基于DeepLabv3+与GF-2高分辨率影像的露天煤矿区土地利用分类

遥感与深度学习为及时掌握露天煤矿区土地利用情况提供了高效率的技术手段。基于国产高分二号(GF-2)卫星高分辨率遥感影像,利用深度学习DeepLabv3+模型实现露天煤矿区土地利用识别,并与U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法进行对比。首先,制作高分辨率影像样本数据,通过敏感性测试确定适合研究区露天煤矿场景的样本最佳裁剪尺寸和方式;然后,训练深度神经网络DeepLabv3+模型,进行土地利用识别实验;最后,比较不同方法的识别结果。结果表明:研究区露天煤矿场景下的样本最佳裁剪尺寸为512像素×512像素,最佳裁剪方式为随机裁剪。采用的DeepLabv3+模型对露天煤矿区土地利用识别的总体精度、Kappa系数分别为80.10%、0.73,均优于U-Net、FCN、随机森林、支持向量机、最大似然法等方法的识别精度。DeepLabv3+模型的识别速度与上述5种方法保持在同一数量级,验证了DeepLabv3+模型和GF-2卫星影像在露天煤矿区土地利用识别中的可行性,对露天煤矿区生态环境监测与修复规划具有重要意义。      

基于GRACE的黄河流域陆地水储量时空变化研究

黄河流域是我国目前主要的煤炭经济可采量和产能聚集地。了解和掌握黄河流域水资源及其变化不仅是推进黄河流域水资源节约集约利用的前提,更是开展黄河流域煤炭矿区生态保护与高质量发展的基础。相较于传统地面水资源监测手段受限于监测点分布和数目的影响,GRACE重力卫星为中长尺度陆地水储量时空变化研究提供一种新的途径。利用GRACE重力卫星数据,开展2002年4月到2017年6月黄河流域水储量的时空变化规律研究。利用纬圈长度加权平均,计算黄河上中下游水储量变化均值,发现黄河不同流段表现不同的变化趋势,且反映出2003年黄河流域水资源变化受到洪水等因素影响。进一步通过箱形图分析黄河流域上中下游水储量的月平均变化规律,反映出该流域“冬干春旱,夏秋多雨”的气候特点与水储量变化的密切关系。采用时间序列分解方法分析整个黄河流域水储量变化的趋势、年周期及半年周期等特征。结果表明,黄河流域水储量变化存在随经度由西向东递减趋势越来越明显的现象,其中黄河上游源头附近区域的水储量变化呈微弱的增长趋势;黄河流域水储量变化年周期和半年周期振幅存在明显区域差异,这与高山融雪、降水量的季节性差别及区域气候环境密切相关。了解和掌握上述黄河流域水储量时空变化,可为流域矿区的生态保护与可持续发展提供基础数据与参考。      

基于多源数据的锡林浩特矿区资源环境承载力评价

煤炭资源的开采和消耗给矿区环境和人口带来一定程度的影响,面对这一资源环境问题,我国大力提倡建设绿色矿山,要求矿山发展必须在资源环境可承载的能力之内。综合利用Landsat 8、GF-2等多源遥感数据和社会经济统计数据,采用层次分析法从承载本底和承载状态2方面构建资源环境承载力评价指标体系,其中承载本底采用资源可利用量占比表示,承载状态选用煤矿经济占比指数、煤矿就业指数、采矿破坏指数和废物排放强度以及起调节作用的开发限制性指数5个指标,经过公式计算和对比,对内蒙古锡林浩特矿区的资源环境承载力进行评价, 并针对承载力大小对矿区提出适当的对策和建议。结果表明:锡林浩特矿区胜利一号矿和东二矿的承载力等级均为“中” ,西二矿的承载力等级为“小”。2016年内蒙古锡林浩特市矿区的资源环境承载状况处于中等偏下水平,需要在开采的同时加大修复力度,促进经济和环境的同步发展。研究结果对矿区环境的修复与治理具有指导意义,同时也为小尺度矿区的资源环境承载力评价提供了重要参考方法。      

基于FM-UNet++和高分二号卫星影像的露天矿区范围变化检测

利用遥感和深度学习技术实现露天矿区土地利用变化信息的自动提取对于矿区开采监测、生态环境保护具有重要意义。针对复杂异质矿区场景下土地利用类型的变化,构建新型深度学习模型FM-UNet++,利用高分二号(GF-2)卫星影像实现露天矿区的自动变化检测。首先,通过资料调查和目视解译制作露天矿区变化检测数据集,通过数据增强对其进行扩充;其次,通过在UNet++模型中引入特征增强坐标注意力机制FECA(Feature-enhanced Coordinate Attention)和Mish激活函数构建面向露天矿区变化检测的FM-UNet++模型;最后,训练FM-UNet++及7种对比模型进行露天矿区变化检测实验,并比较不同深度学习模型的检测结果。结果表明：特征增强坐标注意力机制FECA和Mish激活函数均提升了UNet++模型的露天矿区变化检测性能。FM-UNet++模型对露天矿区变化检测的精确率(Precision)、召回率(Recall)、F1-Score和交并比(IoU)值分别达到95.6%、89.2%、92.3%和85.7%,相较于FCN、PSPNet、Deeplabv3+、LANet、UN...     

面向测绘新工科人才培养的体验式教学模式设计与实践

测绘学从早期专注于测量和制图,到当前已发展为广泛服务于国民经济各行各业。在我国工程教育转向新工科建设阶段,传统教学模式已无法满足测绘新工科人才的培养要求。本文设计了面向测绘新工科人才培养,以传授客观知识为核心,重塑教师、学生、知识的活动内容和形式,形成贯穿教师设计、学生体验、师生互动的5阶段体验式教学模式。将该教学模式应用于笔者所在院校测绘工程专业课程教学中,并以概念型、规律型、关系型、综合应用型4类知识点开展教学实践。实践表明,该教学模式有助于学生深刻理解知识与提升能力,是一种具有推广价值的教学模式。     

淮阴市淮海广场人防工程施工测量

淮阴市淮海广场人防工程是重要的地下建筑工程,地处交通要道,占地面积交大,形状不规则,深基坑开挖和不良的地质条件将对周边高层建筑产生一定影响。为保证工程的质量和施工安全,根据具体情况,采取合理方法进行工程的施工测量与变形观测是非常必要的。本文就该工程中的施工测量与变形观测问题谈一些做法和体会。     

资源型城市长时间序列土壤含水量变化分析——以锡林浩特市为例

大规模的煤炭开采活动将对生态环境产生扰动,而土壤含水量是受扰动的生态参数之一,且具有重要意义。现有的土壤含水量产品分辨率较低,不适用于区域尺度的研究,而高精度的微波反演由于数据的局限性无法进行长时间序列的研究。本文以我国的重要产煤基地锡林浩特市为研究区,以2004—2020年的AMSR-E与AMSR-2土壤含水量产品及同期的Landsat遥感影像为主要数据源,采用随机森林方法对AMSR-E/2土壤含水量产品进行降尺度处理,通过标准差椭圆等方法对研究区土壤含水量的变化特征进行分析。结果表明：①被动微波土壤含水量降尺度方法可实现对资源型城市的土壤含水量进行长时间序列、高空间分辨率的监测;②无论在矿区还是非矿区,降水均是影响土壤含水量变化的主导因素;③研究区土壤含水量的整体分布在空间上由西北向东南呈现逐渐升高的变化特征,且此分布格局在长时间尺度上保持稳定;④煤炭开采活动对土壤含水量产生扰动,且不同开采阶段的影响具有不同特征。研究结果可为资源型城市生态环境的评价与保护提供科学依据。