基于改进波形聚类方法的复合河道砂体沉积微相预测--以渤海A油田为例

渤海新近系河湖过渡带复合河道砂体叠置关系复杂、相带变化剧烈,利用传统地震属性划分沉积微相多解性较强。提出了改进振幅谱距离-K中心聚类方法并将其应用于复合河道砂体沉积微相预测。方法包括两个方面:①以测井标定沉积微相对应的典型波形作为初始聚类中心以及聚类中心更新过程中的约束条件;②利用振幅谱距离评价波形之间的差异,进一步提升波形聚类精度。根据渤海新近系A油田地质条件设计复合河道砂体三维模型,模型试验结果证实改进后的方法微相预测准确率达95%,相比传统K均值聚类算法精度提升15%,较好地区分了泥岩、单期河道边部、单期河道主体、河道边部叠置、河道边部与主体叠置、河道主体叠置(或多期叠置)共6种河道不同部位或叠置样式。利用改进后的方法指导A油田10个砂体沉积微相划分,将大型砂体S沉积微相划分为分流河道、河口坝、席状砂、决口河道、分流间湾、天然堤6类,指导开发方案中优先动用分流河道、河口坝等优势微相的地质储量,证明了方法的实用价值。

CryoSat-2卫星海冰区域波形识别及海冰干舷高确定

利用40%阈值法对CryoSat-2卫星波形数据进行重跟踪,将波形特征参数和海冰浓度相结合,对海冰和Lead（浮冰之间的开阔水域）进行有效识别。利用沿轨前后搜索算法计算海冰干舷高,并引用AWI结果,绘制2011～2013年北冰洋多年冰区域和一年冰区域平均海冰干舷高变化趋势图。比较本文结果与AWI结果的各年同期数据,验证本文结果的可靠性。

基于半解析模型的激光测高回波海水海冰波形分类方法

现有利用激光测高波形的地物分类方法绝大多数基于机器学习的分类原理,是一种基于经验的分类方法。从激光回波的理论模型出发,通过推导纯海水表面回波和含有海冰的表面回波的解析模型,对纯海水回波和含有海冰回波逐个采样点按时域距离加权计算总振幅差异值,以该差异值作为依据建立一种半解析型的海水、海冰分类方法;通过机载LiDAR将在格陵兰北部海冰区的实测点云数据判断GLAS激光脚点对应的地面类型,对GLAS在该区域实测波形进行基于论文方法的分类准确性验证;结果显示,在剔除饱和波形影响后,分类总体精度OA大于95%,Kappa系数接近0.89,具有非常好的分类效果。论文将使得激光测高仪地物类型分类方法由基于机器学习为依据向半理论解析模型为依据的分类方向延伸,为后续基于激光回波数据的地物分类方法提供重要的参考思路。

基于机载CCD和ALS伪波形数据的山区地表分类研究

为利用机载激光雷达(Airborne LiDAR scanning,ALS)、结合高空间分辨率影像进行土地利用分类,提出一种利用统计高程分布曲线生成的ALS伪波形,结合点云强度信息和CCD影像RGB 3波段数据对山区复杂地表进行分类的方法,并验证了该方法对山区复杂地形下典型地物的分类精度。通过安徽黄山地区研究区数据分类结果与相同区域基于光学图像的GlobeLand30全球分类产品的对比,验证了该分类方法的可行性和适用性。利用伪波形结合强度信息和RGB信息生成的分类特征曲线,采用神经网络分类方法(ANN)将研究区内地物分为农田、森林、水体、村庄4类。结果表明,研究区分类总体精度达到95.22%,Kappa系数0.9192,较同一区域、同等分辨率的光学数据分类产品(总体精度79.56%,Kappa系数0.6618)精度显著提高。

基于陆海统筹的海岸带“三生空间”分区体系研究

随着经济社会的快速发展,海岸带区域生产、生活等活动逐渐增多,开发程度不断提高,给海岸带区域的各种资源和环境造成极大压力。党的“十八大”以来,将优化国土空间开发格局作为生态文明建设的首要举措,对国土空间开发利用保护提出新要求。在此基础上,文章从海陆统筹的角度按照《国民经济行业分类》和《海洋及相关产业分类》,根据系统性、复合性、兼顾性、前瞻性4个原则,提出了一套包括3个大类、9个二级类、33个三级类的海岸带空间分类体系,并且与土地利用现状分类及海域使用分类进行了较好的衔接,以期为有关规划提供参考借鉴。

“三调”工作分类与“用地用海分类”转换方法研究与实践

“三调”成果是国土空间规划现状的基础数据,“三调”地类与国土空间规划地类转换是国土空间规划编制的重要环节,也是合理确定国土空间规划各项规划指标的基础。本文从分类标准差异入手,根据不同的地类含义,建立了“三调”地类与国土空间用地用海地类之间对应关系,分析了地类转换过程中的难点,提出了“以直接转换法为主,间接转换法为辅,外业调查法为补充”转换思路,并结合具体实践,充分论证了该方法的可行性,为后续“用地用海分类”使用及成果转换积累相关经验。

单频机载激光测深海陆回波自动分类方法

海陆回波分类是机载激光测深中的一项波形预处理步骤,关系着后续信号检测和点云生成的精度。针对现有海陆回波分类方法不适用于单频机载激光测深系统且自动化程度不高的问题,本文提出一种单频机载激光测深海陆回波自动分类方法:首先,通过首末回波信号检测及点位计算获得回波的点云高程特征;然后,采用高程直方图拟合的方式确定平均水面位置,依据点云高程特征判定大部分回波的海陆属性,对余下的未定回波,仅保留其中的最强信号并统一处理为单信号回波,同时提取波形的信号特征和能量分布特征,依据点云高程特征的相似性自动建立训练样本集;最后,利用支持向量机分类器实现未定回波的分类。采用国产系统Mapper5000采集的实测数据进行试验,结果表明基于首末回波点云的初分类可快速、准确地对远离海陆交界处的回波进行分类,基于波形特征的未定回波分类可在自动建立的训练样本集支持下实现海陆交界处未定回波的高精度分类。与传统方法相比,本文方法无须近红外通道波形和人工样本的辅助就可以达到较高的分类精度,其中总体分类精度可达99.82%,海陆交界处分类精度可达91.59%。

基于雷达高度计的辽东湾海冰外缘线提取及其变动规律

为了分析利用雷达高度计资料提取海冰外缘线的精度,推进高度计在中国海冰遥感监测中的应用进展,本研究中基于Jason-2高度计沿岸和水文专用产品(PISTACH),提取了2008—2016年间辽东湾海冰外缘线,并与高分一号(GF-1)观测结果进行了对比验证,最后分析了辽东湾外缘线变动与国家海洋局葫芦岛海洋站气温观测数据的关系。结果表明:2013年末至2016年初3个冰期内的验证试验显示,基于Jason-2高度计判定的海冰外缘线延伸范围与基于GF-1遥感影像提取的结果符合良好,两者提取的海冰外缘线延伸距离均方差为2.81 n mile,并且海冰外缘线变动规律与气温数据变动规律一致;对2008年6月—2016年10月期间共8个冰期的辽东湾海冰外缘线的变动规律分析显示,2010年冰情最为严重,辽东湾海冰外缘线自海岸起沿Jason-2高度计轨道往南延伸约90 n mile,2014年和2015年的冰情较轻,延伸距离均小于40 n mile,另外,延伸距离的变动与葫芦岛的10日滑动平均气温呈明显的滞后响应关系,当滞后4 d时,两者的相关性最强,相关系数为-0.56。研究表明,基于雷达高度计资料可以准确地提取辽东湾海冰外缘线,本研究结果对于中国海冰数据产品的开发和数值模拟的改进与验证具有重要参考。

CryoSat-2雷达高度计海冰波形优选特征分类

监测海冰的类型变化或厚度变化是较为有效的海冰监测方式,本文通过CryoSat-2雷达高度计对北极海冰类型开展研究。利用雷达高度计对北极海冰进行分类,一方面是难以挑选出最优特征参数,另一方面单一的雷达高度计数据难以实现海冰的相对精细化分类。针对以上问题,本文构建了一种利用卡方检验、互相关信息及Wrapper包装法组合的特征优选方法,利用该方法挑选出的特征子集(SSD+Sigma0+LTPP+PP+SK+LEW)结合随机森林分类法将北极地区的雷达高度计数据分为海水、一年薄冰、一年厚冰及多年冰。本文方法在训练集分类正确率为93.32%,验证集正确率为92.42%,Kappa系数为0.90,均优于其他特征组合,可以基本实现对北极地区海冰的有效分类,同时分类结果也有助于海冰厚度的反演。

国土空间规划海洋分区分类体系研究

2019年以来,自然资源部建立了国土空间规划体系,统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责,并出台了一系列陆海统筹管控的文件。文章对当前试行的《市级国土空间总体规划编制指南(试行)》《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南(试行)》涉及的海洋分区分类体系进行对比,结合国土空间规划编制实践工作,分析了分区分类体系衔接、海域分类与海岛关系、湿地分类、用途管制等方面存在的问题,并提出在功能分区中增加留白用海区、优化海洋空间分区分类体系和明确用途管制要求等建议,旨在为国土空间体系下海洋空间规划的编制与管理提供参考。

基于精细化理念的海岸线管控思考与探讨

海岸线是海陆交互的分界线,也是实施陆海统筹和海洋生态文明建设的重要抓手。随着社会经济的高速发展,海岸线保护与利用管理水平和要求不断提高,我国对海岸线的管控正逐步由"粗放化"向"精细化"转变。当前,我国海岸线管控中存在规划引领不足、海岸线资源分类分级需进一步细化、海岸线人工化显著、海岸线管控分类较单一等问题。文章在现存问题的基础上,基于精细化管理理念,对海岸线管控进行分析,提出优先统筹海岸线规划编制、推进海岸线分类分级精细化、探索研究海岸线有效供给方法、增加海岸线用途管控、强化海岸线整治修复、加强海岸线精细化管控信息化水平等对策建议,为管理部门提供决策支撑。

基于“三调”数据的国土空间规划底图建设--以武汉市为实例

统一底图底数是开展国土空间规划的基础和前提。然而作为规划底图和土地现状信息最重要、最权威的来源,第三次全国国土调查与国土空间规划的用地分类存在差异。文章分析比较两种用地分类的差异,提出基于“三调”数据,将土地利用现状和建设用地规划许可、批转供用等数据建立用地类型转换模型,进行地类转换和细化,建立国土空间规划底图的方法,并结合武汉市国土空间规划底图建设对该方法进行分析论证。

海陆交换对崂山臭氧和二次气溶胶的影响

为探究不同尺度海陆交换对中国沿海近地面臭氧(O_(3))和二次气溶胶的影响,本文开展2021年春季崂山大气污染综合观测,通过基于HYSPLIT模型的气团分类程序,依据经过海洋的轨迹长度将气团划分为陆地型,海洋型和混合型,出现概率分别为44.5%,35.6%和19.9%.陆地型气团控制下日间本地O_(3)光化学净生成活跃,最高达9.12×10^(-9)h^(-1),而陆地型和混合型气团控制下中小尺度海陆循环或海洋O_(3)输入有利于站点夜间维持较高O_(3)浓度.陆地型气团控制下NO_(3)^(–)为细颗粒物(PM_(2.5))中浓度最高的水溶性无机离子组分(WSIIs),与高浓度NH_(4)^(+)促进NO_(3)^(–)生成有关;而海洋型气团主要水溶性离子组分为SO_(4)^(2-),与较高相对湿度促进SO_(4)^(2-)生成有关.本研究证实了沿海地区大气二次污染物特征在海陆气团控制下的显著差异.

基于激光测高卫星全波形数据的地表覆盖分类应用——以北京市城区为例

针对激光测高数据在地表覆盖分类应用中效果差的问题,提出了一种基于CDF曲线变换和KS距离匹配法的新的改进算法。基于北京地区的实验结果表明,准确率为0.90,Kappa系数为0.767,较之前方法的准确率和Kappa系数都有提升。该方法实现了激光测高卫星全波形数据在地表覆盖分类准确率的提升,能有效地对城市范围内的典型地物进行准确的分类。对于未来发展国产激光测高卫星全波形数据地表覆盖分类应用具有一定参考价值。

基于HY-2B波形特征的北极海冰分类算法

海冰类型识别对进行全球气候研究至关重要,利用高度计进行北极海冰监测是目前研究的热点。本文通过利用2019年12月和2020年3月的HY-2B高度计数据,探索了国产卫星高度计在海冰类型识别中的可用性,提取了HY-2B的波形功率最大值、脉冲峰值(Pulse Peakiness,PP)、前缘宽度(Leading Edge Width,LEW)和后向散射系数(Sigma0)4个波形特征,分析了HY-2B卫星高度计精确识别薄一年冰(Thin First-year ice,TFYI)、一年冰(First-year ice,FYI)、多年冰(Multi-year ice,MYI)、冰间水道(LEAD)和开阔水域(Open Water,OW)的能力。通过与俄罗斯北极和南极研究所(Arctic and Antarctic Research Institute,AARI)冰况图产品和MODIS冰间水道产品对比发现,综合PP、LEW及Sigma0和K最近邻法(K-Nearest Neighbor,KNN),平均最高海冰分类精度可达到91.96%。

从“三调”分类到市县国土空间总体规划用地用海分类转换技术方法探索

各地在开展国土空间规划编制过程中,需要将第三次全国国土调查成果的用地分类转换为《国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类指南(试行)》规定的用地用海分类。文章结合市县级国土空间总体规划编制的实践,探索从"三调"到国土空间调查、规划、用途管制用地用海分类转化的技术方法,总结用地分类转化的总体技术要求、基数资料收集、地类"一对一"衔接与"一对多"的细分规则以及常见问题处理等实践经验,为市、县级国土空间总体规划的用地分类转换提供经验借鉴。

卫星激光测高数据土地覆盖分类应用研究进展

该研究系统分析了卫星激光测高数据、卫星激光测高数据与其他数据源联合进行土地覆盖分类的研究进展,对比总结了波形处理和土地覆盖分类方法的优缺点,分析了不同方法在不同区域的应用前景,并总结了目前研究中存在的不足。研究发现,当分类数较多时,波形特征参数法和曲线匹配法的分类准确率较低;当地物分类数较少时,波形匹配法和支持向量机联合使用后表现出较高的准确率,且该方法在城区的应用效果较为优秀。通过对星载激光测高数据土地覆盖分类方法的总结和梳理,以期能为国产高分七号卫星激光测高数据在土地覆盖分类应用提供参考。

面向陆表的星载GNSS-R DDM波形分类

GNSS-R信号在面向复杂场景的陆表遥感应用中存在信噪比(SNR)低和有效信息难以辨别提取的问题,严重制约了其在陆表遥感领域的应用拓展。为从海量低信噪比的星载GNSS-R陆表数据中快速区分杂波信号和有效信息,本文通过统计归纳分析,基于星载时延多普勒图(DDM)相关峰的显著程度评定,提出了一种DDM波形分类方法。随后,利用该方法对UK TechDemoSat-1(TDS-1)星载陆表观测数据进行了波形分类。最后,比较了分类后波形对应的SNR情况,同时结合典型地物类型对分类结果进行了相关性分析,证实了波形分类方法的可行性与有效性。

基于星载全波形激光雷达数据的土地覆盖分类方法

土地覆盖分类是土地利用和覆盖变化研究中较为基础和关键的一个环节。针对目前利用星载激光全波形特征参数进行土地覆盖分类,由于提取特征较少而无法准确区分各类地物,造成分类结果混淆和精度差的问题,提出一种最佳波形参数集合和全波形数据协同土地覆盖分类方法,通过对波形特征参数进行后向序列迭代特征消除的方式确定最佳特征参数集,并选用星载全波形ICESat/GLAS数据进行试验验证。结果表明,该方法总体分类精度达到86.03%,较单一利用波形参数或全波形数据进行分类的精度均有所提升,各类样本错分数量趋于平稳且呈减少趋势,准确性和稳定性明显提高。

国土空间详细规划现状底图底数转换方法研究

统一底图底数是编制各类空间规划的重要前提和基础。第三次全国国土调查数据作为当前权威性最高、现势性最强的国土空间利用现状数据,所采用的工作分类与国土空间规划采用的用地用海分类存在较大差异。本文通过对工作分类和用地用海分类进行衔接分析,提出了基于第三次全国国土调查数据的国土空间详细规划现状底图底数转换的总体技术思路、关键技术方法。