面向“十三五”流域水环境管理的控制单元划分方法

针对国家《水污染防治行动计划》提出的对重点流域实施分流域、分区域、分阶段科学治理的要求,便于"十三五"期间基于控制单元的流域水环境管理体系实施。提出一种能有效衔接流域水自然特征和水资源三级分区、以乡镇级行政区划与流域管理相结合、综合考虑污染源分布、社会经济、土地利用等诸因素的控制单元划分方法。基于该方法将全国重点流域划分为1 784个控制单元,并促成环境保护部于2016年6月发布了"十三五"期间全国343个水质需改善控制单元信息清单。为"十三五"期间流域水环境管理进一步明确地方政府责任,实现基于控制单元的水环境精细化、差异化管理提供数据和技术支撑。

基于国产高分辨率光学遥感影像的水体提取

遥感图像中地表水体同山体、建筑物等地物产生的阴影在光谱特征上存在较高的类间相似性,导致提取过程中容易出现混淆和错分的情况。针对此问题,提出一种基于面向对象和人工蜂群的地表水体提取方法。该方法首先对遥感图像进行分割以获取分割对象的光谱、比率、几何形状等统计特征,以弥补高分遥感图像波段数目少,信息量不足的缺陷;并借助人工蜂群算法在解决复杂问题最优化方面的优势,选取水体同阴影二值分类的几何平均正确率作为算法的适应度函数,最终获取地表水体的最优化提取规则。选取厦门市大嶝岛和湖南省资兴市部分区域,基于国产高分一号、二号遥感数据进行水体提取,并与传统SVM分类结果进行比较。实验结果表明本算法提取水体的总体精度和Kappa系数均优于传统SVM分类器,表明该方法可应用于高分遥感图像的地表水体提取。

一种FNEA影像分割算法中初始对象的快速构建方法

针对分形网络演化法存在分割效率相对较低和区域合并准则无法适用于单像素区域对象2个问题,提出采用快速扫描法构建初始区域对象,进而采用基于异质性最小区域合并算法实现分形网络演化分割.实验证明,快速扫描法能快速构建初始区域对象.通过设置适当初始阈值参数,在不影响分割精度情况下,该方法较大程度上提高了整体分割效率.从可信度和通用性角度来看,具有较高的实用价值.

基于熵的快速扫描法的FNEA初始对象的生成方法

提出一种基于熵的快速扫描法为后续使用FNEA分割方法生成初始影像对象,相较于以光谱异质性和形状异质性为异质性测度准则的传统FNEA方法,所提方法核心是采用熵作为影像对象合并的异质性测度准则.在算法设计中采用二维数组及临时区域对象数组存放数据,加快执行速度.实验证明,该方法在参数设置合适的情况下基本不影响分割效果,而且较大程度上提高了生成初始影像对象的效率,从而使FNEA分割方法更具实用价值.

基于OGC数据服务的空间信息处理服务平台

设计了基于OGC数据服务的空间信息处理服务平台。平台封装了现有的开源GIS软件包含的丰富的空间信息处理功能,对用户提供在线的OGC-WPS服务。较传统处理平台不同的是,平台以符合OWS协议框架的空间数据服务(WFS、WMS和WCS)作为空间数据层,极大方便了开放地理信息在用户之间的共享和互操作。最后,开发了原型系统并利用互联网上的开放地理信息服务作为数据源进行测试,证明了平台及其方案的可行性和实用性。

厦门市森林生态系统固碳服务评估

生态系统固碳服务是生态系统服务评估的重要指标之一,也是区域碳循环研究的重要组成部分,可以为减缓气候变化的区域碳管理提供决策依据.以厦门市森林生态系统为研究对象,选取VPM(Vegetation Photosynthesis Model)和ReRSM(Remote Sensing Model for Ecosystem Respiration)评估其2015年的固碳服务,并阐明其固碳服务的时空变异.结果表明:2015年厦门市森林生态系统固碳量(以C计)为31.36×10^4 t a,平均固碳量为644.86 g(m^2·a),其时间动态总体呈单峰曲线分布,但受台风影响该曲线波动较大.厦门市森林生态系统固碳量空间格局总体表现为西北边缘地区较高、其他地区相对较低,与DEM的空间分布较为相似,且绝大部分区域为碳汇区.厦门市分区统计显示,同安区森林生态系统面积和固碳量均最大,分别占厦门市总量的52.58%和57.10%,其与翔安区、集美区的固碳量之和占厦门市总量的88.27%,是厦门市森林生态系统固碳的主体;湖里区固碳量最少,平均固碳量仅为14.25 g(m^2·a),几乎为碳中性.研究显示,厦门市森林生态系统具有较好的固碳能力.

基于遥感的耕地信息提取研究进展

从主要数据源、主要研究方法、主要研究内容3个方面总结了国内基于遥感的耕地信息提取的研究,指出这3个方面研究的主要不足,为进一步研究指明方向。

基于代理的并行空间查询语言

目前针对并行空间数据处理的研究主要集中在空间数据划分及其在其基础上的并行空间算法,对空间并行数据库平台本身的可用性,如应用程序的开发模式、高并发请求支持等研究较少。为此,对开源并行关系数据库查询语言进行空间查询扩展,提出一种基于代理的并行空间查询语言,并实现相应的并行数据库平台原型。基于该平台开发标准的网络地图绘图服务,在高并发环境下使用该服务对海量矢量数据进行实时渲染。实验结果表明,该平台具有与传统关系数据库一致的开发应用模式,可提供无缝的衔接方式,在海量数据高并发的情况下具有较高的可用性及查询性能。

基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台架构设计

针对流域水质目标管理与GIS集成技术,对比分析传统模式与服务式GIS模式的优劣,提出了基于服务式GIS的流域水质目标管理技术平台的层次结构、总体架构及建设步骤;基于具体建设需求分析,构建了辽河流域水质目标管理技术平台的详细架构。

基于集群技术的高性能混合动态地图服务应用研究

针对静态瓦片地图服务空间信息不完整和数据更新滞后、动态地图服务响应速度慢和高并发访问服务器压力大的问题,结合两种地图服务的优势,文章提出一种新的基于集群技术的高性能混合动态地图服务方法。基于服务器集群技术,设计一种支持高并发可伸缩的动态地图服务模式,采用两级中控调度服务和相应的负载均衡技术解决了高并发请求时地图服务效率和正确性问题。通过将该地图服务框架应用于国土资源地质灾害应急平台实际应用的实践证明,其能为多用户提供支持高并发、时效性强和可靠性高的WEBGIS应用地图服务。

快速高质量地质灾害地图渲染引擎的设计与实现

为了提高在地质灾害中WebGIS应用系统渲染地质灾害地图的效率和质量,本文设计并实现了基于GDI+和AGG混合图形库模式的地质灾害地图渲染引擎。首先,研究了多个计算机图形库特性并分析了一般地图渲染流程,设计了具有分层体系架构的地质灾害地图渲染引擎;其次,根据设计及软件工程理论,采用面向对象与组件技术实现了该地图渲染引擎;最后,通过对该地图渲染引擎各要素渲染质量和性能的对比分析,以及在实际项目中大规模的应用,证明了该地图渲染引擎能很好地满足用户对地质灾害地图美观和效率的需求,对其他应用领域具有借鉴意义。

厦门市土壤保持服务及其时空动态变化分析

我国是世界上水土流失最严重的国家之一,土壤保持服务核算可为环境治理提供科学参考。本文采用通用土壤流失方程(USLE)模拟2010、2015年厦门市土壤保持服务功能,分析其时空动态变化,并对土壤保持服务价值量进行估算。结果表明:2015年厦门市土壤保持能力平均为2 596.72 t/hm^2,土壤保持总量为4.41×10~8t。相比于2010年,2015年单位面积土壤保持能力增加了247.76 t/hm^2,约增加了10.5%。厦门市各区土壤保持均值由大到小排序为:同安区>集美区>海沧区>翔安区>思明区>湖里区。各生态系统类型土壤保持均值由大到小排序为:灌木林地>森林>草地>农田>城市绿地。2015年厦门市土壤保持总价值约为4.37×10^(10)元。

厦门“智慧城市”建设现状与对策研究

厦门智慧城市建设主要围绕智慧政府、智慧产业与智慧民生三个层面展开,在智慧城市建设和发展的基础及条件上有待提升,需要进一步打破"信息孤岛"、发展智慧教育并普及智慧家庭,共创"美丽厦门",推动"21世纪海上丝绸之路"建设。

中国快速城镇化地区生态城市建设问题与经验——以厦门市为例

以厦门市作为中国生态城市建设典型代表,通过对其近40年城镇化与生态城市建设的历史自然过程回顾分析,指出不同历史阶段中国生态城市建设面临的主要问题与挑战,并对厦门生态城市建设的成功经验进行总结。研究结果显示:行政区划、建成区扩张和自然资源限制是影响中国生态城市建设的主要因素。按照厦门市生态城市建设的历史过程及其面临的主要问题,将厦门市生态城市建设历程划分为3个阶段:20世纪80年代至90年代物质资源约束阶段,90年代至21世纪初环境污染与生态修复阶段,21世纪初至今城市空间格局优化与管理阶段。最后,将厦门市生态城市建设经验总结为3方面:1)政府高度重视,相关部门整合领导;2)依托自然环境禀赋,城市建设与生态建设并行;3)顶层设计城市发展路径,多规合一。该研究结果可为中国乃至其他发展中国家快速城镇化地区生态城市建设和发展的研究与实践提供科学借鉴。

基于球面全景影像的矿山场景三维重建

三维建模是智慧矿山建设面临的核心内容之一。文中针对传统方法建模复杂、效率低、不够直观等问题,将虚拟现实领域的三维全景技术融入智慧矿山,系统研究了球面全景影像生成方法,给出基于球面全景影像的虚拟场景交互与路径规划方法,最后设计了三维全景智慧矿山原型系统。实验结果表明,基于全景序列影像的矿山场景增强现实能够有效弥补传统方法不足,可用于展示矿山真实场景,为设计生产、安全管理、勘探数据验证以及教育培训提供一个真实的可视化平台,方便管理人员做出正确决策。

志愿者分享地理信息动机影响因素分析

从心理学角度研究志愿者参与自发地理信息活动的动机结构,并提出动机结构模型,通过验证性因子分析方法对提出的假设实施论证,分析志愿者分享地理信息动机的影响因素。研究结果表明:自我效能、虚拟社区感、感知有用性、感知易用性以及众包规程对贡献者参与行为产生正面影响,而外部奖励、沉浸感、感知易用性、活动属性对贡献者的参与动机影响较小。

对我国数字水资源的初步探讨

数字水资源就是用数字的方法将有关水资源图形数据和属性数据装入计算机中,实现在网络上的流通,并使之最大限度地为人类的生存、可持续发展和日常的生产和生活服务。数字水资源属于国家的基础建设,它涉及海量数据的生产、传输、更新等。需要地理信息科学技术和数据库技术及相关领域理论成果的支持。数字水资源的数据多样性决定了必须制定统一的数据库建设标准,才能实现系统的资源共享。数字水资源从水资源规划、管理、开发决策等,是一个开放的复杂的巨系统,是一个水资源综合信息的数据系统工程。本文主要对水资源数字化进行初步探讨。

面向新时期流域管理的控制单元划分方法设计与应用

科学划分控制单元是实现流域水环境精准、高效管理的重要基础。为满足新时期中国流域系统治理和“三水”统筹的新要求、新任务,设计建立了一种新的控制单元划分技术方法,将中国重点流域划分为3442个断面控制单元和822个流域控制单元。基于控制单元划分成果,进一步构建了包含流域—流域控制单元—断面控制单元—控制断面—水功能区5个层级逐步细化的流域空间管控体系。实际案例分析与论证表明,新的流域空间管控体系能有效促进流域水环境管理各项措施落地,可进一步推动流域治理科学化、精细化、差异化,并为“三水”统筹提供决策支持。

高分辨率影像分割的分形网络演化改进方法

分形网络演化是针对高分辨遥感影像的高精度分割方法。它是以像元自下而上进行地物域合并,直至满足区域对象间异质性值大于预设阈值,停止区域合并得到最终分割结果。当对大数据量遥感影像进行分割时,形成初始区域对象的速度较慢,并且数量较多,导致分割时间长,有待在整体分割效率上进一步提高。一种有效的改进措施是采用某种分割方法,快速生成初始区域对象,然后再以初始分割结果区域对象进行区域合并。本文提出一种自动种子点的并行区域生长分割方法,用于快速生成初始区域对象;提出均匀数据划分的并行区域生长策略及消除数据划分线两侧的区域对象方法;采用OpenMP并行技术实现并行区域生长过程。分割效果对比和效率分析结果表明,本文提出的初始分割方法效率较高,并且分割结果可重现,从可信度、通用性角度来看,具有较高的实用价值。

引入松弛因子的高分辨率遥感影像自动多层次分割

针对当前高分辨率遥感影像多层次分割尺度参数设置缺少理论框架支持、人为因素影响较多等缺点,提出一种引入松弛因子的高分辨率遥感影像自动多层次分割方法。该方法利用1个松弛因子调节引导区域对象合并的异质性值大小,通过控制每次递归合并区域的对象个数,提高了整体分割的速度;以区域对象间异质性平均值作为基数,引入另一个松弛因子控制分割过程中层次输出的尺度参数,使整个分割过程自动得到不同尺度的多层次分割结果。实验结果表明,该方法具有较高的分割质量,能够满足遥感影像分析及地物提取的精度要求,并且减少了人为因素影响,提高了自动化程度。但是,对于复杂图像内容的地物目标边界处理和减少狭长区域对象的出现还需要进一步深入研究和实践。