基于深度学习的野生动物视频目标检测

以红外相机为代表的生态感知终端为野生动物监测研究提供海量的图像和视频数据。为改善人工识别海量数据时效性低、处理能力有限等问题,解决目标检测模型在受到复杂背景、多目标、昼夜明暗等多重因素影响的实际场景中应用的不确定性,以金钱豹、成年雄性岩羊、非成年雄性岩羊为例,建立野生动物目标检测数据集,对比分析Faster R-CNN、SSD、YOLOv5和YOLOv8等4种经典目标检测模型在实际场景中检测精度、检测速度和检测效果。结果表明:1)YOLOv5与YOLOv8的检测效果和检测速度整体优于Faster R-CNN与SSD,YOLOv8在多重因素干扰下检测精度更高、鲁棒性更强,更适合追求检测效果的场景;2)4种模型均能满足生态感知终端实时视频检测需要,但YOLOv5模型更轻量、检测速度更快,更适合算力有限时追求检测速度的场景。YOLOv5和YOLOv8性能优越,适合在实际场景中开展野生动物视频目标检测。

利用机载LiDAR点云数据提取城区道路

提出一种从机载LiDAR点云中提取城区道路的方法。首先,利用机载LiDAR点云的高程和强度属性,对末次回波点云进行去噪、滤波和分类后获取初始道路点云;然后使用基于边长和面积阈值的约束Delaunay不规则三角网方法精化初始道路点云;最后采用α-Shapes方法从精化后的道路点集中提取道路轮廓,并用数学形态学细化方法提取道路中心线。试验结果表明,该方法提取的城区道路正确率和完整性较高。

一种去除机载LiDAR航带重叠区冗余点云的方法

机载LiDAR系统在获取高密度地表点云的同时,也带来了数据冗余的问题,特别是在航带重叠区中尤为突出。旨在研究无完整航迹信息辅助下去除航带重叠点,提出了基于点云GPS时间直方图的去除航带重叠点的方法。该方法包括三个步骤:(1)建立点云的GPS时间直方图,并根据GPS时间直方图特点获取航带重叠区外包矩形以及外包矩形中的所有点云;(2)考虑到城市中高密度点云有助于建筑物的三维重建,通过滤波分类处理获取建筑物点并予以全部保留;(3)对重叠区中除建筑物点外的其他所有点进行格网数据组织并根据GPS时间直方图逐格网去除航带冗余点。实验结果表明,该方法能较好地保留建筑物点的同时高效去除航带重叠点且不依赖于航迹信息,提高了后续数据分析处理的效率。

机载LiDAR点云的双阈值自动提取断裂线方法

提出了一种基于机载LiDAR点云的双阈值断裂线自动提取方法。该方法首先将机载LiDAR地面点云数据按照高程重采样为距离图像,用双阈值方法提取出概略断裂线;再结合原始地面点云用基于平面对的分段构造法对概略断裂线进一步求精。实验表明,该方法能够比较精确地从机载LiDAR地面点云中自动提取出断裂线。

桌面遥感图像处理系统并行处理架构选择与实验分析

介绍了桌面遥感影像处理系统对高性能计算的需求及其现状,针对多核CPU与GPU这两种当前单机系统中最重要计算资源的结构与功能差异,总结不同并行架构所具有的运算特点及适用范围,以遥感影像多项式几何校正为例,对比分析了同时代多核CPU与GPU在进行高计算密集度且运算逻辑较简单算法的高性能处理之间的性能差异,探讨了并行处理架构选择的实践准则。

一种顾及地形特征的山区LiDAR高精度DEM提取算法

针对目前常规DEM插值算法无法很好地表达断裂区域地形细节的问题,提出了一种基于地形特征约束的高精度DEM插值算法。首先利用离散点构建无约束TIN,然后利用边缘检测算法提取地形断裂特征,并嵌入地形断裂线作为约束,构建约束TIN,在此基础上制作高精度DEM。最后,利用黄土高坡数据进行了DEM提取实验。结果证明,该算法较传统算法在地形细节的保留上更具优势。

国产高分辨率遥感影像融合方法比较与分析

GF-1,ZY-3和ZY1 02C三种国产卫星数据为研究对象,在分析单波段信息熵的基础上,运用联合熵,最佳指数和相关系数矩阵确定3种影像数据的最佳波段组合,选择具代表性的PC、Brovey、GS、IHS和MT变换融合等五种基于像素的融合方法对影像进行融合,分析融合前后影像联合熵以及融合后各影像波段的梯度变化。研究结果表明:(1)GF-1的最佳组合为Band1、Band3及Band4,ZY-3的最佳组合为Band2、Band3及Band4,ZY-1 02C数据的最佳波段组合为Band1、Band2及Band3;(2)融合后影像中Brovey变换融合的联合熵小于融合前,其余4种融合方法联合熵均大于融合前联合熵值;(3)GF-1、ZY-3和ZY 1 02C影像数据最佳融合方法分别为GS融合、PC融合以及IHS变换融合。

结合影像和LiDAR点云数据的水体轮廓线提取方法

从遥感影像中提取水体的传统方法在阴影处和水体浑浊处存在一定局限;机载激光雷达(LiDAR)获取点云数据时水体受阴影和浑浊的影响小,因此使用点云数据提取水体比使用影像数据更加稳健;但点云数据的分辨率低,所提取的轮廓线精度不高。为了提高水体边缘轮廓线的精确度,提出一种高分辨率影像与点云数据相结合的水体轮廓线提取方法。实验结果表明,该方法所提取的水体轮廓线定位精确、细节完好,水体提取准确率达到98.6%。

在集群多核CPU环境下的等高线并行提取方法

分析集群环境下分布式存储编程模型和多核CPU环境下共享存储编程模型各自的优缺点,采用结合集群和多核CPU的并行环境来取长补短;并研究其在等高线提取中的相关并行算法,其中以建立三角网和跟踪等高线作为共享存储并行的研究实例;最后通过实验验证了该并行方案的可行性。

多核CPU的海量点云并行kNN算法

提出基于多核CPU的海量点云k最近邻(kNN)快速搜索算法。该算法先将点云数据按格网方式进行组织存储于外存;在搜索kNN点时,从搜索点所在的块向外扩张搜索;在多核CPU环境下采用多线程模式进行数据的内外存调度和kNN点搜索。当内存达到设定上限时,采用距离搜索点最远策略释放内存,降低内外存数据交换的频率。将该方法应用于基于kNN的滤波和格网化方法中,处理速度显著提高。

激光点云中电力线的提取和建模方法研究

当利用LiDAR激光点云进行电力线路危险点检测时,需要对电力线进行建模。为此提出了一种在激光点云中提取电力线并建模的算法。该算法首先利用激光雷达回波信息和电力线在三维空间中的线性特征,过滤掉大部分非电力线的点,然后在点云的XY平面内利用霍夫变换提取最长且相互平行的线性地物作为电力线,连接因数据遮蔽而造成的段线,并利用线的交点和沿线小网格内高程变化特征找出杆塔位置,最后在电力线断面内对多根电力线进行分割,分别计算悬链线模型。基于云南某500 kV线路实际数据的实验表明,该方法自动化程度高,电力线提取和建模准确度高。针对进一步提高该算法的通用性和自动化程度,提出了下一步的研究方向。

江苏海岸带生态环境脆弱性及其评价体系构建

海岸带对于人类社会和经济的发展至关重要,全球经济财富大部分产生于海岸区域,但海岸带由于受到多种作用力的交互影响,客观上存在各种灾害频繁、生态环境脆弱等问题。分析海岸带生态环境的脆弱性问题,构建海岸带生态环境脆弱性评价框架,对开展生态环境保护、自然资源的合理开发和促使海岸带环境经济协调发展具有重要科学意义。从海岸带自然发展状态和人类活动两方面分析了江苏省海岸带生态环境脆弱性的特点。由于江苏海岸带平缓及淤泥质特征,随着全球海平面上升,海岸带侵蚀加剧,潮滩淹没面积增大。人类活动对海岸带生态环境的影响更直接更明显,滩涂围垦和工农业生产带来的污染危害日益凸显,使江苏海岸带生态环境呈现出明显的脆弱性。针对江苏省海岸带生态环境的脆弱性,构建了"压力-状态-响应"评价模型,设定海岸带自然环境特点和人类活动两大因素作为压力指标,海岸带在承受此两方面压力下,其生物多样性、生态系统及潮滩等呈现相应的发展状态,针对这种发展状态,提出了应对措施,从而构建了该评价模型。运用层次分析法,从海岸带自然条件和人类经济活动两方面,共选取反映海岸带地质地貌、土壤植被、水文气象和海岸带区域经济社会发展状态的15个指标,初步建立了江苏海岸带生态环境脆弱性评估指标体系。结合江苏省海岸带生态环境脆弱性特点和脆弱性评估指标体系,提出了保护海岸带生态环境的建议:(1)建立海岸带综合管理体系;(2)加强自然保护区建设;(3)采用工程修复和生态修复海岸带生态环境;(4)加强海岸带污染物排放管制。

利用LiDAR数据提取山谷(脊)线的关键技术研究

在分析利用LiDAR数据提取山谷(脊)线关键步骤的基础上,针对传统三维流水模拟方法采用单一汇水量阈值提取山谷(脊)线所存在的无法提取既完整又可靠的山谷(脊)线的局限,提出了动态设定汇水量阈值的模型。在实验中,采用正交测试法对动态阈值模型的参数取值进行测试,得到了较合理参数值,实验结果表明,采用动态阈值能够提取更准确的山谷(脊)线。

一种新的等高线质量评价方法

分析了传统等高线质量评价相关模型,提出了基于信息量的等高线精度评价方法和基于形状指数的等高线光滑度评价方法,并给出了具体的量化计算过程;最后通过实验验证了该评价方法的可行性。

城市供水管理信息系统的设计与应用——以长沙市为例

分析了长沙市的供水现状,指出了长沙市供水系统存在的问题,并在此基础上,提出了解决问题的方法和途径,即利用GIS技术,建立长沙市供水系统,对长沙市的水资源及供水管线进行现代化的管理和规划,使长沙市的供水管网管理向现代化、科学化和系统化方向发展。

江苏省海岸带生态脆弱区循环经济发展模式

为了实现江苏省海岸带地区经济发展,根据该地区自然状况特点,结合社会经济等资料,分析了江苏省海岸带地区生态环境的脆弱性,以及该区域经济发展存在的资金、技术、智力等资源不足,以及经济开发带来的环境污染问题等。针对海岸带生态环境脆弱与经济落后的矛盾,探讨了在江苏省海岸带生态环境脆弱状况下发展循环经济之路,并提出了相应的措施。建议在保护海岸带的自然生态基础上,发展清洁型工业和生态农业,培养特色支柱产业。

基于遥感技术的退耕还林工程动态监测研究——以四川天全县为例

在1999年SPOT 5遥感图像退耕还林本底解译成果数据的基础上,利用2011年SPOT 5遥感影像作为数据更新的资料,通过遥感图像数字处理和信息提取,对退耕还林工程进行评价。结果表明:1研究区朝着有利于生态环境改善的方向发展,森林覆盖率从63.31%升至63.94%,土地利用变化的突出特征是林地、草地的增加和陡坡耕地、宜林地的减少;2研究区土壤物理性质得到改良,养分含量明显提高,野生动物数量和年均河流量增加;3优化了农村经济产业结构,林业收入总体呈增加趋势。

森林经营理论的发展历程

本文概述了森林经营的主要理论,历史和逻辑地阐述了主要森林经营理论的产生背景、主要观点和优缺点,为中国正在开展的森林经营实践提供理论支撑。

广西九万山森林重点火险区现状及综合治理措施

分析广西壮族自治区柳州市九万山森林重点火险区的防火机构、防火基础设施、森林火灾、森林火险等级等状况,针对存在的火环境形势严峻、火源管理难度大、防火基础设施薄弱等问题,提出了新建林火视频监控系统、提高专业扑火队伍能力、加强宣教设施建设、新建森林消防物资储备库等综合治理措施。

不同发育阶段马尾松人工林经营效果动态分析

为揭示不同发育阶段马尾松人工林经营效果的动态变化特征规律,对青羊湖林场不同发育阶段的马尾松人工林(幼龄林、中龄林、近熟林)林分空间结构、物种多样性、土壤肥力、林木生长等指标进行动态分析,运用主成分分析法,对不同发育阶段的各经营样地的经营效果进行综合评价。结果表明:不同发育阶段的马尾松林在经营改造后,空间结构明显改善,物种多样性指数均明显提高,土壤肥力也有所改善;幼龄林、中龄林和近熟林9块样地抚育间伐补植改造效果综合评价得分依次为0.079,-0.021,-0.241,0.528,0.438,1.028,-0.145,-0.780,-0.886,得分越高说明改造经营效果越好。经营促进了不同发育阶段马尾松人工林林分空间结构的优化、树种多样性的提高、土壤肥力的改善和林木蓄积生长的提高,林分向异龄复层混交林方向发展,为马尾松人工林经营提供理论依据。