地理空间信息在智慧规划中的应用研究

针对传统规划与地理信息的零碎分散、信息孤岛和不一致等问题,综合分析地理空间信息在数字城市和智慧城市建设中的地位和作用,探讨其在智慧城市及规划专题应用建设中的关键技术和应用优势。智慧规划地理空间信息应用系统充分集成和管理各类基础测绘成果、历年规划成果和地理空间资源数据,实现基础测绘与规划数据采集、更新、处理、分析和办公于一体的信息化平台,以分布式网络形式在线动态地管理各类规划编制、建设工程审批和地理空间数据成果,以城市三维仿真平台生动直观地辅助城市核心区规划,并基于移动终端设备创新规划移动办公模式,以二三维与泛在网一体化集成应用实现智慧规划信息服务。

基于多源地理数据的城市健身场地精细尺度空间可达性分析

健身场地精细空间认知是“体育强国”国家战略背景下破解健身场地空间分布不均匀、利用不充分等难题的关键。针对统计年鉴与问卷调查等数据难以有效的从精细空间尺度上揭示健身场地供需的空间特征,本文提出利用多源地理数据刻画城市健身场地需求与供给特征,借助于高斯两步移动搜索法构建健身场地空间可达性评价模型,并利用地理加权回归模型探测影响因素的空间分异性,从而实现精细空间尺度城市健身场地空间认知。本研究以长沙市为研究区,通过搜集该区域的健身场地分布数据、人口分布数据与相关影响等多源地理数据,分别从网格与街道尺度分析健身场地的可达性空间分布特征,进而探讨了精细空间尺度上可达性与影响因素关系的变异性,结果表明:①长沙市健身场地资源分配空间不均衡较为明显。其中,芙蓉区整体的健身场地空间可达性较高,但是区域内供需失衡最为严重;岳麓区、开福区、雨花区与天心区的可达性总体上较为接近,但是,不同区域内变异性存在较大差异;望城区可达性与变异性均是所有区域中最低的。②场地密度与路网密度对健身场地可达性既有正向影响也有负向作用,且呈现出显著的空间分异性,场地密度与路网密度对健身场地可达性正向影响较大的街道分别位于芙蓉区与开福区,负向影响较大的街道均集中在岳麓区。研究为合理地健身场地空间布局优化提供重要的参考。

国土资源管理中典型地理信息服务链应用研究

面向服务的架构和Web Service为空间信息共享和服务链构建提供了技术支撑。本文从地理信息系统发展阶段探讨了空间信息服务概念和理论,着重研究了地理空间信息服务链中涉及的服务注册和发现、按需扩展定制描述和服务组合方法等关键技术。通过设计地理空间信息链参考模型、服务注册中心和目录服务方法,以服务组合构建了某城市铁路线规划中的房屋拆迁和土地征收的空间分析服务链,为空间信息服务实际应用提供了参考方案,并可推广应用于空间信息共享与专业应用系统建设中。

论地理信息科学应用实践型人才培养

围绕地理信息科学专业的学科背景、知识体系、专业功用和能力培养等方面,详细探讨在智慧城市快速发展的新地理信息时代,地理信息科学专业的典型应用实践型人才培养新途径,重点面向科学研究、技术应用和工程实践等方面开展较具针对性的专业能力培养,以提高当前地理信息科学专业学生的教育教学质量,服务社会经济发展和市场应用等需要,并探讨地理信息科学知识背景的应用实践型人才教学的新方法与实践,符合当前地理信息科学专业教学发展趋势与要求。

利用车载GNSS轨迹大数据的U-Turn道路结构信息获取方法

随着智慧交通和精细化导航技术的迅速发展,人们对道路地图要素的覆盖度、精准度、丰富度与新鲜度需求越来越高,而U-Turn作为城市路网连通关系的重要因素,成为道路地图更新的重要内容之一。现有专业道路测绘模式对U-Turn数据存在采集成本高、更新周期长、数据处理繁等问题,导致U-Turn数据无法满足智慧交通导航需求。本文采用车载GNSS轨迹大数据,提出了一种U-Turn道路结构信息获取方法。首先通过轨迹跟踪提取车辆掉头点对与行为;然后利用DBSCAN聚类算法提取U-Turn掉头类簇;再依据U-Turn流量占比等特征构建支持向量机二分模型,自适应剔除违规掉头类簇,并区分出U-Turn结构有无通行时间限制;最后根据掉头类簇在道路结构中的分布特征,识别U-Turn位置与空间结构。试验以武汉市滴滴网约车GNSS轨迹,对江汉区183个路段采用本文方法进行探测,U-Turn结构信息识别召回率为88.3%,精确率为87.6%,位置识别的横向和纵向精度分别为3.40 m和5.90 m,试验结果表明本文方法可以有效地从车载GNSS轨迹数据中获取U-Turn的位置与结构类型,为U-Turn数据获取提供了周期短、成本低的有效解决方案。

“互联网+”背景下地理信息科学教学方法

围绕"互联网+"时代背景下的地理信息科学专业的知识体系、培养方案、教学计划等方面,探讨了当前信息化发展对地理信息科学专业教学带来的机遇和挑战,并通过分析新时期地理信息科学专业本科学生的学习方式和心理发展特征,研究相适应的自媒体教学手段、翻转课堂教学和多方面素质能力培养的教学实践。

基于WebGIS的历史人文地理信息系统设计与实现

针对历史人文资料数据的研究管理缺少与时空地理信息的有效结合和集成,现有的数据存储管理、检索查询、时空关联分析等信息化不足的问题,提出和设计了历史人文地理信息时空组织模型。利用GIS的时空信息数据管理、空间分析及可视化优势,有效整理和构建了历史人文资料空间数据库;开发并实现了基于WebGIS的集历史人物事件检索查询、空间动态可视化、人物—事件关联分析于一体的中国近现代史信息服务系统,有利于历史爱好者和研究者较为全面、便捷、形象直观地理解和掌握中国近现代历史人文资料。

地理空间信息技术在智慧城市中的应用思考

综合分析地理空间信息在数字城市和智慧城市建设中的地位和作用,结合实践探讨地理空间信息技术在智慧城市建设中的关键技术和应用优势,并提出地理空间信息科学面临的新机遇挑战和重要研究方向,最后对智慧城市建设和地理空间信息应用进行了总结思考.

空间分析技术在公共自行车系统中的应用研究

随着科学技术的发展,数据的分析处理能力大大提高,空间分析技术的应用范围逐渐扩大,已经涉及路径分析、缓冲区分析、热点分析等方面,便于在复杂的数据分析中有效的提升工作效率。公共自行车系统是城市公共交通的必要环节,其具有环保、快捷、方便等特点,在城市建设中具有重要地位。本文概述了空间分析技术的方法,并阐明其在公共自行车系统中的应用,旨在完善系统内容,促进城市服务发展水平。

行业竞赛驱动的测绘地理信息专业教学与实践

探讨了行业竞赛驱动的测绘与地理信息专业教学与实践,阐述了当前测绘与地理信息领域相关行业竞赛的分类与内容,研究了行业竞赛与专业教学的相互促进和实践提高关系,重点分析了行业竞赛对测绘与地理信息专业教学的驱动作用。

基于地表敏感变形和房屋因素的矿区建筑物损坏评价方法

针对目前建筑物采动损坏评价因素的不尽合理与区域性评判结果的局限性,提出基于地表敏感变形和房屋因素的矿区建筑物采动损坏评价方法。采用理论分析、数值模拟和现场调查等方法对建筑物采动损坏评价进行了研究与探讨。首先,采用数值模拟方法,揭示地表变形、建筑物结构类型、主变形方向与建筑物长轴的夹角等因素对建筑物损坏影响规律,模拟结果表明:①当沿建筑物长轴的变形增大时,建筑物的损坏程度增大,得出了平房建筑加速损伤的地表变形临界值为曲率K=0.6 mm/m^(2),水平变形ε=6 mm/m;②不同结构的建筑物损坏程度不同,其中具有圈梁或构造柱的建筑物抗变形能力强,研究并确定了二层砖混结构(圈梁和构造柱)损坏程度的地表临界变形值;③建筑物对其长轴方向的地表变形较为敏感,影响损坏大,但对其长轴的垂直方向的变形不太敏感,而变形与建筑物斜交方向的建筑物损坏程度介于2者之间。其次,基于地表敏感变形因素、主变形方向、房屋因素共选取7个评价指标,建立建筑物采动损坏评价的未确知测度模型,根据各评价指标对建筑物的重要程度,采用层次分析法定权;最后,应用于峰峰矿区和徐州矿区3个村庄的建筑物损坏实例,结果表明:在选取的50户140余栋建筑物评价中,预测准确率在80%以上,预测精度高于传统方法,且预测效果良好,弥补了传统评价方法的不足,验证了评价指标选取和评价模型的可靠性。

一种耦合DeepLab与Transformer的农作物种植类型遥感精细分类方法

如何精细遥感监测复杂的不同类型农田作物种植情况,是智慧农业农村领域实现农耕面积调查与农作物估产的关键。目前的高分辨率影像的作物种植像素级语义分割中,深度卷积神经网络难以兼顾空间多尺度全局特征和局部细节特征,从而导致各类农田地块之间边界轮廓模糊和同类农田区域内部完整性不高等问题。针对这些不足,本文提出了一种耦合DeepLabv3+和Transformer编码器的双分支并行特征融合网络FDTNet,以实现农作物种植类型的精细遥感监测。首先,在FDTNet中并行嵌入DeepLabv3+和Transformer分别捕获农田影像的局部特征和全局特征;其次,应用耦合注意力融合模块CAFM有效融合两者的特征;然后,在解码器阶段应用卷积注意力模块CBAM增强卷积层有效特征的权重;最后,采用渐进式多层特征融合策略将编码器和解码器中的有效特征全面融合并输出特征图,以实现晚稻、中稻、藕田、菜地和大棚的高精度分类识别。为了验证FDTNet网络模型在高分辨率作物分类应用的有效性,本文选择不同高分辨率的Yuhu数据集和Zhejiang数据集验证,mIoU分别达到74.7%和81.4%。相比于已有的UNet、DeepLabv3、DeepLabv3+、ResT和Res-Swin等深度学习方法,FDTNet的mIoU可分别高2.2%和3.6%。结果表明,FDTNet在纹理单一、大样本量,以及纹理多样、小样本量的两类农田场景中同时表现出优于对比方法的性能,具有较全面的多类别农作物有效特征提取能力。

多尺度引导滤波对多光谱遥感影像分类精度的影响

由于地物的复杂多样性,准确识别其分类精度对遥感数据处理具有重要意义。为提高多光谱遥感数据的分类精度,本文以Landsat 8数据为基础,提出不同尺度引导滤波特征融合NDVI与NDBI的方法,进行多光谱遥感图像的分类。首先,提取多光谱数据第一主成分作为引导图像,原图像为输入图像,依次提取滤波半径为2、4、6、8的引导滤波特征集;然后,将不同滤波半径的引导滤波特征集与图像NDVI与NDBI特征进行融合,采用支持向量机的方法进行监督分类,以此探究不同尺度的引导滤波对多光谱遥感影像分类精度的影响。试验结果表明:①引导滤波在去除噪声的同时能够较好地保留图像的边缘特征;②引导滤波可以提高多光谱遥感影像的分类精度,不同大小引导滤波半径图像在分类方面与原图像相比,较其分类精度均有不同程度的提升,最高总体精度达99.7763%,Kappa系数为0.9971;③不同尺度的引导滤波会得到不同的分类结果,当滤波半径R=2时,图像的分类精度最高。

融合图卷积与多尺度特征的接触网点云语义分割

准确的接触网语义分割结果对于接触网组件提取和几何参数检测具有重要的意义。实际上,接触网场景复杂,部件之间的尺寸差异较大,并且存在着较多语义信息接近且相连的部件,导致现有的深度学习方法难以高精度地完成接触网点云语义分割任务。基于上述问题,本文提出一种基于图卷积和多尺度特征的神经网络GDM-Net。该网络包含基于图的局部特征提取器,增强了对接触网点云局部特征提取;双重通道注意力模块,同时兼顾了接触网点云的全局和显著特征的提取;多尺度特征融合的细化模块,通过提取并融合接触网的多尺度信息,提升了分割精度。受益于上述几个模块,该网络提升了对于接触网部件交界处的点云分割能力。基于接触网数据集对该方法进行定性和定量的验证分析,GDM-Net相较于5种其他的点云深度学习方法,精度最高,OA、mIoU和F 1值这3个精度指标分别可以达到96.73%,91.06%和95.28%。定性比较表示,本文提出的网络可以有效减少部件连接部分的错分问题,提高接触网部件分割的完整性。

潮汐效应对沿海多条带时序InSAR地表形变监测的影响

潮汐效应对沿海大范围、高精度的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术地表形变监测的影响不可忽略.潮汐效应中的固体潮(Solid Earth Tide,SET)位移和海洋潮汐负荷(Ocean Tide Loading,OTL)位移会在时间和空间域上对沿海大范围InSAR地表形变监测产生分米级的误差,而且不同条带中地表潮汐形变时空差异性会对多条带InSAR影像拼接产生较大误差.本文针对沿海地区多条带InSAR形变时序,重点分析了潮汐效应在不同条带InSAR地表沉降监测中的影响,并采用多种潮汐位移估计方法对多条带地表潮汐形变进行改正.结果表明,研究区域不同条带时序InSAR中地表潮汐形变具有较大的时空差异性,其造成沿海地区相邻条带时序InSAR地表沉降速率差异能达到1~2 cm·a^(-1);通过固体潮模型、海潮负荷模型或GPS参考站网海潮位移改正,能够消除不同条带中地表潮汐形变时空差异性对时序InSAR形变结果拼接产生的空间高阶非线性误差,弥补了传统拼接方法在拟合潮汐位移偏差的不足.在大气延迟误差改正的基础上,时序InSAR形变残差的标准差(Standard Deviation,STD)由潮汐改正前的2.3 cm减少至0.75 cm;本文研究揭示了沿海地表潮汐形变改正对多条带时序InSAR形变结果拼接的重要性,可大幅提高沿海地区广域时序InSAR地表形变监测的精度.

面向服务架构的智慧旅游信息系统的设计与实现

在智慧城市建设背景下探讨面向服务架构的旅游信息系统的实现方法和关键技术,研究智慧旅游中面向服务架构的基本理论及特征,并设计了面向服务的智慧旅游信息系统的总体框架,重点实现了旅游专题的景点管理、景点搜索、全景影像关联和三维景观导引等服务功能。以智慧旅游为例实践面向服务架构的旅游信息系统,为地理信息在智慧城市及其行业应用提供了新思路。

结合YC_(b)C_(r)和主成分分析的遥感阴影检测方法

针对阴影提取过程中水体等地物会影响阴影检测精度的问题,根据高分辨率遥感影像在YC_(b)C_(r)空间阴影区域的性质,提出了一种顾及水体的结合YC_(b)C_(r)空间与主成分分析(PCA)的遥感阴影检测方法。首先需判断是否有水体,若没有,则利用PCA与经过伽马校正的YC_(b)C_(r)空间变换相结合的阴影检测指数(SII)进行阴影检测;若有,则在此基础上利用水体指数NDWI对融合影像进行水体检测以及小斑块去除后处理,去除水体提取阴影。实验结果表明,该方法检测的正确率高于90%,比NDUI、C1C2C3、SI阴影检测方法更准确,同时能去除水体等对阴影的影响,具有更好的普适性。

基于虚拟坐标的矢量地图差值扩展可逆水印方法

传统差值扩展技术受数据相关性限制,直接应用于矢量数据可逆水印方案易导致较低的水印容量和较大的数据失真,对顶点相关性低的矢量地图,水印效果更差。为实现更高的水印容量并控制数据失真,该文针对传统差值扩展技术提出改进:①在顶点坐标之间插入虚拟坐标,以虚拟坐标为参考点计算坐标差值;②将计算得到的坐标差值直方图向左平移,使直方图峰值点与原点重合;③水印以差值扩展的方式嵌入平移后的坐标差值中。实验结果表明:该算法的水印容量为2 bit/点,至少是传统差值扩展水印容量的6倍;与传统差值扩展方法相比,数据失真更小,原始地图坐标与水印地图坐标的RMSE和地图坐标最大改变量Max-R均大幅降低,算法严格可逆且对顶点相关性低的矢量地图水印效果仍然很好。

病态问题解算精度的相对均方误差比较分析方法

病态问题导致参数估值方差较大,在参数真值未知的情况下,难以对正则化与TSVD(truncated singular value decomposition)方法进行精度比较。针对此问题,提出一种均方误差相对比较分析方法。首先,基于正则化估值相对变化量与TSVD估值相对变化量确定二者相对于最小二乘估值的相对偏差,避免偏差计算对真值的依赖;然后,利用相对偏差以及相对标准差确定均方根误差相对下降量,通过比较相对下降量大小确定最优的解算方法;最后,通过两组实验验证均方误差相对比较分析方法的可行性与有效性。

建筑物下压煤条带煤柱巷柱式加固技术及应用

为了提高条带开采的采出率,可采取巷柱式加固煤柱、减小留宽的方法。通过数值模拟分析,揭示了巷柱式条带煤柱可以优化条带开采方案和煤柱加固方案,研究结果表明煤柱加固能减少留设煤柱的宽度,提高条带开采采出率。结合国内某矿特殊的地质采矿条件和巷柱式煤柱加固思想,在试验区采用拱棚木垛联合加固技术,木垛与棚架组成的巷柱式加固宽度1.5 m,间距2 m。通过井下煤柱位移监测和地表变形监测数据分析可知,井下巷柱式加固体最大竖向位移为361 mm,地表最大下沉值217 mm。煤柱加固有效地防止煤壁的破坏,地表变形得到了一定的控制,确保了建(构)筑物的安全使用。因此,巷柱式煤柱加固思想能为建筑物下采煤提供重要的途径和借鉴。