西南资源环境空间信息网格研究

在空间信息科学领域,人们提出了空间信息网格(SIG)的概念,为空间数据的信息获取、共享、访问、分析和处理提供技术支持,以实现网格环境下的空间资源共享与协同。本文着重于网格技术与移动代理技术在地理信息共享领域的应用研究,结合空间信息网格技术,探讨了区域资源环境信息共享技术。在此基础上,本文设计了基于网格的地理信息共享与服务体系框架,并初步实现了基于该框架的西南地区资源环境信息共享与服务平台的原型系统。在原型系统中实现了网格环境下的WMS服务、WFS服务、服务资源注册服务、服务状态监测服务以及安全方面的访问控制服务。

城市建筑材质-地表温度关系的多源遥感研究

利用PROBA CHRIS遥感影像对北京城市建筑材质和自然地表进行基于光谱先验知识的分层分类提取,并与Landsat5 TM热红外数据反演得到的北京城市地表温度叠加,采用统计学方法定量分析了主要建筑材质、自然地类与地表温度的关系,并重点就不同建筑材质对城市热岛的影响及其表面特性所起作用进行了分析。结果表明:北京城区中的砖瓦房表面温度最高,比其他材质高0.3K^4.0K,比自然地类高5.1K^7.8K;金属结构表面温度略低;混凝土、水泥和沥青的平均温度相当,他们是城市热环境异常的主要来源之一;另外,城市中的玻璃幕墙能够有效地降低其表面温度,比其它材质低3.3K^4.0K。反照率、热惯量和热传导性是建筑材质影响城市地表温度的3个重要表面特性,对于不同材质,它们存在较大差异。

基于遥感和GIS的川西绿被时空变化研究

探索出了利用多时相MODIS数据分析绿被时空变化的技术方法,揭示出了川西2002—2008年间绿被的变化特征。建立了绿被提取模型。用其从2002—2008年的多期MODIS影像中提取出川西多期绿被数据。其次,利用GIS技术对2002—2008年间绿被变化,及其与温度、降雨的关系等进行了分析。研究表明:2002年绿被天数在195 d以上的区域有43.3%。终年无绿被的区域有4.3%。西北部植被生长日数短,而东南部生长日数长。2002—2008年间,春季绿被面积变幅最大,秋季最小。最大绿被面积出现在2006年的夏季,最小绿被面积出现在2005年的冬季。平均夏冬绿被面积差占区域面积46.7%。在季节上,绿被面积与温度和降雨量均在0.01的水平上呈显著正相关关系,其相关系数分别为0.82和0.84。该研究成果对植被生长潜力挖掘、农牧生产和生态建设决策等均有重要意义。

用HJ-1B卫星数据反演地表温度的修正单通道算法

目前用于地表温度反演的单通道算法主要针对窄视场传感器建立.HJ-1B卫星红外相机为宽视场传感器,其热红外通道(IRS4)观测天顶角可达±33°以上,在地表温度反演时必须剔除传感器观测角度的影响.以大气辐射传输模拟为基础,建立了基于传感器观测天顶角-大气函数系数的修正单通道算法.针对HJ-1B卫星与Terra卫星过境时间接近的特点,提出将MODIS大气水汽含量产品作为单通道算法的输入参数,并建立了观测天顶角-垂直与斜程大气水汽含量转换系数查找表.基于对光谱数据的模拟,给出了适用于IRS4通道的地表发射率确定方法.验证结果表明,修正单通道算法平均反演误差在1.1K以内,比不考虑传感器观测角度的单通道算法精度提高0.1～0.7K,反演误差对于传感器观测天顶角依赖性减弱.对实际HJ-1B卫星影像的应用结果表明,修正单通道算法反演的地表温度与MODIS地表温度产品具有较好的一致性.

支持向量机的北京城市热岛模拟:热岛强度空间格局曲面模拟及其应用

将支持向量机（SVM）曲面拟合算法引入城市热岛强度曲面模拟研究,以MODIS的地表温度产品（LST）数据为例,对2006~2008年北京地区城市热岛强度进行支持向量机（SVM）曲面拟合。敏感性分析和精度评价表明该算法精度较高,能够用来表征城市热岛的空间格局特征。应用结果表明,凭借该算法可对地表城市热岛制图。在年内和年际序列上,白天和夜间城市热岛容量均大致服从正弦周期性变化规律,但夜间热岛容量的年较差远小于白天。

利用遥感和GIS进行四川省生态安全评价研究

四川省生态安全评价对其生态安全建设具有极其重要的意义。为此,该文利用地理信息技术、遥感技术和层次分析技术对四川省的生态安全评价进行了研究。建立了适用于四川省的生态安全评价指标体系,该指标体系由目标、准则和指标三个层次构成。在指标层中包含了反映自然、人文和污染等方面的14个指标,用遥感和GIS获取处理相关指标。利用层次分析法确定各指标的权重,使用GIS建立生态安全评价的相关模型。最后,以市州为单元,利用相关评价模型对自然生态环境状态、人文社会压力安全、环境污染压力安全和区域生态安全等指数进行评价和定级。该研究表明,利用遥感、GIS和AHP能有效地实现区域生态安全评价,且结果可示以图表。

基于GIS技术的江西德兴地区水系沉积物重金属污染的潜在生态危害研究

矿山开发必然对矿区及周边地区的生态环境造成危害。对矿山及其周边地区的生态环境进行现状调查和评价,为生态环境治理客观依据,显得极为重要。在江西德兴地区,系统采集该区域330个水系沉积物样品,并采用X荧光光谱仪和电感耦合等离子原子发射光谱仪为主体的分析配套方案分析样品中重金属的含量基础上,采用潜在生态危害指数法和GIS空间分析技术研究该地区的水系沉积物重金属污染的潜在生态危害。研究结果表明,德兴地区水系沉积物重金属污染的潜在生态危害范围较大,强—很强的生态危害区主要集中德兴铜钼和铅锌矿区、德兴河与大坞河流域及其周边地区,而乐安河下游沿岸以及乐平附近与西北部景德镇附近的少数煤矿区、婺源县城附近和东南角玉山县北西的铜钼矿点附近地区主要为零星中等生态危害。

不确定性空间数据挖掘算法模型

在分析空间数据和空间数据挖掘的不确定性基础上,针对传统空间数据挖掘的局限性,将空间数据的不确定性和空间数据挖掘的不确定性有机结合,以EM算法和Apriori算法为基础,建立了不确定性空间数据挖掘算法模型,包括不确定性空间数据聚类算法(UNEM)和不确定性空间数据关联规则挖掘模型(USAR).并以中国37个有代表性的大中城市的地理空间经济数据为例,进行实验验证,结果表明:采用不确定性空间数据挖掘算法模型比传统的空间数据挖掘方法得到的知识更为真实客观.

空间数据关联规则挖掘的不确定性处理及度量

针对传统空间数据关联规则挖掘缺乏不确定性处理及度量的局限性,将空间数据的不确定性和空间数据挖掘的不确定性有机结合,初步建立了空间数据关联规则挖掘的不确定性处理模型及度量指标,包括空间数据不确定性的Monte Carlo模拟、基于不确定性空间数据的空间自相关度量和关联规则不确定性度量等,并以我国某地区环境调查数据为例进行验证。

专题图注记信息去除方法探讨

注记信息的存在使得从专题图自动获取矢量数据具有一定难度。该文提出一种去除专题图注记信息的有效方法:在区分出注记信息的基础上,利用空间最近邻原则对注记进行背景填充,然后利用ArcObjects构建该功能模块,并与ArcGIS集成。研究表明,该模块能有效去除专题图注记信息,使ArcScan从专题图自动提取高精度矢量数据成为现实。

基于高分辨率遥感影像的农村聚落信息的提取

传统的房屋提取方法一般基于像素的提取,无法利用影像的空间信息。本文提出了一种面向对象的卫星影像房屋提取方法。利用影像对象的光谱特征、几何特征和空间关系建立知识库,利用知识库中的规则来提取影像中的房屋。

基于MapX和Oracle Spatial的空间数据库管理系统开发

在分析MapX和Oracle Spatial的技术特点基础上,将两者有机结合进行空间数据库管理系统的设计与开发,并简要介绍了整个系统开发流程及其涉及的相关技术。最后,在.net环境下,基于MapX和Oracle 10g Spatial开发空间数据库管理系统,并进行了简单的空间分析。

大规模3维地形管理关键技术研究

阐述了构建大规模3维地形模型的关键技术,包括地形分块技术、地形层次细节构建、可见性剔除和基于视点的渲染技术。为了提高绘制的帧率,实现大规模3维地形漫游系统显示的平滑和连续,本文采用了基于四叉树结构的地形的连续多分辨率渲染;在考虑视点和地形粗糙度的基础上,设计了一种合理的节点评价系统;提出了限定四叉树的三角网剖分方法,有效消除了不同分辨率节点间的裂缝。实验结果表明,在保证地形真实感的前提下,这些技术实现3维地形显示可以获得较好的图形质量和显示速度。

无人机影像自动快速拼接研究及实现

针对目前无人机图像处理自动化程度不高,限制条件较多,大数据量处理耗时较长的缺陷,本文提出一种基于单应性矩阵(Homography Matrix)的整体优化无人机图像拼接算法。本文采用GPU(图形处理器)+CPU协同工作模式,在CUDA架构下来实现SIFT算法,并以此算法对无人机影像提取特征点,采用极线约束和RANSAC算法剔除错点及外点,并估算出各张影像的变换矩阵Homography各参数的初始值,再采用LM算法精确求解出每张影像对应于基准面的全局Homography,实现全局配准,进而实现无人机影像的快速拼接。

移动Agent在基于网格环境的空间数据访问中的应用

基于网格环境下的空间数据访问技术是实现网格G IS过程中的关键技术之一,已有的空间数据访问方式虽然能够满足某些方面的需求,但其应用具有局限性。本文利用移动Agent技术,设计了一种分布式中间件的系统模型,该系统用来访问搭建在网格环境中的分布、异构的空间数据节点。并能有效地解决数据传输瓶颈、数据访问效率和互操作性等问题。

利用MODIS遥感数据监测冬小麦种植面积

冬小麦是中国最主要的粮食作物之一,利用遥感技术进行冬小麦种植面积监测是粮食安全的核心内容之一。美国1999年发射的TERRA卫星上携带的中分辨率成像光谱仪(MODIS)具有独特的光谱、时相和空间分辨率,为大范围的冬小麦种植面积监测提供了可靠的数据源。但中国耕地破碎,即使是250 m分辨率的MODIS数据,采用传统的信息提取方法依然无法取得高的精度。因此结合多源遥感数据和GIS数据,建立了基于TERRA/MODIS数据的冬小麦种植面积遥感监测体系结构。首先利用IKONOS米级高分辨率遥感影像提取试验样区的地块图,用以指导野外采样工作;其次,在采样工作基础上,利用LANDSAT进行区域冬小麦种植面积提取;最后利用2002年TERRA/MODIS时间序列数据的混合像元线性分解模型进行河南省冬小麦种植面积的遥感监测,监测结果与国家统计数据相比,相对误差为5.25%,精度能满足农情监测的需要。研究结果为中国冬小麦种植面积遥感监测提供了一种业务化工作方法。

无人机图像拼接算法综述

无人机图像拼接是一个日益受到关注的研究领域,已经成为了照相绘图学、计算机图形学等研究的热点。首先给出了无人机图像拼接的一般步骤,重点归纳了三种特色鲜明的配准算法,然后简单阐述了图像融合的步骤和算法,最后通过归纳分析选定了适合无人机图像拼接的算法,并且展望了该领域的前景。

基于VegaPrime的大型流域三维管理系统实现

随着数字流域概念及虚拟现实技术的发展,三维仿真系统作为一种全新角度的管理方法和技术手段,在流域的现代化管理中越来越体现出其重要性。讨论了基于Creator/CTS/VegaPrime平台的大型流域三维可视化管理系统的实现方法,通过采用荆江流域30米分辨率DEM数据、15米分辨率ETM+遥感影像和1米分辨率航片数据进行流域大面积精确三维地形建模,开发了一个基于MFC的荆江流域三维仿真管理系统,并通过加入水利设施模型数据及属性数据,实现属性信息的查询和分析功能,使系统具备了基本的流域三维可视化管理功能。在技术层面,该文通过VirtualTexture、多级LOD以及分块地形动态载入管理技术的应用,解决了在大型流域仿真中大面积高精度纹理的处理及实时漫游的难点。

利用Terra/MODIS数据提取冬小麦面积及精度分析

利用遥感技术提取作物播种面积是农情监测研究中一种实用而可行的方法。以河北省藁城市为研究区域,研究利用多时相Terra/MODIS数据提取2004年冬小麦播种面积的技术方法。在分析MODIS波谱特性与冬小麦生物学特征,并考虑了有关植被指数图像对面积提取精度的影响基础上,选择将MODIS数据的Red、Blue、NIR和ESWIR波段作为基础工作波段。利用4种方法提取了2004年藁城市各乡镇的冬小麦播种面积,并利用2004年各乡镇统计数据及土地利用数据进行了精度评价。结果表明:4种方法提取的冬小麦播种面积总体上都与参考值比较吻合,总体误差和平均误差均小于5%。可见,利用Terra/MODIS数据提取冬小麦播种面积是完全可行的。研究还发现,最佳的MODIS数据是冬小麦抽穗期的Red、Blue、NIR、ESWIR波段图像和冬小麦播种期与抽穗期EVI差值图像的组合。

江西德兴矿集区水系沉积物重金属污染的时空对比

对比研究矿山开采一定时段内区域环境污染的时空变化特征,对于动态监测矿山开采对区域环境质量的影响情况、污染趋势等,具有重要的科学意义和实际价值。本文在利用2004年野外采集与测试分析的330个水系沉积物样品重金属含量数据基础上,充分利用矿山开采早期(1989)的1:20万乐平幅(As、Hg、Cd、Cr、Zn、Cu、Pb)水系沉积物地球化学图,通过数据预处理,分别对样品采集点重金属元素含量的统计分析和地质累积指数法评价的基础上,采用GIS的三维空间分析功能,对比研究德兴地区水系沉积物重金属污染时空变化。研究结果表明,十几年来,矿山开采对区域水系沉积物已造成了严重的污染,主要集中分布在是德兴铅锌和铜钼矿区德兴河与大坞河流域及其周边地区、乐安河下游沿岸局部地区、西北煤矿区以及乐安河下游乐平附近的煤矿区。