利用掩星资料分析东亚地区云厚的分布特征

利用2007年1月至2009年1月COSMIC掩星湿空气数据,基于相对湿度廓线出入云层时发生突变反演云边界高度的思想,统计分析了东亚地区云厚的分布特征。结果表明,掩星最低探测高度集中在3km以下,主要影响部分中云和低云云厚的反演。云发生概率沿纬度和经度方向呈现不同的分布特征,各类云概率随高度也有不同的变化规律。东亚地区所有云的平均厚度为1.78km,其中单层云和顶层云分布相似,双层云与其他云层的地理差异不大,单层云在春秋季分布相对均匀,而在夏冬季差异较大。夏季和冬季顶层云云顶高与云厚的二维频率分布各异,主要在于夏季有更多云体较厚且位于对流层上部的高云存在。     

广西壮族自治区短轮伐期人工林时空分布信息提取

短轮伐期人工林SRPs (Short-Rotation Plantations)作为主要的经济型林类,对于生态环境保护以及社会经济发展都有着重要的影响,但精细的SRPs时空分布信息十分缺乏。本研究以中国SRPs种植最为广泛的广西壮族自治区(以下简称广西)为研究区域,基于Google Earth Engine云平台以及1986年—2019年的Landsat影像数据,应用LandTrendr时间序列分割算法对SRPs的时空分布信息进行了提取。结果分析表明：(1)广西SRPs种植面积近30年呈逐年稳定快速增加的态势,1990年种植面积仅1.93×10⁵ ha,到2019年达到了4.04×10⁶ ha,年均增长速度达到1.33×10⁵ ha;(2)从空间分布来看,广西东部、南部SRPs分布较为集中,其主要分布在海拔500 m以下的低海拔地区以及地表坡度在20°左右的坡地,且河池市是广西SRPs种植分布面积最大的地级市;(3) SRPs种植面积变化趋势与林业产值存在很强的相关性(r=0.83,p<0.001),表明SRPs是...     

基于葵花-8卫星大气产品的地表下行短波辐射计算

地表下行短波辐射DSSR(Downward Surface Shortwave Radiation)的准确估算在气候变化研究和地表太阳能估算等领域具有重要作用。新一代静止气象卫星葵花-8(Himawari-8)具有高达10 min的对地观测能力,为DSSR近实时估算提供了新机遇。然而,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)对外公开的葵花-8辐射产品中,没有将其反演的云、气溶胶产品作为DSSR的输入参数,从而没有形成一整套的DSSR估算算法流程,缺乏产品输出的一致性。大气中的云、气溶胶是DSSR的重要影响因子,本文重点考虑云、气溶胶对太阳辐射的影响,基于大气辐射传输模式RSTAR构建了DSSR查找表,开发了DSSR的快速计算方法,进而将JAXA葵花-8二级云、气溶胶产品(光学厚度,粒子有效半径等)作为快速化计算方法的输入参量,计算得到了DSSR。通过与JAXA葵花-8二级DSSR产品(JAXA DSSR)对比,发现两者具有很好的空间一致性。为了进一步评价本文的DSSR计算精度,分别选取了陆地(Yonsei)和海洋(0n_165e)的观测数据验证了2016年4、7、10和12月本文计算的DSSR和同时期的JAXA DSSR产品,验证结果显示两者的DSSR在两个观测站点均具有非常高的相关性(全天空、晴空和云天条件下的相关系数R均大于0.88)。在两个站点云天条件下的验证结果中,考虑了云相态并在冰云模型中使用了非球形冰晶粒子(六棱柱)来计算DSSR,获得了比JAXA DSSR更小的偏差。本文提出的快速化计算方法能快速准确地计算DSSR,可为计算地表辐射收支等研究提供重要数据支撑。     

2015—2016年东北三省PM2.5的时空分布特征

基于2015—2016年东北三省36个主要城市PM2.5浓度数据以及同期大气氧化物数据,运用克里金插值法及相关性分析法,对PM2.5的时空分布特征及与其他大气氧化物的相关性进行分析.结果表明:2016年较2015年PM2.5浓度显著降低,下降了17.83％;PM2.5浓度由高到低的季节依次是冬季、秋季、春季和夏季,浓度分别为64.31、49.44、39.57、28.09μg·m-3;PM2.5月均浓度呈U形分布,最大值出现在11月,最小值出现在8月.分地区来看,PM2.5空间分布整体呈南高北低状态,黑龙江省的年均PM2.5浓度明显低于另外两省.PM2.5与CO、SO2、NO2浓度均为极显著正相关,表明CO、SO2、NO2对PM2.5浓度有显著影响.     

激光雷达数据的建筑物光伏潜力评估

针对如何规模化、定量化评估城市建筑物尺度光伏发电潜力,充分、有效利用太阳能资源,实现建筑物能源自给自足目标的问题,该文通过利用机载激光雷达数据,批量获取建筑物屋顶相关信息,借助三维立体模型确定太阳能板的安装区域,进行区域建筑物表面光伏发电潜力评估。以山东建筑大学校园内13栋建筑物屋顶为例,基于ArcGIS Pro提供的太阳辐射分析工具获取实验区域2016年逐月太阳辐射数据。实验结果显示,该区域年均太阳辐射强度为1 160.7kW·h/m2,通过实例分析验证了基于建筑物表面的光伏发电容量在建筑物能源供给中具有重要作用。同时,文章对实验区域建筑物光伏发电潜力月度容量进行分析,得出一年中的高峰时段为5—7月,而冬季的11月份到次年2月份是低谷期。文章利用机载激光雷达数据批量获取建筑物屋顶定量信息,对区域建筑物尺度光伏发电潜力评估做了初步的尝试及若干思考,实践证明该方法是引导太阳能资源开发利用的一种有效途径。     

多视线向InSAR形变场约束的改则地震滑动分布反演

利用3种不同视线向LOS(Line Of Sight)的ENVISAT ASAR数据进行干涉处理,提取多视线向(Multi-LOS)的同震形变场;结合同震形变场特征与震源机制解,构建了改则地震双断层破裂模型;利用四叉树采样后的多视线向同震形变场进行约束,通过梯度下降法(Steepest Descent Method,SDM)与Crust2.0地壳分层模型反演了改则地震的同震滑动分布特征。结果表明:反演的形变残差得到有效控制,基本介于0±10 cm之间;主震断层的滑动量主要位于断层面2—16 km深部,最大滑动量可达1.34 m,位于断层面6.4 km深处;余震断层滑动量主要位于断层面2—6 km深部,最大滑动量可达0.90 m,位于断层面3.52 km深处;主震断层与余震断层均以正断为主,但主震断层还具有一定的左旋走滑分量,而余震断层的左旋走滑不明显;当剪切模量μ取3.2×1010Pa时,反演获得的主震与余震地震矩M0分别为6.34×1018N·M与1.20×1018N·M,分别相当于矩震级MW6.47与MW5.98。     

Sentinel-2遥感图像的细小水体提取

基于卫星遥感的水体提取算法对面积较大的水体效果较好,应用于细小水体时受混合像元、异物同谱等因素影响,容易出现误判。Sentinel-2卫星多光谱遥感数据空间分辨率为10 m、20 m、60 m,双星时间分辨率5 d,时间和空间分辨率较高,因此本文采用了Sentinel-2绿光波段（560 nm）、红边波段（705 nm）、近红外波段（842 nm、865 nm）和短波红外波段（2190 nm）的遥感反射率,提出了一种植被红边水体指数算法RWI（Vegetation Red Edge based Water Index）。对比分析了植被、阴影、建筑物、混合像元、裸土、水体6种地物的归一化遥感反射率,从机理上解释了为什么RWI比其他水体指数具有更好的提取细小水体的效果。本文对比了常用的几种水体提取算法,包括改进的归一化差异水体指数MNDWI（Modified Normalized Difference Water Index）、多波段水体指数MBWI（Multi-Band Water Index）、自动水提取指数AWEI（Automated Water Extraction Index）,以人工目视解译的水体结果为准,对比以上几种算法得到的水体提取结果,得出RWI、MNDWI、MBWI、AWEI_sh、AWEI_nsh的面积提取差异分别为3.6%,4.2%,12.2%,8.8%,19.8%。从结果可以看出RWI算法精度最高。从影像提取结果来看,本文提出的RWI算法提取的水体边界效果更佳,而且能够一定程度上消除山体和建筑物阴影、云阴影以及混合像元的影响。同时,在2016-01—2018-12时间范围内筛选选取了共43景无云的Sentinel-2影像,利用本文提出的算法对雄安新区、神东矿区、永城矿区3个区域的细小水体分布开展了多时相分析。观察后发现每个时相的结果均十分良好,细小水体的边界区分度较高,基本没有错提、漏提,算法具有良好的适用性和稳定性。     

星载毫米波测云雷达资料的云特征分析

基于CloudSat卫星资料, 综合地基和天基遥感资料云特征反演算法, 开展了云分类和云相态识别方法研究, 并将所得结果分别与CloudSat数据处理中心(DPC)发布的云分类产品和CALIPSO星上载荷Lidar产品进行了比对分析和个例研讨。     

云模型图像分割系统的设计与分析

分析了基于云模型的图像分割方法,设计了图像分割软件系统,实现了云变换分割模块、云层次分割模块和二维云变换分割模块。     

基于ArcGIS的云GIS平台设计方案研究

当前云计算技术发展迅速,已不断融入GIS应用的开发建设中,通过构建云GIS平台来提供地理信息服务逐渐成为各级政府部门的共识。本文介绍了云GIS平台的建设内容,重点提出了基于ArcGIS建设云GIS平台的设计方案。     

云服务平台下的地理信息系统技术研究

云计算与云服务经过几十年的探索与发展,已逐渐进入实际应用阶段。本项目从云服务如何服务于地理信息系统的角度进行研究。本文介绍了项目的整体设计与内容,及当前云服务的发展现状,概述了Open Layers API所具有的几个优势和开源地理信息系统的建设过程。本文重点说明了在云服务平台上部署地理信息系统的工作流程和需要注意的几个问题。     

基于高维云模型和RBF神经网络的遥感影像不确定性分类方法

云模型是用自然语言值表示的某个定性概念与其定量表示之间的不确定性转换模型,RBF神经网络已经广泛应用于遥感影像分类。考虑到传统的RBF神经网络分类技术不能有效表达影像分类过程中存在的不确定性、难以自适应地确定隐含层神经元,本文提出了一个基于高维云模型和改进RBF神经网络的不确定性分类技术。利用高维正态云创建隐含层神经元,使RBF神经网络能充分表达影像分类过程中存在的不确定性。通过峰值法云变换和高维云算法自适应地确定最优隐含层神经元。通过基于概率的权值确定和频率阈值调整,进一步优化RBF神经网络的结构。实验表明,本文提出的方法有较高的分类精度,分类结果基本上与人眼目视解译一致。     

视景仿真中实体云的建模与渲染技术

在视景仿真中对云的建模和实时渲染是一项十分重要的工作.全面研究了视景仿真中3维实体云的建模与绘制技术,并根据视景仿真对云景仿真的需求,采用分形技术和粒子系统技术实现了一种既能获得良好的视觉效果,又能实时绘制的实体云建模与仿真技术.通过视点相关技术、层次细节技术、动态视点替用等技术大大提高了实体云仿真的实时性,使其在一般的微机平台上可以流畅运行.     

视景仿真中实体云的建模与渲染技术

在视景仿真中对云的建模和实时渲染是一项十分重要的工作。全面研究了视景仿真中3维实体云的建模与绘制技术,并根据视景仿真对云景仿真的需求,采用分形技术和粒子系统技术实现了一种既能获得良好的视觉效果,又能实时绘制的实体云建模与仿真技术。通过视点相关技术、层次细节技术、动态视点替用等技术大大提高了实体云仿真的实时性,使其在一般的微机平台上可以流畅运行。     

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.     

基于密集匹配点云的DEM生产可行性研究

无人机倾斜摄影直接生产的成果通常包括三维模型、TDOM、DSM等,然而规划设计通常不能直接利用倾斜数据输出的DEM,需要辅以人工编辑。作为倾斜摄影影像处理的过程成果,密集匹配点云未得到充分利用。其与激光雷达点云具备相似的结构,且点云密度可自由选择,在不考虑数据量的情况下,密集匹配点云的点密度可数倍于激光雷达点云。此外,密集匹配点云无需单独赋色,即具有纹理信息, 对人工目视编辑自动分类后的地面点具有一定的辅助作用。本文对比分析了同一测区的密集匹配点云与激光雷达点云,验证了密集匹配点云用于房屋建筑区及稀疏林区地面点滤波并生产DEM的可行性。     

基于Open Inventor的海量点云交互式管理

针对三维激光扫描点云数据量庞大、管理复杂等不足,结合海量点云数据的特点,采用面向对象和交互式的三维图形库Open Inventor作为开发工具,实现对海量点云的三维动态展示以及法向量和空间坐标的交互式提取等功能。