新一代三维GIS在自然资源与不动产信息管理中的应用

自然资源部要实现山、水、林、田、湖、草等自然资源与不动产登记的一体化管理,必须统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋及流域上下游,实现国土空间中各类自然资源与不动产登记数据的融合衔接。但是传统二维GIS在全要素信息表达、多类型资源拓扑表达及资源资产监管分析等方面都存在不可避免的短板。为弥补二维GIS的不足,新一代三维GIS技术体系逐渐形成,包括能够全空间表达自然资源与不动产对象的数据模型,面向多尺度、多源、异构三维数据的融合技术,以及三维空间分析与计算技术,实现了对自然资源与不动产信息管理的全面升维。本文在新一代三维GIS技术的基础上,建立自然资源与不动产信息管理平台,以全新视角认知山水林田湖草生命共同体,提升自然资源与不动产管理系统的服务能力,实现自然资源和不动产信息的一体化管理、用途管制及辅助决策能力。

三十年中国GIS基础软件市场回顾与发展展望

我国GIS基础软件的商业化始自1987年,经历数十年的发展,队伍不断壮大,但由于市场空间和规模不大、产业化机制不完善等问题,市场表现并不尽如人意。最近的十余年来,随着国家支持力度的增强、企业创新投入的加大、市场需求的增多,我国GIS基础软件无论在技术上还是市场上都取得了长足的进步,国内总体市场份额近70%,整体技术水平与国际并跑,三维等新技术应用处在国际前沿。未来,我国GIS基础软件将继续加大投入,坚持自主创新,取得更大的进步。

云GIS数据可视化与分析软件的设计与实现

在现代生活中,无论我们多么依赖网络空间,人与地理空间的联系永远不会断绝.政府和企业的各类业务运转也是如此,在科研课题、销售运营、客户维护等工作中,涉及的数据成千上万,大多也与地理数据紧密相关.因此,挖掘地理数据中隐含的信息,提高人们对地理位置的认知程度,并以此为基础,为各领域提供与决策相关的信息非常有意义.本文中介绍的超图云GIS数据洞察软件,是基于地理信息云平台,使用新一代Web技术搭建的云GIS数据可视化和分析软件.通过其将业务数据在地图上可视化展示,并结合统计图表和地理信息系统专业空间分析工具,洞察地理数据中隐含的趋势和内在关系,为多种业务决策提供支撑.本文介绍了该软件的设计与实现.

面向持续交付的空间大数据基础设施设计与实现

随着空间大数据技术的快速发展,越来越多与空间大数据云平台相关的项目逐步规划和建立.GIS建设项目已经朝着平台化、虚拟化和智能化的方向转变.新一代GIS平台建设的重要原则之一,就是要把空间大数据作为企业的重要资产.它需要系统地管理、持续地维护、安全地控制以及深入地挖掘.在持续探索数据价值的过程中,对平台基础设施提出了新的技术要求,包括集成多种开源技术、支持快速的迭代开发、支持持续运行的数据分析任务等.本文研究的重点是结合DevOps等先进的面向持续交付的管理理念,利用相关技术提出空间大数据基础设施的设计方案,使其具备持续交付能力.

新一代GIS基础软件的四大关键技术

近年来,信息技术在地理信息技术的发展过程中发挥着越来越重要的作用。伴随着云计算与大数据在地理信息领域的应用,地理信息技术步入了一个新的发展阶段。本文从我国地理信息技术的发展历程出发,总结了当今GIS技术的发展情况。包括:将地理信息运行环境从Windows操作系统扩展到Linux和UNIX操作系统的跨平台GIS技术,推动GIS应用从桌面PC端延伸到云端、Web端和移动端并实现云端互联与云端协同的云GIS技术,涵盖从二维空间到全空间地理信息且具备对象级三维空间分析能力的三维GIS技术,以及支撑大规模多源异构数据的价值挖掘和知识发现的大数据GIS技术。

GF-4/PMS与GF-1/WFV两种传感器地表反射率及NDVI一致性分析

2015年12月中国成功发射高分系列中首颗地球静止轨道卫星高分四号(GF-4),实现与高分一号(GF-1)近极地轨道卫星的优势互补,构成了具有多种空间和时间分辨率的对地观测体系。该文研究并分析了GF-4/PMS与GF-1/WFV地表反射率与NDVI的一致性,结果表明:一致性研究的最优空间尺度为50 m;GF-4/PMS与GF-1/WFV地表反射率存在较好的线性关系,各波段相关系数R均在0.7以上,传感器之间反射率的系统性偏差可以通过线性回归模型校正,校正后各波段反射率的RMSE明显降低;NDVI能够消除不同波段地表反射率"同增同减"偏差的影响,在GF-4地表反射率校正前后均表现出与GF-1较好的一致性,校正前后相关系数R分别为0.74和0.77。因此,GF-4在农业和植被遥感中具有较好的高分系列数据延续性和应用潜力。

基于云端一体化技术体系的云GIS系统研究

GIS系统因其与生俱来的空间属性,正面临着数据密集、计算密集、高并发、海量时空数据运算等挑战.云计算具有资源池化、弹性伸缩、按需使用等优势,可实现更高性能、更高并发的应用,从而协助解决GIS面临的问题.本文提出了基于云端一体化技术体系的GIS系统架构,包括集约化的GIS云、多样化的GIS端,以及云端互联的GIS系统三个部分.集约化的GIS云平台集成了高性能跨平台、智能集群、并行切图、并行空间分析等技术,可集约利用云计算资源,并提供高效的GIS服务.多样化的GIS端集成桌面、Web移动端技术,可构建跨多端设备的GIS应用.云端互联的一体化系统通过云端一体化、云端协同技术,实现云端之间高效互联、协同工作的GIS应用模式.云端一体化GIS系统致力于让GIS充分利用云计算的优势,应对大数据时代的数据密级、计算密集等挑战.

高性能GIS动态目标渲染引擎的设计与实现

针对海量动态目标渲染效率较慢的问题,本文研究并设计了基于混合加速的高性能GIS动态目标渲染引擎,并利用SuperMap的组件GIS研发了动态目标渲染引擎原型系统.通过比较不同类型海量空间数据的可视化实验结果表明,本文研究成果在渲染二维和三维空间海量动态目标时,满足GIS高性能可视化需求,可视化效果流畅.

空间大数据分析引擎的设计与实现

针对空间大数据分析需求日益增加但缺乏关键技术支撑的问题,融合GIS与大数据技术构建空间大数据分析引擎成为有效的解决方法.本文基于SuperMap iObjects for Java和Apache Spark计算框架设计并实现了空间大数据分析引擎,并将其用于计算航路拥挤情况的要素连接分析实验.研究结果表明,空间大数据分析引擎处理性能高,具备保障空间大数据分析的能力.

智慧城市云平台机理研究

从城市信息流本质出发,提出了智慧城市ISR概念模型,在此基础上分析了包含地理建模、地理监测、地理设计和地理控制四大功能模块的智慧城市云平台技术体系,并讨论了其在城市活动中的动态信息同化模型,进而对当前智慧城市机理及相关技术进行系统分析与总结。

河南漯河郾城区冬小麦LAI反演结果真实性检验

为对比不同真实性检验方法对高分一号(GF-1)/WFV冬小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)反演结果的验证效果,以河南省漯河市郾城区为研究区,分别采用单点测量值验证、多点采样尺度上推验证以及引入高空间分辨率影像验证3种方法对基于GF-1/WFV影像的冬小麦LAI反演结果进行了真实性检验。研究结果表明,3种验证方法得到的均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0. 57,0. 80和0. 46,相关系数分别为0. 885,0. 508和0. 867。由于基于多点采样尺度上推方法对采样点数量及其位置要求较高,因此在本研究采样点较少的情况下精度较低,效果欠佳;另外2种方法精度相对较高,适用性较强,但其中引入高空间分辨率影像验证方法精度更高,更适用于GF-1/WFV影像LAI反演的真实性检验。

基于GIS的路网应急疏散脆弱性研究

针对交通路网对城市应急疏散过程的影响,使用空间分析技术对路网的脆弱性与应急疏散模型进行研究。使用最小费用最大流(minimal cost maximal flow,MCMF)算法寻找GIS路网数据中的脆弱点,以北京某实地区域数据进行算法验证,并与同类软件的提取效果进行比较。结果表明,基于GIS平台集成的模型算法可以准确提取路网脆弱点,可提高在应急疏散中路网的利用效率,加快疏散速度。

智慧颐和园建设与智慧景区模式研究

"智慧景区"是在"数字地球"向"智慧地球"转型这一重大背景下,结合景区规划、保护、管理、发展的客观需求而诞生的新型研究领域,是"数字景区"基础上的飞跃发展。借鉴智慧地球、智慧城市的概念,可以认为:"智慧景区"就是通过传感网、物联网、互联网、空间信息技术的集成,实现对景区的资源环境、基础设施、游客活动、灾害风险等进行全面、系统、及时的感知与精细化管理,提高景区信息采集、传输、处理与分析的自动化程度,实现综合、实时、

一种分布式架构的空间大数据服务平台

随着位置信息在各行各业中的广泛应用,空间大数据得到迅猛发展.空间大数据除具有数据量大的特点之外,还具有复杂性,同时,越来越多的应用对数据的实时性也有较高的要求.传统的GIS软件在承载和处理空间数据时,也面临越来越多的挑战,如难以对复杂多样的空间数据进行一体化存储和管理;传统GIS软件架构和单机处理能力,无法对较大体量(10亿条记录或更大)的空间数据进行分析.本文从分布式存储技术、分布式空间处理计算技术和分布式计算协调技术三个方面阐述如何应对上述问题,并提出了将Spark分布式框架和Su-perMap iObject for Spark空间处理引擎相结合的分布式空间处理计算技术,以及数据库的一体化管理和监控技术,实现对多种数据库如PostgreSQL集群、MongoDB和Elasticsearch的统一管理和监控.

大数据时代的GIS软件技术发展

空间大数据对GIS软件技术的发展提出了新的要求和挑战。但业界对于空间大数据的认知有待明晰,对于如何挖掘大数据的价值尚存疑虑。首先阐述了空间大数据的内涵,在此基础上,提出了大数据时代的GIS基础软件技术,并分析了其应用前景。大数据GIS软件技术包括针对空间大数据处理和挖掘的空间大数据技术,也包括针对经典空间数据管理和处理的对传统GIS功能的分布式重构,同时还需要云GIS技术和跨平台GIS技术作为支撑,提供弹性的计算资源和服务以及支撑跨平台的访问和应用。研究表明,大数据GIS软件技术和产品可以有效地降低大数据挖掘的技术门槛,降低空间大数据挖掘的成本。

基于BP神经网络的地表温度空间降尺度方法

基于统计模型的降尺度方法被广泛用于热红外影像的尺度转换中,然而,大多数算法都会受到复杂地表环境的影响,例如地表覆盖、季节等。为了解决地表温度与光谱指数函数关系的不确定性,提出了一种新型的基于BP神经网络的地表温度降尺度方法。首先,在粗分辨率的情况下,训练得到一个以光谱指数为输入,原始温度为输出的BP神经网络。之后,输入高分辨率的光谱指数进而得到高分辨率的温度结果。实验通过设置多种光谱指数组合和BP网络隐藏层节点数而展开。结果评价时,以原始温度影像为参照,在城镇、植被和水体区域内,该方法的RMSE、R2、Bias及相对精度优于传统的分层线性回归降尺度方法。实测验证表明:该算法的RMSE和Bias分别达0.98℃、0.51℃,明显优于分层线性回归的结果(RMSE为2.9℃,Bias为1.7℃),说明该方法具有较高的降尺度精度,这对于城市热环境的研究具有一定的应用价值。

高分四号静止卫星数据的地表反照率反演

地表反照率(Albedo)是描述地表辐射能量平衡的重要参数,为了获得高分四号(GF-4)静止卫星的地表反照率产品,构建了一种基于核驱动双向反射率分布(BRDF)模型的反照率反演方法。首先,探索核驱动BRDF模型对GF-4卫星数据的适用性,加入地表分类信息,为核系数赋初值,并引入鲍威尔迭代算法优化模型结果。然后,对BRDF模型进行角度积分获得各个波段的地表窄波段反照率。在此基础上,结合GF-4卫星光谱响应函数与光谱库,首次建立了将窄波段反照率到宽波段反照率的转换系数,并反演得到0.4—0.7μm和0.3—3.0μm的宽波段反照率。最后,利用Landsat 8卫星数据和MODIS地表反照率产品对基于GF-4卫星数据的地表反照率反演结果进行交叉验证。Landsat 8与GF-4的反照率结果对比表明,GF-4卫星可见光范围内的反照率反演结果精度为85.6%,短波范围内的反照率反演结果精度为93.4%;MODIS与GF-4的反照率结果对比表明,可见光范围的地表反照率精度达到87.7%,短波范围的地表反照率精度达到85.9%。这说明GF-4卫星地表反照率反演结果具有较高精度,GF-4卫星反照率产品具有一定应用潜力。