基于改进Swin Transformer的遥感图像语义分割方法

在高分辨率的遥感图像中提取出准确的地物信息对城市规划以及土地资源利用有重要作用。然而,遥感图像具有目标物体之间尺度差异大,背景复杂等特点,易导致提取结果不准确,特别是对小尺度地物的提取精度较低。为了解决这些问题,提出一种新型双编码结构,充分获取全局语义信息以及空间细节信息,分阶段融合不同尺度的特征信息,增强特征表示能力。构造了特征加强模块(FEM),以减少下采样中细节信息的丢失,关注更多小尺度特征。为了更好地细化特征信息,融合了通道注意力和内核注意力后进行上采样,能够将局部特征与对应的全局空间依赖关系整合,提升目标物体的分割精度。在Potsdam数据集和Vaihingen数据集上的mIoU分别为86.1%和82.4%,与流行的语义分割模型进行对比分析,结果表明,该方法能够有效解决遥感图像中小尺度物体分割不准确的问题,适合处理遥感图像语义分割任务。

基于RSA的矢量地图非对称无损加密算法

目前矢量地图加密算法主要采用对称加密,加密和解密采用相同密钥,导致密钥存在泄露风险;而非对称加密需要对数据进行整数化,会影响数据精度。针对上述问题,该文提出一种基于RSA的矢量地图非对称无损加密算法。首先,对矢量地图坐标值的整数部分进行动态选取,运用RSA算法对选取的数据进行非对称加密;然后,使用SHA-512生成混沌系统的密钥,利用混沌系统对非对称加密后的矢量地图坐标点进行置乱重组,实现一图一密的加密效果。实验结果表明,该算法可以对所有类型的矢量地图进行加密和无损解密,在保证数据完整性和精度的同时,提高了安全性,且该算法也适用于三维点云、倾斜摄影三维模型等地理空间数据类型的加密。

基于骨架线的地图建筑物形状分类方法

基于模板匹配的建筑物形态识别方法容易受到局部特征干扰.为了提高建筑物形态识别和分类的精度,在继承传统模板匹配方法优势的基础上,引入最小二乘模板、骨架线及特征向量构建建筑物形状分类模型.通过构建建筑物最小二乘模板并提取其骨架线的方式克服建筑物细小凹陷与凸出对整体形态识别的影响;在此基础上,计算骨架线特征向量并利用其余弦相似度实现建筑物与模板的匹配,相似度最高的模板即被确定为建筑物形状分类结果.为了验证模型的适用性和有效性,实验采用4 540个建筑物数据进行分类验证.结果表明,该模型分类精度较高,能有效解决局部特征对建筑物整体形状描述的干扰问题,为进一步的建筑物匹配及其综合评价操作打下基础.

基于视觉舒适度的城市户外运动路线选取方法与应用

为避免户外运动路线选取仅依赖个人主观认知而导致效果不佳问题,该文提出一种基于视觉舒适度的城市户外运动路线选取方法。该方法基于街景影像数据和EfficientNet_B7深度学习模型模拟用户视觉感知,生成大范围的道路舒适度,据此选择舒适度较高的路线。最后,以3种不同户外运动主题为例进行实际应用和对比评价,结果表明,基于视觉舒适度选取的户外运动路线周边环境良好,整体舒适度更高。

基于双混沌映射的遥感图像零水印算法

现有遥感图像零水印算法多为特定类型的遥感图像设计,普适性较差,且对水印组合攻击的鲁棒性不强。该文提出一种基于双混沌映射的遥感图像零水印算法。①对遥感图像进行非下采样剪切波变换,选取低频图像进行离散余弦变换;②对变换后的图像进行分块,并对各子块进行Schur分解,通过比较每个子块上三角矩阵中第一个元素值和均值的大小构建特征矩阵;③利用一维Logistic映射置乱遥感图像,与特征矩阵进行异或运算得到一个二值序列;①结合2D-LALM-Tent映射和Arnold置乱水印图像,对前述二值序列和置乱后水印的二值序列进行异或运算得到零水印。实验表明,该算法对不同类型遥感图像的适用性较好,且对水印组合攻击的鲁棒性较强,无精度损失,可用于多种类型遥感图像的版权保护,为遥感图像的共享提供安全保障。

Defining the We-map Reference Frames and Providing Mathematical Expressions for Transformation Relations

We-map is an interactive mobile map that can be easily communicated and applied on personal electronic devices,such as personal computers and mobile phones.Therefore,the study of direction systems and coordinate systems is critical,and exploring reference frames is essential in direction and coordinate systems.Despite its significance,existing research on We-map lacks specific solutions for the exploration of reference frames is indispensable for the establishment of accurate direction and coordinate systems.In this paper,we endeavor to address this gap by elucidating the significance of We-map reference frames,defining them with mathematical constraints,summarizing their nature and characteristics,deriving their transformation relationships and representing them through mathematical formulars and equations.Our work contributes to the fundamental theory of We-map and provides valuable systems and support for the mathematical foundation of We-map,map production,and platform development.Ultimately,this research serves to advance the development of We-map.

基于L-稳定的显式积分法的电磁暂态仿真计算方法

对电力电子化电力系统的电磁暂态仿真计算,除经常面临状态变量的突变现象以外,还存在间断现象或间断问题。临界阻尼调整方法(Critical Damping Adjustment,CDA)可避免状态变量的突变所导致的数值振荡问题,但CDA方法不太适合处理间断问题。事实上,经典的CDA方法通常是“忽略”间断问题。为进一步优化电磁暂态仿真计算,采用泰勒级数的Padé逼近推导出一类显式且L-稳定的数值方法,既可彻底避免数值振荡问题,也能有效处理间断问题。因此,可以用此类显式方法来替换CDA方法中的隐式欧拉法,其中L-稳定的显式方法专门用于处理突变现象以及间断问题,而隐式梯形积分法主要用于处理其他的状态变量。理论分析以及初步的算例结果表明,相对于经典的CDA方法,这种新的组合方法在面临频繁的间断问题时具有更高的计算效率。

基于FPGA可配置m序列发生器的设计与实现

针对某些设计场合对可变m序列的需求,提出并验证了一种基于FPGA的m序列发生器方案。该方案采用线性反馈移位寄存器的结构,可通过外设对发生器的初始状态进行配置来改变所产生的m序列。使用Model Sim仿真软件对此设计进行了仿真,并将该m序列发生器应用于某光跳频保密通信系统中完成了实验验证。结果表明,使用该方案实现的m序列发生器结构简单、易于集成,可产生大量不同的m序列,且具有可动态配置的特点。

基于当量因子法的甘肃省草原生态系统服务价值评估

天然草原是甘肃省最大陆地生态系统,是全省乃至全国的重要生态屏障,科学、准确地估算甘肃省天然草原生态系统服务价值,对甘肃草原重要性认识和生态安全维持具有重要意义。本研究利用甘肃省主要粮食作物产量和价格数据,计算出甘肃省生态系统服务价值基准单价,然后结合甘肃省各种草原类生物量,修正甘肃省草原生态系统服务价值当量,最后计算出甘肃省各类草原生态系统服务价值。结果表明:1)草原提供的其他单项生态系统服务价值均在食物生产和原材料生产价值的3.1倍和3.7倍以上;2)甘肃省暖性灌草丛单位面积生态服务价值最高,为84418.28元·hm^(-2),温性荒漠单位面积生态服务价值最低,为10120.21元·hm^(-2);3)甘肃省草原生态服务总价值为7069.73×10^(8)元,是2016年畜牧业总产值的23倍,约等于甘肃省2016年国民生产总值(gross domestic product,GDP);4)高寒草甸生态系统服务总价值最高,为1733.27×10^(8)元,占草原生态系统服务价值的24.52%;高寒荒漠生态系统服务总价值最低,为58.51×10^(8)元,占草原生态服务价值的0.83%。本研究不仅为区域内生态系统服务价值的估算提供了思路,也为利用法律手段保护草原提供了科学依据。

基于方向关系矩阵的空间方向相似性计算改进模型

空间方向关系作为空间关系的一个重要分支,其相似性研究已成为地理信息科学领域的热点问题。对于Goyal提出的基于方向关系矩阵计算空间方向相似性模型进行以下两个方面改进:首先通过方向关系的反转运算计算对象目标与参考目标的最小投影矩阵在包含或相交情况下的空间方向关系,扩展了方向关系矩阵的使用范围;其次利用运筹学中解决平衡运输问题的伏格尔法计算两个多元素方向关系矩阵之间的方向距离,克服了由平衡运输表中元素位置变化而引起方向距离变化的局限。通过实例证明该方法计算简单,得到的方向距离更优,相似性更加准确。

乌鲁木齐市遥感生态距离指数变化监测与评价

针对干旱区城市乌鲁木齐的环境变化缺乏定量评价的问题,利用遥感生态距离指数研究了乌鲁木齐市2003-2017年的生态环境变化特征。选取2003年、2010年、2017年的Landsat TM/OLI遥感影像,通过遥感技术提取沙度、干度、绿度、湿度4个生态环境评价指标,构建遥感生态距离指数,评价研究区的生态变化。结果表明,遥感生态距离指数能够定量地评价研究区的生态环境质量状况,且乌鲁木齐市在研究期间生态环境质量明显提高。通过对乌鲁木齐市城市发展政策的研究,认为退耕还林、造林工程、城市绿化等保护措施对改善城市生态环境质量起到了正面效果。

经典范畴认知下地图的局限性

范畴化认知可分为经典范畴化和原型范畴化,为了证明原型范畴化认知的地图更适合大众使用,用经典范畴化认知的方法分析地图投影、内容分类、数据模型中隐含的地理空间认知方式,发现传统地图在地图投影、表达内容和数据模型上,都或多或少具有经典范畴化的地理空间认知特点,地图上精确的投影坐标、严密的内容分类以及以栅格和矢量为主的数据模型阻碍了其面向大众的个性化应用。在经典范畴化认知下,地图呈现的内容和表达形式,可能不符合大众的地理空间认知,传统地图学理论或许不能为大众地图学提供技术支撑。尝试在地理空间认知的角度,将关注点放在经验知识的前知识上,即范畴化认知的先验知识,在地图哲学的视角为地图学打开了一个新的研究思路。

黑河流域植被覆盖变化及其对地形的响应

针对内陆河流域植被覆盖变化对地形响应研究不够深入的问题,利用趋势线模拟和Hurst指数等方法研究了2000-2015年黑河流域植被覆盖在地形上的分布规律和演化趋势,结果显示:1)植被覆盖随经度由西向东呈先增后减的趋势,随纬度增加亦呈先增后减趋势,在99°E～101°E经度带和37.4°N～38.5°N纬度带分布最广;2)植被覆盖在海拔1 500 m左右面积最大,在北坡向及坡度为0°～5°的平坦区域植被长势较好;3)近16年,植被NDV1年均值空间变化总体呈稳中向好的趋势,在1 000～1 500 m低海拔区植被变化明显,与人类活动有着紧密联系;在北坡和东北坡植被显著变化,不同坡度变化不明显;4)Hurst指数分析显示未来该区的植被覆盖存在一定的退化风险。

Fundamental Theories of Spatial Similarity Relations in Multi-scale Map Spaces

Similarity relation is one of the spatial relations in the community of geographic information science and cartography.It is widely used in the retrieval of spatial databases, the recognition of spatial objects from images, and the description of spatial features on maps.However, little achievements have been made for it by far.In this paper, spatial similarity relation was put forward with the introduction of automated map generalization in the construction of multi-scale map databases;then the definition of spatial similarity relations was presented based on set theory, the concept of spatial similarity degree was given, and the characteristics of spatial similarity were discussed in detail, in-cluding reflexivity, symmetry, non-transitivity, self-similarity in multi-scale spaces, and scale-dependence.Finally a classification system for spatial similarity relations in multi-scale map spaces was addressed.This research may be useful to automated map generalization, spatial similarity retrieval and spatial reasoning.

电子地图间的实时坐标转换系统

针对我国电子地图因坐标系不统一而导致的各个电子地图数据源中的坐标不能共用的问题,设计了面向移动端的实时坐标转换系统,利用(Open Layers库将多种电子地图可视化显示在浏览器端对坐标转换结果进行了测试,解决了WGS-84、GCJ-02和BD-09坐标之间的相互转换问题,较好地实现了各种电子地图之间的坐标转换和坐标的正确显示。基于浏览器端的坐标转换测试结果表明,该坐标转换系统能够快速、准确地完成坐标转换,实现多种电子地图的显示、定位和地图的实时切换,可应用于WGS-84、GCJ-02和BD-09坐标之间的批量转换、多数据源的电子地图软件的开发等方面,具有一定的实用价值。

多尺度地图空间居民地语义相似度计算方法

地图综合的本质是一种空间相似变换,制图者在相似原则的指导下实施概括,读图者从包含相似性的地图中形成心象地图、重构现实世界。因此,多尺度地图空间中的相似关系研究非常重要。然而,由于相似的可计算性差,且其计算的目的在于揭示更深层次的信息,地图综合中相似关系尤其是语义相似关系的研究相对较少。针对这一问题,本文以语义功能区约束下的大比例尺街区式居民地合并(1∶1750至1∶4000)为例,基于匹配距离模型计算建筑物合并中的语义相似度,得到语义相似度在关键比例尺节点的值,并对结果进行分析、评价。试验表明,语义功能区约束下的建筑物合并符合读图者的地图认知需求,本文所述方法有助于地图更好地发挥信息传输载体的作用。

利用SVM分类Landsat影像的朝鲜主要城市建设用地时空特征分析

朝鲜主要城市建设用地在广域时空尺度上的变化研究几乎处于空白,为弥补这一空白,基于长时间序列的Landsat TM/ETM+/OLI数据,采用面向对象的支持向量机(support vector machine,SVM)分类方法,提取1990—2018年间朝鲜6个主要城市的建设用地,并结合景观格局指数以及年增长与年增长率定量分析建设用地变化。研究结果表明,基于面向对象的SVM方法能够有效提取建设用地,平均总精度高于90%,Kappa系数在0.87以上。1990—2018年之间,各个城市的面积扩张达到1.2~1.4倍,且处于持续增长。平壤的年增长达到了1.15 km^2,是6个主要城市中增长最多的,而元山的增长率波动幅度较小,最近时期内咸兴的年增长率最大,其值达到2.74%。朝鲜6个主要城市的扩张都集中于地势平坦之处且主城区沿河(海)分布,扩张模式为填充式和飞跃式2种;总体来看,其城市化进程处于上升期。本研究为朝鲜的生态环境保护和新型城镇扩张奠定基础,同时为朝鲜的相关科学研究提供参考。

Formula for calculating spatial similarity degrees between point clouds on multi-scale maps taking map scale change as the only independent variable

The degree of spatial similarity plays an important role in map generalization, yet there has been no quantitative research into it. To fill this gap, this study first defines map scale change and spatial similarity degree/relation in multi-scale map spaces and then proposes a model for calculating the degree of spatial similarity between a point cloud at one scale and its gener- alized counterpart at another scale. After validation, the new model features 16 points with map scale change as the x coordinate and the degree of spatial similarity as the y coordinate. Finally, using an application for curve fitting, the model achieves an empirical formula that can calculate the degree of spatial similarity using map scale change as the sole independent variable, and vice versa. This formula can be used to automate algorithms for point feature generalization and to determine when to terminate them during the generalization.

基于GIS的兰新铁路沿线风沙灾害致灾成因分析及评价

风沙灾害地域性强,具有防治难度大、周期长等特点。为减轻风沙灾害对铁路的危害,以兰新铁路沿线的遥感数据和实测数据为基础,利用层次分析法确定风速、植被、海拔、坡向、干燥度、地表粗糙度与风沙灾害的权重关系,并采用多因子评价模型对兰新铁路沿线风沙灾害易发性进行评估。研究结果表明:风沙灾害评价中,植被指标作用最为显著,其次为风力;风沙灾害重度区主要位于阿拉山口、达坂城、百里风区和烟墩风区,中度区主要位于精河县境内临近艾比湖区域;与近50年兰新铁路沿线风沙灾害发育情况相比,分析结果具有较好的一致性。

BDS三频信号最优组合的模糊聚类分析法

针对如何优选出三频BDS最优载波相位线性组合观测量的问题,基于三频GNSS载波相位组合观测量理论,本文提出最优组合观测量选取的模糊聚类分析法。首先构建满足超宽巷组合和窄巷组合条件,且具有不同巷数、电离层数及噪声放大因子的三频BDS组合观测量,并假定各参数均为最优值的理论最优组合观测量;然后对满足条件的超宽巷组合和窄巷组合用模糊聚类分析法进行聚类排序;最后根据各组合观测量与假定的最优组合观测量聚为一类的先后顺序,确定三频BDS最优组合观测量的选取顺序。结果表明:模糊聚类分析法通过组合观测量的聚类排序,实现了最优组合观测量的筛选。无几何TCAR算法也验证了模糊聚类分析结果的正确性。