海洋地理信息系统集成技术分析

为适应已成熟的海洋地理信息系统和海洋遥感应用模块技术及海洋信息业务化运行的需求,迫切需要开发海洋地理信息系统与海洋遥感应用模块集成来实现海洋信息一体化服务。针对当前平台技术水平和应用模块特性,设计了开放性三层集成框架,即数据层采用基于中间插件的二级三库集成机制、功能层采用基于API,DLL,EXE,COM组件的集成模式和应用层上基于Web Services的共享机制。以中国海岸带及近海卫星遥感综合应用系统平台(MaXplorer1.0)与多元生态遥感融合与同化模块和海浪遥感信息提取模块等八大海洋遥感应用模块为实例进行数据层、功能层和应用层的集成。集成结果表明,两者的集成实现了海洋信息资源与技术的整合,为海洋信息的业务化运行提供了技术支撑。

集成共享地理空间数据格网化编码研究

针对陆地表层地理空间数据的集成共享问题，提出从数据分类、数据编码到数据格网化编码的解决方案。从我国国情出发，以中国国家地理格网为基础，分析其空间数据的组织与编码体系，并针对国家科技基础条件平台一地球系统科学数据共享平台中的陆地表层数据，提出结合数据分类的数据属性编码，进而建立能够与国家地理格网相衔接的地理空间数据格网化编码应用方案。以地理空间数据的点、面实体数据为例，证实了该编码的应用可行性。预期该编码方案能够在科学数据资源管理、数据检索访问、数据资源集成、数据资源格网化处理、数据资源空间分析、数据标识与引用等方面发挥作用。

青藏高原的主要环境效应

作为地球的“第三极”,青藏高原越来越受到世界的关注,本文就青藏高原的环境效应问题进行了研究和探讨。青藏高原的隆起和抬升,形成了其自身独特的自然环境特征,促成了独特的高原季风系统,造就了中国现代季风格局,影响着全球气候的变化和亚洲植被格局的分布,导致了亚洲干旱地带的北移和植被地带的不对称分布,形成了世界上著名的高原地带性植被格局。对中国东部、西北干旱区、亚洲的气候和植被格局乃至全球气候变化都具有深刻的影响。

面向过程的时空数据模型研究

根据近20年来时空数据模型的研究现状、存在问题及其原因剖析,以连续渐变地理实体的表达、组织和存储为研究对象,提出面向过程的时空数据模型。根据连续渐变地理实体的内在特性,将其分级抽象为过程对象系列,进一步探讨过程对象及过程对象间逻辑关系,并设计其UML模型结构及物理存储结构。通过抽象的过程对象隐式地记录地理实体动态变化机制,及自定义的过程对象存储表提供演变机制的函数接口模式,实现连续渐变地理实体的过程化组织、存储与动态分析。最后,以海洋数据的过程化组织与分析为例,构建时空过程模型原型系统(海洋过程对象—关系数据库系统与功能分析平台),验证和评价该模型的实用性。

基于草地综合顺序分类系统(IOCSG)的中国北方草地地上生物量高精度模拟

草地生态系统是陆地生态系统中分布最广泛的生态系统类型之一,草地生物量的精确估算一直是陆地生态学研究的重点问题。针对目前草地生物量估算方法的不确定性问题,提出了不依赖于遥感植被指数,而是通过分析草地生物量影响因素的方法去构建草地生物量估算模型。根据年积温(>0℃)和湿润度指标将研究区域划分为4种潜在植被类型,即微温干旱温带半荒漠类、微温微干温带典型草原类、微温微润草甸草原类和微温湿润森林草原类,然后对每一种潜在植被类型的草地生物量分析其内在影响因素,研究结果发现,微温干旱温带半荒漠类的草地生物量与年积温存在较好的线性关系,微温微干温带典型草原类的草地生物量可以用表层土壤粘粒含量的二次多项式来模拟,后两种潜在植被类型的草地生物量则随着潜在NPP的变化呈现先减小后增大的变化趋势。对4种潜在植被类型区域分别建立草地生物量与其影响因素之间的回归关系确定研究区域草地生物量的趋势面,结合HASM模型实现研究区域草地生物量的高精度模拟,结果显示上述4种潜在植被类型区的草地平均生物量分别为76.62、110.94、142.69、184.40 g/m2。

时空数据模型的研究现状与展望

分析了时空表达与建模理论的5个发展阶段:基于静态数据模型扩展、面向对象表达、基于对象变化(事件序列)、时空集成和以过程为核心的时空数据模型;阐述了时空数据模型在时空动态语义、地理时空认知表达和地球信息科学解决的基本问题方面的研究现状,并指出由于现有时空数据模型主要以地理实体存在状态的"对象视图"或"事件视图"(而不是演变特性的"过程视图")作为表达载体,割裂了其内在联系,无法实现复杂地理实体的时空语义描述和动态过程分析。最后,提出以地理实体演变为核心的时空语义描述方法和融入地理对象、变化机制、对象变化的时空动态表达将是时空表达与建模理论的发展趋势。

城市居住单元建筑拥挤度环境遥感分析——以厦门市为例

居住单元的建筑拥挤度是居住单元环境评价的重要方面,而高分辨率卫星影像所提供的丰富的细节化的空间信息使得从居住单元的尺度研究建筑拥挤度成为可能。结合房地产估价理论和地统计学中的半变异函数方法,基于高分辨率遥感影像的特点创造性地构建了4个指标用来评价居住单元的建筑拥挤度,并选取了厦门市的5个典型居住单元对这些指标的可用性进行了检验。结果表明上述4个指标能很好地从不同角度刻画建筑拥挤度,为高分辨率遥感在环境评价中的应用提供了新的方向。

基于景观生态学的人口空间数据适宜格网尺度研究——以山东省为例

以山东省为研究区,在100m、200m、300m、400m、500m、600m、700m、800m、900m、1km 10个格网尺度人口格网数据的基础上,引入景观生态学的相关指数和方法,探索不同格网尺度表达人口空间分布的适宜性。结果表明:在用传统的基于土地利用/覆被的人口数据空间化方法进行人口空间化的过程中,并不是尺度越精细所能表达的信息越细致、完整,400m是一个人口尺度变化上的特征点,所反映的人口分布信息最细致且完整性好。由此可得,在进行山东省人口空间化的过程中,400m是一个比较适宜的尺度。

ArcView 3.0a中dialog模块在城市GIS设计与开发中的应用——以长春市城市建设与管理信息系统为例

以长春市城市建设与管理信息系统为例 ,分析了 dialog模块在城市地理信息系统设计和开发中的应用 ,讨论了该模块存在的问题及发展前景。

运用RS和GIS技术进行城市绿地覆盖调查

较详细地介绍了运用遥感和地理信息系统技术进行城市绿地覆盖调查的方法、技术流程以及其优点。由该方法获取的城市绿地覆盖数字信息 ,可以方便地进行各种分析、评价 。

一种基于高分辨率遥感影像的道路提取方法

道路等线性地物的自动提取一直是高分辨率遥感影像研究所关注的内容。论文在分析现有的各种提取方法的基础上,结合城市道路在高分辨率遥感影像上的特点,提出一种半自动的道路提取法。该方法先对遥感影像中的道路点进行采样,统计其光谱特征,然后再在道路上设置道路生长原点,从这些生长原点开始,根据统计得出的道路光谱特征对邻域点进行判断生长,最后对生长出的道路图利用数字形态学进行内部腐蚀和边界平滑处理。试验结果表明,该方法提取道路具有较高的精度和实用性。

近30年北京市高尔夫球场时空变化特征

以北京市1986-2010年Landsat TM/ETM+遥感影像为基础,通过数字化和影像解译获取北京市75个面积大于6hm2的高尔夫球场数据,并利用土地利用/土地覆盖数据和地理要素数据(道路、行政区划、水域等),从时空角度研究近30年北京市高尔夫球场的时空变化特征。结果表明,1)1986年至2010年,北京市高尔夫球场经历了"初步建立、停滞发展、缓慢发展和迅速发展"的变化过程,其中1990-1999年期间高尔夫球场处于停滞发展期,2000-2005年出现缓慢发展,2005年之后迅速增长。2)并非所有高尔夫球场均呈面积增加趋势,而是具有空间差异性。3)高尔夫球场面积变化与土地利用/土地覆盖类型变化高度相关,高尔夫球场变化趋势和土地利用动态度的变化趋势保持着一致性。4)北京市高尔夫球场主要沿着具有紧邻中心城区、滨临河湖、临近快速交通线的优势空间区位分布,特别是"一环两带"地区。

基于复杂网络模型的黄土模拟流域坡面形态演化

坡面形态演化是坡面系统过程作用的体现,是流域地貌系统研究重要内容之一。该文运用复杂网络方法构建坡面形态空间演化结构,探讨坡面系统演变规律。采用近景摄影测量方法得到模拟黄土坡面的9期地形数据,运用面向对象分割方法,得到了7种坡形类型空间分布图。以坡形为节点,边为坡形之间的空间连接关系,构建坡面空间网络图。研究结果得到坡面网络模型属于无标度网络,具有异配网络特征,其中陡坡是坡面网络的关键节点,控制着网络空间结构。网络演化中双直形坡的平均度下降显著,陡坡节点发育影响着系统输沙量。网络结构熵开始急剧增大,经历平缓增大到稳定状态,依据网络结构熵的变化将网络演化分为发育期、发展期和成熟期3个阶段。降雨强度增大使得坡面网络的结构熵变化显著,加剧了坡面系统演化。研究表明复杂网络框架是研究地貌系统演化一种有效途径。

金坛盐穴天然气储库区地表变形PSI监测

地面沉降监测对天然气地下储气库安全有效运行具有重要意义。由于盐穴空间分布和应力环境周期性改变的特点,盐穴储库区地面变形具有空间差异性和时间波动性。因而,利用监测时空密度较高的技术才能全面细致地反映盐穴储库区地面变形的时空特征。基于永久散射体雷达干涉测量(PSI)技术,利用PALSAR数据,对金坛盐穴天然气储库区在2007～2010年的地面变形进行监测。与地面GPS监测结果的对比表明,PSI监测在变形的总体趋势和非线性过程方面都具有较高精度,并且监测的空间范围更广、空间密度和时间密度更高。储库区地面变形显示明显的空间差异,沉降高值区与人类工程活动强烈的区域对应。同时,监测时间段内的储库区非线性变形过程可以被划分为3个沉降阶段和2个抬升阶段。但是因为相关资料的缺乏,这种沉降和抬升的交替现象是否与各时段的人类活动特征有关,还有待进一步研究。

流域地形景观系统的复杂网络描述

人工作用下流域地形景观系统研究是流域地貌水文研究的重要内容。该文采用复杂网络理论研究黄土高原丘陵沟壑区小流域系统,借助数字地形分析方法从DEM数据中提取网络要素,建立流域地形景观复杂网络模型;选取度、平均路径长度、集聚系数等指标,分析得到网络具有小世界特征,网络中度-度关联性呈现负相关性,负地形中沟谷网络呈现无标度特征;地理尺度对流域地形景观网络拓扑结构影响不大,在人工作用下的地形景观网络呈现平均度减小、集聚系数增大;网络中关键节点的变化影响着网络拓扑结构,改变了小流域系统的地貌水文特征。复杂网络理论为研究流域地形景观系统演化提供了一种新方法。

城市建筑物沉降永久散射体干涉雷达监测

地面沉降对城市建筑物构成巨大威胁,对城市建筑物进行沉降监测具有重要意义.采用德国合成孔径雷达(TerraSAR-X)1,m空间分辨率的雷达影像,使用永久散射体干涉测量(PSI)技术,以天津塘沽渤海石油新村和东沽石油新村为研究区,研究不同类型建筑物(建造时间、层高及地理位置等)的沉降特征.研究结果表明,不同类型建筑物在沉降率和沉降时间过程上具有较强的时空分异性.研究结果可以为天津塘沽滨海新区建筑物沉降风险控制提供科学参考.

基于特征的海洋锋线过程时空数据模型分析与应用

客观世界存在时空场,大部分地理实体或现象在时空域具有动态变化特性,其空间、时间和属性是过程的统一体,传统的GIS时空数据模型在描述、表达、组织与分析这类数据时面临许多挑战。然而,基于特征的数据模型和以过程为对象的时空数据组织在动态数据的描述与表达的方面具有独特的优势。本文探讨了基于特征的线过程时空数据模型组织的六元组框架体系,实现空间、时间和属性的一体化存储和地理实体的动态分析。在分析线时空过程特性的基础上,归纳总结出3大类12个类别的线过程,进一步提出了基于特征的线过程时空数据模型(Feature-based Line Process Spatio-temporal Data Model)的概念;利用文件层次分块结构对时空线过程数据进行了组织与存储。最后以海洋锋为实例,探讨了该模型在时空数据组织、时空查询、时空过程提取和时空过程可视化等方面的应用。结果表明,该模型能够很好地应用于具有时空过程特性的线数据中,也为时空数据模型的总体设计提供借鉴。

应用GPS技术实现长江口水位站高程的精确获取

长江口12.5 m深水航道投入运行后,每年直接经济效益超百亿元,为保障航道经济效益及水深的持续稳定,掌握长江口水位站高程数据十分重要,但这一特殊的海域地理位置使得传统高程测量方式凸显不足。本文通过将GPS测高技术应用到海陆交叉特殊地域,来获取水位站正常高。结合本区域已有似大地水准面的精化成果,主要采用布设B级GPS网,利用GAMIT基线解算软件、GPS-NET网平差软件保障数据处理质量,并用MEstimators对平差残差进行粗差探测等综合方式。研究结果表明,在海陆交叉地域,此种方式能够达到三四等级水准测量的精度要求。

粒子群算法在极化SAR目标对比增强中的应用

针对SAR极化对比增强中存在计算复杂的问题,将粒子群算法应用到极化SAR目标增强当中,并通过数据实验,验证了其优越性。该方法将对比增强问题抽象成最优化问题,将统计得到的区域平均协方差矩阵作为粒子群优化算法的输入,计算每个粒子的适应度值,更新粒子群的个体最优和全局最优值,通过迭代得到最优对比度。实验结果表明,与传统的最优极化对比增强算法相比,基于粒子群优化算法的极化对比增强方法能达到更好的对比度,而且实现较为简单。

基于XML的APDM管道数据模型的定制、扩展与实现

APDM是ESRI发布的Geodatabase的管道行业数据模型,其在整个管道完整性管理的体系中,APDM能够有效地存储和管理管道数据。但要成功地实施数字管道的完整性管理,模型的维护管理工作至关重要。APDM数据模型管理涉及到两个关键性的问题,即模型的定制和扩展。本文针对APDM 4.0的模型规范,根据其数据模型的特点,提出了基于XML实现APDM数据模型的初始化,即模型的定制,以及用户如何对已有的数据模型进行自定义修改,即模型的扩展。本文介绍了APDM数据模型的设计、特点,并详细介绍了XML的解决方案。最后,结合APDM模型的应用实例,分析了该方法的可行性。