海洋地理信息系统理论基础及其关键技术研究

海洋地理信息系统(MGIS)具有时空处理的强大能力,并在应用上具有潜在优势.以提取海洋现象特征为例,对其在海洋科学中的位置和作用进行了剖析,进而比较分析了MGIS不同于陆地地理信息系统的特殊理论技术的需求,从而定义其功能体系结构.结合所构建的MGIS,详细阐述在本系统创建中主要的理论技术关键,由此展示MGIS对我国海洋调查、研究、资源开发和保护以及国防建设等工作具有的重要意义.     

面向遥感目标识别耦合GA与SVM的特征优选方法

提出了GA-SVM耦合用于高分遥感目标识别的特征优选方法,将GA中的特征降维和适应度函数构建与SVM中的特征空间映射、样本训练以及分类结果在内容上耦合,利用SVM的识别结果指导GA的进化方向。同时,为减小未成熟收敛风险,对传统GA做了改进。实验表明,该方法在高分遥感影像目标识别中效果较好。     

青藏高原湖泊古今变化的遥感分析—以达则错为例

青藏高原湖泊受人类活动干扰较少,主要受气候变化导致的冰川融化和蒸发的影响,是气候变化直观敏感的反映区。因此,研究青藏高原湖泊变化对区域以至全球气候、环境变化的研究具有深远意义。本文在遥感影像的基础上发展了综合指数计算与空间分异的现存湖迭代提取方法,对影像数据上的湖泊进行动态监测;并结合DEM数据发展了半自动化的古岸线提取方法,进而分析古湖泊的变化,二者相结合直观全面地反映出了青藏高原湖泊的古今变化情况。并以达则错湖为例进行提取,分析了其近25年以来以及大湖期以来的缩减情况     

基于特征压缩激活Unet网络的建筑物提取

自动提取城市建筑物对城市规划、防灾避险等行业应用具有重要意义,当前利用高空间分辨率遥感影像进行建筑物提取的卷积神经网络在网络结构和损失函数上都存在提升的空间。本研究提出一种卷积神经网络SE-Unet,以U-Net网络结构为基础,在编码器内使用特征压缩激活模块增加网络特征学习能力,在解码器中复用编码器中相应尺度的特征实现空间信息的恢复;并使用dice和交叉熵函数复合的损失函数进行训练,减轻了建筑物提取任务中的样本不平衡问题。实验采用了Massachusetts建筑物数据集,和SegNet、LinkNet、U-Net等模型进行对比,实验中SE-Unet在准确度、召回率、F1分数和总体精度 4项精度指标中表现最优,分别达到0.8704、0.8496、0.8599、0.9472,在测试影像中对大小各异和形状不规则的建筑物具有更好的识别效果。     

遥感信息图谱计算的理论方法研究

遥感应用的本质是投入专业知识从对地观测影像中提炼专题信息,并以之服务于各类分析与决策的过程。其中,信息计算是整个遥感应用服务技术链的基底。本文在传承地学信息图谱理论的基础上,提出了遥感"图-谱"信息耦合的空间认知理论,构建了"像元-基元-目标-格局"为一体的遥感信息图谱计算的理论方法体系,将其分为"像元级"和"对象级"两个层次,并阐述了高性能计算环境支持下,遥感信息图谱计算平台的设计开发思路及目前研发进展,总结了遥感信息图谱计算的发展趋势和重点研究问题。     

试论地学信息图谱思想的内涵与传承

地学信息图谱是陈述彭先生倡导的重要理论探索领域。本文根据先生的相关文献和论述,探讨了地学信息图谱思想的内涵,认为图谱是许多领域都采用的表达和分析的方法论,地学图谱是针对地学领域地学现象和过程的图谱,地学信息图谱则强调在地理信息系统支持下,通过定量地学信息（地学数据库）和地理计算实现的地学图谱,以期通过运用地学图形语言进行地理时空表达与分析,用于描述人与自然和谐相处的规律,反演它的过去,评估它的现状乃至预测它的未来。地学信息图谱思想的提出与陈述彭先生的职业生涯密切相关。他青年时期的坚实地理学基础,中年时期将综合地理和地图设计紧密结合的实践,晚年时期对遥感与地理信息系统的引领,促使他集一生在地理科学研究中的丰富理论、方法、技术成果积淀,开辟了这一探索性的地学研究新领域。地学信息图谱是陈述彭先生留给后来者的科学问题。为此,作者根据新近相关领域的研究进展,提出了未来可能的研究方向：全息地图的发展是地学信息图谱表达的重要基础,并有助于进一步发现新的地学现象和新的地学规律。遥感对地表信息的“谱”探知要以地理学“图”分析思想为支撑,它将最终回归于对复杂地表分布与内在发生机理等地理学核心问题的回答。地学信息图谱的认知以人地关系为中心,以实现从客观地理空间到虚拟空间的人地关系新认知构建一套认知理论。地学信息图谱的目标是辅助发现与利用新的地学知识,为实现自动化、智能化的地理知识图谱奠定理论与方法基础。     

新疆博斯腾流域湿地遥感监测及时空变化过程

博斯腾流域是新疆最大的湖泊湿地分布区。湿地作为干旱区的一种特殊景观类型,在流域生态环境和水循环中发挥了重要的作用,其产生和消失、扩大和萎缩对区域生态环境将产生重要的影响。以Landsat系列数据为主要数据源,完成了博斯腾流域的3期遥感制图(1990、2000、2010年),分析了博斯腾流域湿地分布现状,探讨了区域湿地的时空变化过程和动态变化特征。结果表明:新疆博斯腾流域的湿地面积总体上一直在萎缩,1990-2010年总面积减少了16.24%;但是减少趋势相对变缓,且不同类型的湿地变化过程有所不同。其中:1990-2000年河流湿地和湖泊湿地表现为增加趋势,芦苇沼泽湿地表现为减少趋势;2000-2010年河流湿地、芦苇沼泽和湖泊湿地面积都表现为萎缩。在变化动态特征上,流域河流、湖泊湿地最近20a呈现倒"V"型波动,而芦苇沼泽湿地则持续下降。通过湿地变化与区域生态环境因子耦合分析表明,在近期内人类活动是造成区域湿地萎缩的主要因素。     

DEM 辅助下的河道细小线性水体自适应迭代提取

提出了一种河道细小线性水体自动识别方法。该方法综合应用了空间知识、光谱计算和全局--局部迭代模型算法。首先,利用全球30米ASTER DEM数据,生成流域的水系分布矢量图;然后,以DEM水系分布图作为先验知识,通过空间分析形成信息提取目标区,为后续信息提取提供了目标靶区;再次,通过水体光谱指数计算和NDWI全局阈值分割,得到靶区水体分布的初步信息;最后,在水体指数全域分割的基础上,通过局部水体指数物理特征分析、自适应阈值选择和迭代计算,实现局部河道水体精确提取。试验采用ETM+数据对伊犁河上游的支流河道进行信息提取,结果表明该方法能够快速准确地完成大流域范围内的河道水系制图,并能够最大程度地降低细小河道水体识别中背景光谱信息混杂的干扰,提高了遥感信息提取的针对性和计算的效率。     

多特征融入的自适应遥感影像多尺度分割

针对现有遥感影像分割未充分利用丰富的地物属性信息,且分割模型采用全局固定参数未考虑特征维度空间的局部统计特性的局限,提出了一种多特征融入的自适应遥感影像多尺度分割方法.实验表明,本方法能有效利用基元的多维特征和特征维度空间局部统计信息,得到更合理的影像分割结果.     

基于中间件技术的网格GIS体系结构

在网格计算技术和空间信息网格 (SIG)架构下 ,本文提出基于中间件技术的网格 GIS的体系结构 ,探索其将空间数据、分析软件和计算环境作为共享资源的新一代 GIS的组织体系与运行模式.