基于MODIS EVI的内蒙古草地多源信息综合分类研究

利用遥感数据与非遥感数据相结合的方法对内蒙古草地进行分类研究.以MODIS EVI(MODIS增强型植被指数)数据为基础,计算得到MODIS EVI月度数据,分别取其一、二、三主成分作为分类的前3个参数;引入研究区域同期的气温、降水、生物温度及DEM(数字高程)数据,通过克里金插值、主成分变换、重采样等方法确定分类的第4、第5个参数.在此基础上,应用ISODATA技术对草地进行分类.结果表明,该分类结果能够提供比AVHRR NDVI(AVHRR归一化植被指数)和MODISN DVI(MODIS归一化植被指数)更丰富的分类信息,可以清晰识别到5大草地类,对草甸草原、典型草原和荒漠草原可以进一步识别到草地亚类.因此,MODIS EVI数据与非遥感数据结合的多源信息综合分类能提高草地分类的精度.

基于氨基酸的仿刺参产地信息认证方法研究

仿刺参富含多种活性物质,具有极高的药用价值和经济价值,是水产行业不可或缺的养殖资源。不同产地的地理环境与营养结构存在显著差异,所以仿刺参的生长周期与养殖成本相差巨大。消费者在购买仿刺参时,会将产地信息作为选择的首要因素,因为仿刺参的产地直接反映了食品具有的营养价值。不同产地仿刺参的价格差距悬殊,面对利益的诱惑,产地欺诈事件屡禁不止。因此,研究一种准确率高、稳定性好具有优秀泛化能力的仿刺参产地信息认证方法,能够有效维护品牌产地从业者与消费者的切身利益。氨基酸是仿刺参营养富集的主要物质,通过氨基酸特征能够分析出摄食初级生产者的组成,可以作为产地信息认证的有效工具。气相色谱-质谱分析(GC-MS)技术能够产生独特的化学指纹图谱用于产地信息鉴别。对9个产地的156个仿刺参样品,进行酸水解、衍生化和酯化等操作,通过GC-MS测定出氨基酸含量与氨基酸碳稳定同位素数据。进行置信水平为95%的图基检验,并利用箱型图检查数据分布,筛选出13种氨基酸含量和10种氨基酸碳稳定同位素数据。主成分分析能够在降低数据维度的同时,挖掘出有价值的信息,聚集产地识别特性,提高运算速度与认证精度。通过交叉验证,选取前5个主成分作为氨基酸含量和氨基酸碳稳定同位素模型的输入,累计贡献率分别为98.727%与95.982%。为了充分挖掘出隐藏在氨基酸数据背后的价值,选取了8个家族的12个机器学习方法,共构建出24个单体分类器,根据数据自身特征找到最优的认证方法。应用基于遗传交叉因子改进的粒子群优化算法进行模型参数的优化,得到性能最佳的单体分类器。结果表明,氨基酸碳稳定同位素数据具有更优的产地认证特性,高斯径向基为核的支持向量机与K邻近算法为最佳的两个分类方法。最后利用集成学习汇集单体分类器的优势,构建了一种融合多源数据处理方法的仿刺参产地信息认证方法,模型的平均准确率为99.67%。建立了仿刺参产地信息认证系统,为主管机关监管与消费者维权提供了简单可行的手段,能够有效监管与防止仿刺参产地欺诈事件的发生,保障了水产养殖行业的稳健发展。

船舶溢油污染海冰可见光-近红外反射光谱特征及其角度效应

随着北极航线的开通,往来极地冰区的船只数量逐年增加,这使得发生冰区溢油的风险随之增加。冰区溢油具有清理难度大、污染持续时间长等特点,快速准确的监测手段成为提高清理效率、降低污染危害的重要途径之一。遥感技术在开阔水域溢油的监测中得到了广泛应用,但在有冰海区溢油的监测研究较少。尤其对于受溢油污染的海冰的反射光谱特征及其随角度变化规律的研究鲜有报道。通过开展海冰溢油模拟实验,测量不同观测天顶角和相对方位角下油污染海冰的可见光-近红外反射光谱,天顶角每间隔10°采集一次,范围为:-50°~50°,相对方位角包括了:0°、90°、180°、270°。利用光谱标准偏差分析海冰受污染前后的光谱差异,选取差异值最大的波段560 nm作为油污染海冰识别的特征波段。为探寻特征波段反射差异随观测几何变化的规律,构建了一种考虑海冰前向散射特征的核驱动模型Ross Thick-Roujean-r-RPV,并利用实测数据进行检验,在主平面和垂直主平面的拟合误差分别为0.00462、0.00416,拟合效果优于Ross Thick-Li sparse、Ross Thick-Li sparse R、Ross Thick(QU)-Roujean及Ross Thick(QU)-Li sparse R-r-RPV等常用核驱动模型。利用该模型,进一步模拟了不同观测几何条件下油污染前后海冰特征波段反射差异的角度效应。结果表明,海冰在相同观测几何条件下,受污染前后反射光谱存在差异,污染海冰反射率要低于清洁海冰,且清洁海冰在波段1013~1196 nm范围内存在一个波峰,而在受污染后此波峰消失;当观测方位角不同时,海冰反射率也存在差异,具体表现为,在前向方向随着观测角度的增大而增加,而在后向方向则表现为随观测角度的增加而降低;在主平面方向,反射率随观测角度增加则是先增加后降低。在天顶角为50°,相对方位角范围在250°~290°时,光谱差异最大,即最有利于海冰溢油的提取。研究结果能够为冰区船舶溢油监测传感器的波段和观测几何优选提供参考。

海岸带生态系统及其主要研究内容

海岸带处于地球表层岩石圈、水圈、大气圈与生物圈相互交接地带,是各种物理、化学、生物、物质与能量的交换与转换过程最活跃的场所,是人类活动的重要基地。文章提出海岸带生态系统概念,指出海岸带是一个自然社会经济综合体,从生态学的观点、方法对其进行研究,有助于合理规划海岸带开发利用,实现海岸带可持续发展。文章对海岸带生态系统的特征和主要研究内容进行了讨论。

有冰海区油膜光谱特征研究

近些年有冰海区石油的勘探、开发以及运输频度逐年上升，这增加了冰区溢油发生的风险。试验通过测量海水、碎冰、整冰等不同背景条件下轻柴油和原油油膜的可见光-近红外光谱反射率曲线，并与洁净的海水、碎冰和平整冰光谱曲线进行比较，得到能够有效识别冰区溢油的波段。测量结果表明：同一油种在不同背景下油膜的光谱反射率曲线有所差异，同一油种同一背景下由于分布形态不同光谱反射率曲线也有所差异。但同一油种的油膜仍呈现出许多区别于背景的共同特征：以海水、碎冰或整冰为背景的轻柴油油膜的光谱反射率曲线呈现“先低后高”、部分“相伴而行”的特点；海水、碎冰和整冰中原油油膜的光谱反射率曲线在750-770nm区间出现楔状反射峰的典型特点。根据以上特点可以将溢油污染海水／海冰与洁净海水／海冰很好的区分开来，从而为遥感监测冰区溢油时的波段选择和溢油识别提供参考和依据。

大连刺参氨基酸碳稳定同位素组成特征的分析

本研究应用气相色谱-同位素比值质谱仪(GC-IRMS)对大连不同养殖区刺参氨基酸的碳稳定同位素组成进行分析,同时分析其食物来源的碳稳定同位素组成特征,探究刺参氨基酸稳定同位素组成差异形成的原因,并探讨以此作为刺参产地溯源的可行性.结果显示,刺参氨基酸δ^(13)C平均值为-19.35‰,其中李官、獐子岛较低分别为-25.26‰、-25.41‰,谢屯、大长山较高分别为-8.90‰、-12.59‰,且各地刺参δ^(13)C值差异显著;刺参食源氨基酸δ^(13)C平均值为-20.93‰,其中李官、獐子岛较低分别为-26.19‰、-24.25‰,谢屯、大长山较高分别为-11.58‰、-16.31‰,各地差异显著.发现刺参与其食源氨基酸碳稳定同位素组成有一定相关性,其中必需氨基酸相关性系数为0.97,非必需氨基酸为0.77.各地食源氨基酸δ^(13)C值的差异为各地刺参氨基酸碳稳定同位素组成的差异性提供依据,且发现以非必需氨基酸δ^(13)C值作为指标时对各地刺参区分效果更好.相关结论能为氨基酸的稳定同位素分析技术应用于鉴别刺参来源的真实性提供理论依据.

辅以纹理特征的HJ-CCD海上溢油信息提取——以PL19-3溢油为例

鉴于依赖光谱特征的传统溢油信息提取方法面临信息提取精度低的困境,提出采用光谱特征与纹理分析结合的方法应用于溢油监测.选择位于渤海的蓬莱19-3油田溢油事故为研究对象,基于覆盖溢油事故阶段的8景30m分辨率HJ-CCD数据,在溢油目标提取过程中,引入了方向性纹理特征分析,将主成分光谱降维、方向梯度边缘检测等技术相结合,形成了基于光谱与纹理特征的溢油信息提取技术.所述方法经8组数据检验后,用类间分歧度方法进行了对比评价.结果表明:将纹理分析方法应用于溢油信息提取,类间分歧度提高到1.9999,提高了油膜影响边界和油膜厚度分区识别能力.

基于星载SAR的海上溢油检测研究进展

基于大量有关星载SAR溢油检测研究和溢油微波散射特性研究文献的梳理和总结,回顾了星载SAR传感器的发展历程和海上溢油检测技术原理,重点总结了目前国内外基于单极化SAR数据、全极化SAR数据对溢油信息提取研究的进展,概述了溢油水面微波散射特性研究对SAR溢油检测研究的重要辅助作用及当前的研究成果,分别讨论了目前星载SAR溢油检测和溢油微波散射特性研究中存在的不足,并针对今后需解决的关键技术及发展方向进行简要分析。

基于光谱反射率数据的水面油种鉴别研究

为探讨一种快速、及时对水上油膜种类进行鉴别的方法,采用水上油膜反射率光谱数据结合聚类分析方法、主成分分析方法和小波变换分别对厚度为300,500和1 000μm的煤油,300,1 000和1 500μm的润滑油,50,300和500μm的轻柴油和500,2 000μm的180#柴油等四种常见溢油油种进行判别研究。聚类分析结果表明:采用欧氏距离计算样本间的聚类距离,在距离L=8.976以上能够将样本正确分类,准确率100%;对同一油种油膜而言,油膜厚度接近的更易聚类;主成分分析结果表明:对原始数据、小波概要系数和小波细节系数分别进行主成分分析,其中小波细节系数对油种区分效果最佳,四种油膜样品在主成分得分空间中独立分布。利用反射率光谱数据结合聚类分析和基于小波细节系数的主成分分析对水上油膜种类的鉴别是可行的。

海岸带开发活动对锦州湾环境影响分析

为正确评价海岸带开发活动对锦州湾海域产生的影响,从围填海活动和临海工业对海岸带开发活动产生的环境效应影响做了分析,并根据搜集的2004～2008年的水质监测数据对锦州湾海域进行了海洋环境质量评价。研究表明,2000～2009年,锦州湾海域面积减少了约2234ha,自然岸线减少了约2.2km;临海工业的发展及沿岸工厂排放的污染物使锦州湾海域的水质质量下降,主要的污染物为COD和油类,超标的重金属污染物主要为镉、铅、砷。

从GTOPO30到SRTM DEM精度研究——以西藏为例

地形数据对于我们了解全球气候变化、土地构成、大气变化,开展区域水土流失研究非常重要。最近,NASA发布了覆盖全球80%陆地面积的90m分辨率的SRTM DEM数据。在SRTM DEM之前,可以免费获得的精度最高的全球DEM数据是GTOPO30(1km)。由于SRTMDEM数据发布不久,对其实际精度缺乏客观了解,因此有必要对其精度开展研究。以广泛应用的GTOPO30为比较对象,对2种DEM的标称精度、生产方法作了介绍,并以西藏地区为例,利用图形和统计方法,分析、比较了2种DEM数据在1 km分辨率下的精度。总的来说,SRTM DEM精度高于GTOPO30,研究对于SRTM DEM在其它地区的应用具有重要参考价值。

基于多源遥感的海上溢油检测研究

从溢油遥感监测技术现状出发,扼要说明现有技术具备的监测能力,并指出中国在此方面的研究进展。依托于国家科技支撑项目以及多次溢油应急实验与实践,建立了多源遥感信息溢油应急协同战略,提出了雷达、光学图像数据溢油信息提取流程以及判别准则。该成果成功应用于大连新港7.16溢油事故中,提取的溢油事故爆发区域及周边海域溢油污染分布面积、污染等级分区等应急动态监测信息,为决策部门提供了准确的数据支持和决策依据,在溢油清污中起到了关键的作用。

基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法

为研究应用紫外-可见光-近红外-热红外遥感数据识别海上溢油的方法,利用机载多光谱溢油监测设备获取了舟山海域多光谱遥感数据,并利用野外地物光谱仪获取了水体和油膜的反射光谱。通过提取并分析机载多光谱遥感图像上多目标的影像特征和光谱响应特征,利用决策树分类法对海上油膜相对厚度的分布进行分类和制图。研究表明,基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法总体分类精度达93.7%,能够准确区分薄油膜和厚油膜,可有效提取海洋溢油污染信息,完全能够满足海洋溢油污染遥感监测需求。

溢油遥感监测时效性分析——以大连新港溢油为例

在溢油运动模型分析的基础上,确立遥感数据服务于应急所需的时间分辨率,并进一步分析遥感数据处理时间构成,讨论应急反应下的溢油轨迹预测、遥感监测技术的协同,提出优化建议。研究成果在2010-07-16发生的大连新港溢油事件发挥了关键作用,结果表明溢油应急遥感应用时效具有实践可行性及重要性。

地籍信息管理系统的设计

针对传统地籍信息管理中存在的各个业务科室工作完整性欠缺、业务流转不顺畅等问题,分析了传统的三层体系架构和面向服务(SOA)的体系架构的优劣,在此基础上,设计了具有更好互操作性及可扩展性的新型地籍信息管理系统。以MapGIS K9作为开发平台,采用基于SOA的数据中心分层架构技术,开发了地籍管理流程插件、用户管理插件、通用编辑插件和空间分析插件等功能插件,设计了一个具有较好实用性的地籍信息管理系统。

基于PCA-SVM的仿刺参产地溯源在线系统研究

仿刺参是具有极高经济价值的水产资源,是海水养殖产业的重要组成部分,研发出一种灵活、稳定、高效的仿刺参产地溯源方法对于水产养殖产业具有极强的现实意义。仿刺参主要有三种养殖方式,分别是底播增殖、圈养养殖和筏式养殖。不同产地采用不同的养殖方式,仿刺参的营养价值、药用价值和经济价值都存在着明显差异。不同产地初级生产者的构成不同,作为初级生产者的不同藻类与浮游生物体内的脂肪酸特征也各不相同,通过食物链的传递,不同产地的仿刺参具有了不同的脂肪酸特征。气相色谱指纹图谱法是一种快速准确地食品产地溯源技术,碳稳定同位素质谱法不仅可以鉴别产地还可以区分出食品的营养价值。采集9个最具代表性产地的仿刺参样品,先利用Folch法对样品进行总脂提取,再通过气相色谱仪测定出各种脂肪酸的种类及其相对含量;最后使用稳定同位素质谱仪测定出每种脂肪酸各自的碳稳定同位素组成数据。使用单因素方差分析法对脂肪酸相对含量和脂肪酸碳稳定同位素组成数据进行显著性检验,各筛选出17种脂肪酸数据作为两个模型的输入。主成分分析(PCA)法可以降低数据的维度,聚合不同种脂肪酸数据的溯源特征,提高产地溯源的精度。支持向量机(SVM)是一种以结构化风险最小为目标的分类识别算法,具有优秀的泛化能力。研究结果表明,不同产地仿刺参的脂肪酸相对含量和脂肪酸碳稳定同位素组成数据存在明显差异。通过主成分变换后,脂肪酸数据的聚类特征更加明显,运用随机交叉验证法确定前6个主成分作为两个支持向量机分类器的输入。采用基于遗传交叉因子改进的粒子群优化算法(GPSO),以粒子不同K值各100次交叉验证的平均准确率作为其适应度,寻找支持向量机分类器模型的最优参数组合。最终计算得到脂肪酸相对含量产地溯源模型的最优参数组合为σ=6.247 599和C=14.313 042,平均准确率为79.49%;脂肪酸碳稳定同位素组成产地溯源模型的最优参数组合为σ=7.626 194和C=2.193 410,平均准确率为98.33%。对比交叉验证的结果,脂肪酸碳稳定同位素组成产地溯源模型具有更高的准确率和更强的泛化性能。在两个模型的识别结果不一致时,采用脂肪酸碳稳定同位素组成模型的识别结果。将实验室检测与互联网技术进行整合,构建了仿刺参产地溯源在线系统。实现了"互联网+产地溯源"的一体化溯源模式,为进一步开展食品产地溯源研究提供了科学依据和技术支撑。

海上事故有害气体的扩散研究——以“桑吉”轮撞船事故为例

发生海上事故后,为对周边海域船只和人员进行疏散及为应急处置提供科学依据,并实现对不同检测位置检测浓度的校正,需要对事故有毒有害气体的扩散进行计算。本文先通过经验公式计算,模拟事故船舶自然燃烧,而后采用高斯烟羽模型,通过结合事故现场的风浪等水文气象参数,构建海上事故有毒有害气体扩散模型。该模型在改进的高斯烟羽模型的基础上,通过与ArcGIS结合,实现事故海域区域范围内有害气体扩散定量可视化,实验结果表明,"桑吉"轮撞事故中,有害气体沿向下风向西北处扩散,以事故点为起点向西北方向划线为轴线,宽幅选取4 km范围,最高浓度区域是以事故点下风向3 km处为圆心,500 m为半径的圆形区域,浓度可以达到4×10-5mg/m^3,边缘处气体浓度已低至0.5×10-5mg/m^3。其模型简单且可以直观体现有毒有害气体扩散范围。

基于高斯烟羽模型的船舶尾气扩散研究

为有效对港区大气污染进行治理、分析船舶尾气,本文详细介绍了一种基于高斯烟羽模型,通过MATLAB模拟仿真模型,其包括实验仿真过程、技术原理及理论模型对船舶尾气扩散进行的研究。该模型是在传统的高斯烟羽模型的基础上,通过对实源像源进行加权选择输入参数;通过矢量合成确定了气体扩散的方向,利用合成后的"风速"进行计算仿真,有效模拟了船舶尾气在港区或者海洋环境中的气体扩散模型。其模型简单且可以有效模拟船舶尾气扩散。并且进一步对后续模型的精确优化进行分析。

基于数据挖掘的恐怖袭击嫌疑对象判断研究

[目的/意义]以数据驱动方式对恐怖袭击事件进行数据挖掘,有助于提高侦破效率,发现新生或者潜在的恐怖分子。[方法/过程]对全球恐怖主义数据库收录的数据进行数据挖掘,主要包括数据清洗与通过主成分分析算法完成的特征筛选,进而建立基于改进的K-means算法的聚类模型,将聚类模式中具有较多相似特征的事件进行归纳处理。[结果/结论]通过该聚类模型可以有效的将恐怖袭击事件按照嫌疑程度对嫌疑对象作出判断,为侦破恐怖袭击事件提供信息支撑。

船舶实测水文气象信息可视化分析平台设计与实现

根据我国海洋气象测报志愿商船航经中国南部各重要海峡通道时的实测水文气象资料,利用Arc Engine开发一个可视化分析平台,实现船舶实测水文资料的存储管理和空间分析。数据长期累积后可大量补充气象预报参考点,并比对验证局部海区海洋要素的预报,逐步提高预报准确率。