基于国产PIE软件的林学专业遥感实践教学提升初探

遥感技术类课程是林学专业的必修课,该类课程是实现智慧林业重要的技术手段,也是建设新农科的重要抓手。目前遥感实践教学存在教学内容系统性和创新性不强、软件实用性欠佳等问题,亟需对实践教学理念和框架进行革新。针对上述问题,借助航天宏图开发的国产遥感软件PIE(Pixel Information Expert),提出以“强基础、重应用和促创新”的实践育人教学理念,构建了一套基于PIE软件的遥感实践教学体系和内容框架。从教学理念和教学内容上提升当前遥感实践教学质量,不仅能够提高学生动手实践能力和创新能力,还能为企业精准输送高素质的复合型人才。

基于PIES观测东沙群岛附近声传播变化

本研究旨在将PIES观测数据应用于海洋水声环境的监测。利用一次南海PIES观测数据,反演得到温盐剖面,进而计算声场信息。结合观测期间的暖涡及台风事件对反演及计算结果进行了分析验证。结果表明,PIES能够在长期连续观测中较为敏感地捕获上层水体及表面声道的变化特征,为水声通信、探测及潜航路径规划等提供参考,在水声研究及海洋军事环境保障中都具有良好的应用前景。

基于PIE-Engine云计算平台和CASA模型的植被NPP时空动态遥感监测:以道孚县为例

【目的】为深入了解道孚县的植被固碳水平以及其长期变化趋势,【方法】以MODIS数据、站点气象和土地覆盖等资料为基础,通过PIE-Engine遥感云计算平台建立了CASA模型,估算了2001—2016年道孚县陆地植被净初级生产力(NPP)。同时,结合Theil-Sen Median趋势分析、稳定性分析、分区统计和冷热点分析等手段,探讨了其时空分布和演变特征。【结果】结果显示:(1)基于PIE-Engine云平台模型和CASA模型估算的道孚县2001—2016年的NPP,其精度较高并与MODIS NPP数据有良好的拟合效果。(2)道孚县NPP呈持续上升趋势,其中中部和东南部NPP较高,东北部和中南部NPP较低,同时NPP的低值区正在逐年减少,反映出该地区生态状况正在逐渐改善。(3)所有乡镇的NPP在2001—2016年间均有增长,NPP的空间变化整体稳定,大部分地区NPP波动较小。(4)道孚县的NPP在2001—2016年间总体显著增长,增长区域面积占全县的93%以上。(5)高NPP值区域在空间上形成聚类,“热点”现象明显,这为进一步研究和理解NPP的空间分布和变化规律提供了依据。【结论】研究成果为道孚县的生态环境改善和持续发展提供了科学依据,并提出了一种基于云平台的快速、高效的区域植被NPP评估方法,这对于全面评估可持续发展目标和推动生态文明建设具有积极意义。

Pie-crusting技术在膝关节内侧间室松解中的应用

先天发育因素及膝关节退变等原因常导致膝关节内侧间室狭窄。狭窄的内侧间室又增加了内侧半月板后角的损伤几率。当患者出现此处受损时选择关节镜手术切掉或缝合损伤的半月板后角是当下普遍认为疗效较好的治疗方式。但当进行内侧间室的手术操作时,常因为内侧间室狭窄导致视野受限及手术操作空间狭小,以至于在手术过程中难以对半月板进行手术操作甚至手术失败。国内外学者通过对膝关节解剖发现,可以对膝关节内侧的一系列韧带进行松解,扩大膝关节内侧间室,以达到关节镜下直视进行手术操作。这种松解操作既可以避免因视野丢失导致的误伤,又可以扩大间室方便手术器械的进入。这一类膝关节内侧韧带的松解技术被统称为Pie-crusting技术。借助该种技术可以便捷高效地进行膝关节内侧半月板的关节镜手术操作,节省手术时间,减少术中损伤的风险。因此许多国内外学者对这项技术感兴趣并深入研究。

基于PIE-Engine Studio的西藏典型湖泊总悬浮物反演

总悬浮物浓度是水环境评价的重要参数之一,并且能在各个方面影响水体其他参数。青藏高原湖泊环境正处于大幅变化的时期,而其分布与动态变化与湖泊的环境息息相关。基于西藏典型湖泊29个采样点水质实测数据和LandSat 8 Collection 2遥感数据,使用PIE-Engine Studio平台,对比分析了基于单波段和多波段组合的多种总悬浮物浓度反演模型,选出了最优的总悬浮物浓度反演模型,并运用该模型分析了色林错、扎日南木错以及塔若错总悬浮物2013~2023年月度时空变化特征。分析结果表明:①总悬浮物对绿光、红光波段最为敏感,以波段反射率组合(B3+B4)、(B2/B3)(B2为蓝光波段,B3为绿光波段,B4为红光波段)为自变量,总悬浮物浓度为因变量的三波段模型为西藏典型湖泊总悬浮物浓度遥感反演最佳模型;②总悬浮物浓度年内变化总体存在季节规律,夏季浓度高,而春秋季低。在色林错,浓度在北部较高,高值夏季主要分布在西北岸,而秋冬季则在东北岸,受风向影响较大;在扎日南木错的西部较高;在塔若错,夏季在南部较高。3个湖泊均在11月时出现东部浓度重新升高的现象。③年降水量与各湖泊的悬浮物浓度相关性较高。年际变化中,2013~2023年,悬浮物浓度的年均值先是逐年升高,在2018年后随着年降水量的减少而逐渐下降或稳定。另外,色林错、扎日南木错、塔若错湖面面积分别增长了2.87%(约68.14 km^(2))、3.01%(约30.31 km^(2))、1.01%(约4.87 km^(2)),色林错持续扩张,扎日南木错和塔若错先快速扩张,而后萎缩,湖面面积与悬浮物浓度均值表现较同步,均是受降水量和径流的影响。研究结果可为高原湖泊水质评价提供理论依据,为水土流失、水资源保护提供科学参考。

PIE-Engine平台下土地利用变化对生态质量影响的遥感评估与时空分析

针对濂溪区土地利用变化引起生态质量的问题,本文基于PIE-Engine Studio遥感云平台,采用多时序卫星数据结合第三次全国国土调查数据,在土地利用/覆盖变化基础上,深入剖析2008—2023年土地覆盖和生态环境时空演变特征及其驱动因素。结果表明:①在这段时间内濂溪区生态质量整体有所改善,特别是在生态质量优等级(0.8~1.0)上,耕地向草地的转变面积和比例均有显著增加,但仍存在局部退化现象;②良等级(0.6~0.8)面积有所减少,可能是某些区域建筑用地增加引起的生态质量下降。通过实施有效的土地管理加强生态保护和修复,可以进一步提高生态环境质量。

基于PIE平台的卫星遥感金融风控系统应用研究

在数字经济背景下,利用卫星遥感周期性、覆盖面积大、获取速度快、精度高等优势,探索卫星遥感与金融风控业务结合,基于国产自主可控的PIE遥感系列平台,通过大数据、图像分析、智能识别等技术,实现风控数据与空间信息深度融合,建立一套卫星遥感金融风控系统,满足数据接入、治理、管理、查询、展示和监测分析等需求,释放空间信息数据的创新活力,赋能银行、证券、期货、保险等金融用户,经过探索,系统运行流畅,精度高且稳定性强,对金融风控系统构建及应用具有借鉴指导意义,为金融风控数字化转型升级提供新动能。

基于PIE遥感技术的大气污染遥感动态监测系统设计与实现

文章介绍了一种基于遥感图像处理软件——像素专家(Pixel Information Expert,PIE)遥感技术的大气污染遥感动态监测系统的设计与实现。该系统利用PIE遥感技术,结合多参数监测和数据分析,实现对大气污染的实时监测与分析。文章对系统的设计原理和实现方法进行详细阐述,并利用实验数据对系统性能进行评估,验证了该系统在大气污染监测领域的有效性和可行性。

基于PIE软件的遥感技术应用实践教学研究

遥感技术应用是一门对岗位技能要求较高的课程,旨在培养学生掌握前沿理论和具备遥感实际生产应用的能力。然而,鉴于我国遥感技术起步较晚,目前国外遥感图像处理软件在教育和生产领域占据主导地位,不利于我国遥感技术的自主发展和创新。因此,聚焦遥感技术应用课程的实践教学环节,以提升学生的实际生产能力为目标,依托国产PIE软件,基于生产流程,通过“项目引领,行动导向”教学,树立使用国产遥感软件解决实际问题的意识,构建国产遥感软件使用生态圈,为遥感课程的实践教学提供借鉴和参考。

PIE软件在遥感综合应用实验教学中的实践——以矿区生态环境综合评价为例

在遥感综合应用实践教学过程中,需要实现由基础知识向实践应用的过渡,将基础知识应用于解决实际问题当中。该文使用国产遥感数据处理软件——PIE软件,以矿区生态环境综合评价为例,较为系统地分析了当今PIE软件在遥感综合应用教学中的优势,以及实际应用方法与软件操作流程。引导学生进行PIE软件的自我学习,激发学生的自主学习潜力,使遥感综合应用实践教学达到回归基础、提升能力的效果。

Pie-crusting松解膝关节内侧副韧带术后制动与否对其愈合的影响

探讨用Pie-crusting技术松解内侧副韧带术后制动与否对内侧韧带愈合的影响。自2016年11月—2018年10月,膝关节镜手术中应用Pie-crusting技术(由外向内)松解内侧副韧带患者53例,其中病历号尾数为单数的患者(A组)术后给以膝关节可调支具固定制动;尾数为双数的患者(B组)术后未进行支具固定制动。术后6周做MRI(magnetic resonance imaging)检查两组病例膝关节内侧副韧带愈合情况;膝关节外翻应力X片测量膝关节内侧间隙;比较患者随访时的主观症状,评估Lysholm主观功能评分。平均随访时间为(28.75±4.028)个月(24~36个月)。术中通过松解内侧副韧带,两组病例均达到内侧理想操作空间,术后6周时组间比较术前术后膝关节内侧间隙无统计学意义(P>0.05);两组病例随访末次Lysholm功能评分均较术前提高,两组间无统计学意义(P>0.05);两组患者6周时MRI显示内侧副韧带均已愈合。应用关节镜处理膝关节内侧半月板损伤时,针对膝关节内侧间室狭窄的病例可选择Pie-crusting技术(由外向内)松解内侧副韧带,以其达到扩大操作空间,改善观察视野的目的,术后膝关节制动与否对内侧副韧带的愈合无影响。

PIE系列遥感软件在测绘类专业体验式教学中的应用

遥感数据处理软件作为遥感数据与行业应用的桥梁,在我国遥感产业化发展过程中发挥着不可替代的作用。为了从源头上减轻对国外遥感数据处理软件的依赖,满足日益增长的国家经济和安全需要,有必要开展国产遥感软件在测绘类专业实践教学中的应用研究,促进国产遥感软件在高校测绘类专业的使用和发展。本文从测绘类本科专业遥感实践课程的教学需要出发,分析了像素专家(PIE)系列国产遥感数据处理软件在高校教学中应用的必要性和适用性,充分利用体验式教学理念和翻转课堂,设计了相关教学案例并在本科教学实践中进行试验,为PIE在测绘类专业体验式实践教学中的推广应用提供了重要借鉴。同时,对推动国产遥感软件在实践教学中的发展提供了重要参考。

遥感课程渐进式实践教学研究——以PIE遥感系列软件为例

遥感课程作为遥感技术专业化教育的重要载体,承载着将理论技术向生产应用转化的纽带作用。由于我国遥感技术起步晚,遥感图像处理软件受限于使用生态成熟度较低,国外软件在我国教学和生产中多处于垄断地位,对我国的遥感技术发展存在潜在不利因素。为此,本文从遥感课程实践教学出发,以提高学生实践能力为导向,依托PIE遥感系列软件,通过理论课程面向重点、实践教学面向应用以及考核面向过程的渐进式教学,建立采用我国遥感软件解决实际问题的意识,培育该遥感软件使用生态,为遥感课程的实践教学提供参考。

基于PIE-Engine云平台的污染地块开发利用遥感监测应用初探

利用PIE-Engine云平台与Sentinel-2影像数据,通过归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和裸土指数(Modified Bare Soil Index,MBI),对污染地块的土地覆盖变化情况进行遥感监测。以10个地块作为监测对象,获取了2019年3月至2023年3月的污染地块NDVI和MBI影像结果。研究发现,未实施修复的地块以植被覆盖为主,其NDVI值基本大于0.25,且NDVI和MBI呈现季节性变化规律;实施修复活动的地块在遥感指数上表现出明显的特征,修复活动开始后NDVI值下降、MBI值上升,表明裸土面积增加。通过对比真彩色影像,进一步验证了遥感指数变化与地表特征的一致性。基于PIE-Engine的遥感监测方法能够实现对污染地块再开发利用过程的监测。

PIE-Engine AI在江苏省徐州市耕地识别中的应用

耕地是人类赖以生存的基本资源,守住耕地红线是农业发展和农业现代化建设的根基和命脉。本文以徐州市贾汪区、睢宁县、新沂市、沛县四个县区为例,基于航天宏图遥感智能解译平台(PIE-Engine AI)的DeepLabV3网络结构,实现对所选研究区耕地的识别,并对解译耕地面积进行统计与比较。研究结果表明,利用PIE-Engine AI平台可以实现耕地的快速识别,且准确性较高,可为保障徐州市耕地资源的合理利用提供一定的借鉴和参考。

基于PIE-Engine云平台的2018-2022年辽宁省植被覆盖度时空演变及影响因素

基于PIE-Engine(航天宏图)云平台,对2018—2022年辽宁省哨兵2A(Sentinel-2A)地表反射率数据进行处理,计算得到归一化植被指数NDVI,在此基础上利用像元二分模型计算植被覆盖度FVC,对计算得到的FVC结果运用趋势分析、偏相关分析等方法分析了辽宁省FVC时空演变情况及其影响因素。研究表明:1)2018—2022近5年辽宁省植被覆盖度FVC均值整体上呈波动上升趋势,植被覆盖度FVC均值由71.5%增至73.2%,其增长速率为2.3%。2)植被覆盖度FVC在空间上由西北向东北呈现逐渐递增的趋势,相比于退化地区的植被覆盖度提高的幅度大。植被覆盖度改善的区域明显大于退化区域,表明辽宁省植被覆盖情况得到恢复。3)相比较而言,高程和坡度是影响植被覆盖度FVC值的显著因子,FVC值随高程呈“下降—上升—下降”的变化趋势,同时FVC值随坡度的增加呈逐渐增加的趋势;4)FVC受气候的影响因素较大,3个气候因子与FVC有较强的相关性,年平均气温对FVC变化影响最大。

将国产遥感软件PIE引入遥感概论课程实践探究

本文在分析遥感概论课程的实践教学部分现状的基础上,从实践教学工具和实践教学过程两方面进行了改进探讨,提出引入国产遥感软件PIE作为实践教学工具、采取问题为导向的教学模式、设计对应的实践案例库优化实践教学流程等策略,构建新的遥感实践教学体系,以引导学生解决问题的方式培养学生的自主学习能力和创新能力,进一步巩固学生的理论知识,提升综合能力。

基于PIE-Engine的草海保护区地表覆盖信息提取及变化监测

针对传统大范围地表覆盖信息提取速度慢、效率低的问题,基于国产PIE-Engine Studio时空遥感云计算平台,对比分析不同分类算法的土地覆盖信息提取精度,并进行变化监测研究。结果表明:(1)随机森林分类方法在分类准确度和分类效果方面表现最好,1990年、2000年、2010年和2020年的总体精度分别为84.92%、78.23%、85.13%、88.80%,Kappa系数分别为0.8178、0.7326、0.8201、0.8650。(2)在PIE-Engine Studio平台上进行参数调整,可以提升分类器分类的精度,减少一定程度的误分现象。(3)在变化监测方面,研究区1990-2020年间的土地覆盖情况变化较为明显,湿地的面积呈现平稳上升趋势,湿地、林地和草地自然地物的面积之和占比达到50%以上。

基于PIE-Engine Studio平台的教学演示小程序在高中地理教学中的应用——以“工业区位因素”为例

将基于PIE-Engine Studio平台的教学演示小程序应用于高中地理“工业区位因素与工业布局”课程设计中,旨在向高中地理教师展示教学演示小程序的主要功能和使用方法,帮助其层次清晰、直观鲜明地呈现授课内容.让学生参与家乡问题的分析,有利于提高学生参与课堂的主动性和学习的积极性,进而提升学习效果.

基于PIE-Engine的甘蔗榨季砍收进度监测

为了及时获得甘蔗砍收进度信息,提高甘蔗榨季砍收进程的信息化管理水平,基于国产遥感云计算平台PIEEngine,以广西壮族自治区来宾市兴宾区2020/2021榨季为例,使用甘蔗砍收前3个关键时点的Sentinel-2多光谱影像合成归一化植被指数(NDVI)时序数据集,根据当地主要作物NDVI走势差异,采用非监督分类提取甘蔗种植区域。在此基础上,利用Sentinel-1双极化合成孔径雷达(SAR)数据的重访周期短和全天候的特点,合成雷达植被指数(RVI)时序数据集,经变化检测获取不同甘蔗种植区域的近似砍收日期。在PIE-Engine平台上开发了县域甘蔗榨季砍收进度信息遥感在线监测程序。使用该方法提取的2020年兴宾区甘蔗种植面积接近多年稳定的种植面积,实现了兴宾区2020/2021榨季甘蔗砍收进度的全区与按乡镇统计分析和展示。研究表明,基于国产遥感云计算平台的甘蔗砍收监测方法切实可行。