境整治的重要内容,准确识别农村黑臭水体是治理的重要前提。目前多采用建立光谱反射率阈值等方法来确定农村黑臭水体,但大量农村黑臭水体表面被浮萍覆盖,面临着范围广、识别难、任务重等难点问题。针对安徽省农村黑臭水体,自2023年1-10月对省内的合肥市、芜湖市、马鞍山市、淮南市、铜陵市、亳州市、宣城市、蚌埠市、滁州市和宿州市共10个市黑臭水体进行实地调查,收集和整理18幅高分辨率遥感数据和301个实地采样水体,其中水质检测180个。通过遥感分析、实地调查、相关性和回归分析,探讨农村黑臭水体的水质、表征和环境影响因素以及它们之间的联系。结果表明,1)农村黑臭水体特征有大量浮萍覆盖、溶解氧浓度低、季节性黑臭,以及主要分布在居民区周边。2)农村黑臭水体氨氮浓度、透明度受环境影响难以准确反映水体情况,溶解氧浓度低为浮萍型黑臭水体的明显特征。浮萍覆盖率对溶解氧浓度影响极大,其次是温度和水体流通性,3个因素均为负相关。3)农村地区房前屋后水体在4-8月水面浮萍覆盖率超过80.5%时,预测水体溶解氧浓度低于阈值。将结果在安徽省3个地区共54个验证点进行水质验证,水质验证的总体准确率为81.5%。该研究可以通过遥感识别水体的表面特征,并结合周边环境来反映其水质情况,从而辅助识别黑臭水体,对于农村黑臭水体识别和监测工作有一定的参考意义。

整合校内文献 实现资源共享

阐述了改革高校资料室,建立以大学科为基础的学科资料中心,逐步向学科分馆模式过渡的基本思路和实施步骤;指出了开发特色资源,建立全校文献资源保障体系的有效途径;提出了整合校内文献,实现资源共享过程中需要解决的问题。

基于地图代数的山脊线和山谷线提取方法

将地图代数的思想和方法引入地形结构线的提取,先利用地图代数距离变换得到等高线各自的权属范围,再在等高线各自的影响区域内进行地形特征的提取,后采用区域互补的方法进行特征线段的连接,为特征线段合理连接提供了新思路。

基于地图代数的数字地表流线模拟研究

降雨在地表上随地形流动自然形成沟谷线、汇流区、分水岭等流域形态,研究地表流水线的数字模拟对数字流域水文分析具有重要意义。提出数字地表流线模型的概念,只考虑地形因素,利用等高线图建立一个能获得区域内每滴雨水沿地表流动的轨迹模型。并运用地图代数的距离变换对等高线及所在空间进行全方位的距离度量,研究了数字地表流线模型的建立方法。实验表明,该模型利用距离变换信息而不是高程计算流向,可避免DEM高程误差对流向、流线的影响,且不需要在DEM上进行复杂的洼地、平地的识别与处理。该模型对原始数据要求不高,能有效应用于沟谷线的自动提取、汇流区自动分割和分水线网络的自动提取。

由栅格等高线快速建立DEM的新方法——CSE法

介绍了一种由等高线版图通过图像处理 ,准确、高效地建立DEM的新方法———CSE(colorsubstituteelevation ,颜色替换高程 )法。在分析其算法精度的基础上 。

几何特性与流线追踪相结合的地形结构线提取法

以距离变换为主要工具,建立了能追踪任意点流水线的数字地表流线模型。利用等高线几何特性分析法和DEM高程信息找出等高线上的山谷点,并以此作为起点进行流水线追踪,同时,用流线与等高线的交点是否符合山谷点的几何特性来决定流线追踪是否结束。这样,将山谷点的水总是顺谷而下的自然物理特性与山谷点所具有的几何特性紧密结合,得到山谷点的流线就是所求的山谷线。实验证明,该方法能有效地解决地形特征线段合理连接的问题,能控制结构线提取的详略程度。

基于参考面的可视域算法

与传统基于视线的可视域算法相比 ,该算法不需进行 DEM内插 ,无冗余计算 ,计算时间和视点位置与可视域面积无关 ,受 DEM区域影响不大。

GIS发展动态及在水运工程中的应用

对当前 GIS研究领域的几个热点 ,如面向对象技术、时空模型、应用模型和 Internet GIS等作简要介绍 ,概括GIS在水运工程中的几个应用热点。

15例儿童塑型性支气管炎临床分析

目的探讨儿童塑型性支气管炎的临床特点与治疗。方法对本院2001年5月～2007年7月15例塑型性支气管炎的临床资料进行总结分析。结果多以发热、咳嗽、气促起病，迅速出现呼吸功能衰竭。胸片表现为肺不张、肺气肿、气胸等。3例死亡，12例痊愈，痊愈病例全部经支气镜取出条索状物。结论儿童塑型性支气管炎患者病情大多数都比较严重，进展快，如不及时诊治可危及生命，通过气管镜取出内生性异物是对本病唯一有效的治疗方法。

水道维护辅助系统的设计与实现

分析了建立水道维护辅助系统的必要性 ,介绍了系统的开发。

基于积极心理学的康复护理对精神分裂症患者应对方式及社会功能的影响

目的探讨基于积极心理学的康复护理对精神分裂症患者应对方式及社会功能的影响。方法选取笔者所在医院收治的92例精神分裂症康复期患者为研究对象,将2020年6月-2021年9月收治的46例患者设为对照组,将2021年10月-2022年12月收治的46例患者设为观察组。对照组予以常规护理,观察组在对照组基础上实施基于积极心理学的康复护理。采用医学应对方式问卷(medical coping modes questionnaire,MCMQ)、社会功能缺陷筛查表(social disability screening schedule,SDSS)和生活质量综合评定问卷(generic quality of life inventory-74,GQOLI-74)对2组进行评估。结果干预后,观察组应对方式中面对维度得分高于对照组(t=9.648,P<0.001),回避和屈服维度得分均低于对照组(t=17.646,P<0.001;t=9.743,P<0.001);观察组SDSS得分低于对照组(t=17.129,P<0.001);GQOLI-74得分高于对照组(t=13.163,P<0.001)。结论基于积极心理学的康复护理可促使精神分裂症患者采用积极方式应对疾病,改善其社会功能,提高其生活质量。

大型GIS与数字地球的空间数学基础研究

将地图投影概念由传统的曲面到平面的变换扩展为曲面到曲面的变换 ,并提出一套适合于大型GIS和地球数字产品的实用“地图投影”模型。该模型的视图采用等距离切圆柱投影 ,度量空间是椭球面几何系统 ,符合计算机环境下GIS视图与度量空间分离的特性。鉴于全球多分辨率连续可视化 ,精密可视化量算、三维、多维地球数据统一 ,标准的空间定位框架和只有在统一的空间系统内 ,全球资源、生态环境数据才能进行精确的地理分析等 4个方面的需要 。

我国地球空间数据框架的设计思想、技术路线及若干理论问题讨论

根据当前我国基础地理信息系统的发展趋势 ,讨论了 1∶1万、1∶5万、1∶2 5万及 1∶10 0万金字塔多层、多分辨率基础地理信息系统的设计思路 ,即基于数字影像、数字栅格地图 (DRG)和DEM及若干层数字线划图的矢、栅集成 (2维或 3维 )框架结构系统 ;提出了建设可持续发展的全国及各省级基础地理信息系统技术路线 ;

依不同纬度变量的子午线弧长正反解公式的级数展开

推导了以归化纬度、地心纬度解算子午线弧长的展开公式,同时又根据拉格朗日反演定理,得到了由子午线弧长反解归化纬度、地心纬度的直接公式。该组公式与子午线弧长正反解公式的大地纬度表达在结构形式上保持一致,进一步揭示了子午线弧长同3种纬度变量之间的内在联系。分析表明,基于归化纬度的子午线弧长解算与大地主题解算方法具有理论上的统一性,正反解精度均高于传统基于大地纬度的展开。

基于三维激光点云的树木胸径自动提取方法

胸径是评价林木生长状况的重要参数之一。针对接触式人工测量自动化程度低和基于点云的现有算法提取树木胸径精度不高的问题,提出一种基于点云数据的自动准确获取树木胸径的新方法。该方法以树木点云数据为基础,运用蚁群算法和B样条曲线拟合技术,实现树木胸径的自动准确提取。对实验区树木测量计算,结果表明,利用该方法提取树木胸径的均方根误差为±0.19 cm,平均绝对误差为0.15 cm,相对于基于点云的传统算法提取精度分别提高了50%和60.7%。该方法基于高精度点云数据,实现了树木胸径的无损自动提取,在精准林业领域具有推广价值。

DEM若干理论问题思考

对用中误差描述和评价DEM整体精度的DEM随机误差观提出质疑,认为DEM是由带随机误差的原始数据内插而成,DEM误差就应由性质不同的两部分误差组成,即测绘所产生的随机误差和内插所产生的对地表曲面的逼近误差,二者可分别进行质量控制,对于内插误差,应采用定义域内的全部点是否符合最大绝对偏差的一次性否决法进行检验.通过讨论三维地面概念模型和DEM高保真问题等概念,说明DEM误差以随机误差概而论之的实质是漠视了DEM高保真这一质量要求;并结合地图代数研究,论述等高线族和地形结构线族的空间几何对偶关系———后者是前者的广义Voronoi界线,因此,当利用等高线数据生产DEM时,并不存在选择性采样F-S数据的必要.

面状要素的多层次骨架线提取

多边形的骨架线是对其形态的准确描述,多尺度的骨架线表达在图形分析如多边形的形态恢复和多边形的模式识别等方面具有重要作用。利用双缓冲区变换、障碍距离变换和Voronoi图技术,提出一种新的多边形多层次骨架线提取方法,并利用复杂湖泊多边形、简单多边形、含岛洞多边形、噪声边缘多边形等不同形状的多边形测试和比较该方法提取的骨架线的连通性、拓扑一致性和对图形旋转的灵敏性等。试验结果表明,本文方法在上述特性上优于现有算法。

曲边多边形中轴提取的新方法

针对现有多边形中轴提取方法在处理复杂图形和特殊图形上有较大困难的不足以及中轴连通性和位置准确性难以保证等问题,提出一种曲边多边形中轴提取方法。首先提出曲边多边形的概念及其中轴的定义,然后基于最近边缘点集距离均值变换,结合新的中轴点判定规则,利用种子点生长判别法提取曲边多边形的中轴,并给出具体实现步骤。通过多组实例验证,该方法不仅能适用于各类多边形,且能较好地抑制图形边界噪声的干扰,提取出具有良好的光滑性、准确性和连通性的多边形中轴。