连续变量的自适应局部空间同位模式挖掘算法

目前,局部空间同位模式挖掘方法存在需要预设定邻域范围、挖掘的结果无统计显著性意义而难以对结论进行科学地判定等问题,如当前常用的\begin{array}{c}K\end{array}近邻方法难以确定合适的搜索圆半径,而固定距离法由于空间数据集的多尺度特性,距离阈值的设定对结果的影响较大。因此,针对连续变量的空间采样点数据集,本文提出了一种自适应局部空间同位模式挖掘算法。首先,定义了连续变量的空间同位模式兴趣度函数、模式指示器函数及Voronoi邻域,并通过构建Voronoi邻域矩阵避免了预设定邻域阈值的问题,最后采用\begin{array}{c}{G_i}^{*}\end{array}统计量进行局部空间同位模式及其区域的发现,使挖掘的结果具有统计显著性意义,进而帮助专家对挖掘结果做出更科学的判定。通过使用真实的连接了烟草适应性评价结果的耕地地力样点调查数据和水污染数据,对开发的算法进行测试。实验结果表明,算法无需预设邻域范围,可查找同区域内的不同空间同位模式。实验所发现的局部空间同位模式发现了实验数据研究区域存在的特有现象,对耕地地力调查工作具有实际的指导作用。     

高分辨率影像分割的分形网络演化改进方法

分形网络演化是针对高分辨遥感影像的高精度分割方法。它是以像元自下而上进行地物域合并,直至满足区域对象间异质性值大于预设阈值,停止区域合并得到最终分割结果。当对大数据量遥感影像进行分割时,形成初始区域对象的速度较慢,并且数量较多,导致分割时间长,有待在整体分割效率上进一步提高。一种有效的改进措施是采用某种分割方法,快速生成初始区域对象,然后再以初始分割结果区域对象进行区域合并。本文提出一种自动种子点的并行区域生长分割方法,用于快速生成初始区域对象;提出均匀数据划分的并行区域生长策略及消除数据划分线两侧的区域对象方法;采用OpenMP并行技术实现并行区域生长过程。分割效果对比和效率分析结果表明,本文提出的初始分割方法效率较高,并且分割结果可重现,从可信度、通用性角度来看,具有较高的实用价值。     

基于时序影像的农业活动因子提取与闽西耕地SOC数字制图

人类活动对表层耕地土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）影响强烈,但目前大范围复杂地貌地形区的耕地SOC数字制图对人为因素的空间刻画不足。本文以福建省西部耕地为研究对象,基于Sentinel-2/MSI时间序列数据提取轮作模式分类信息（Crop Rotation, CR）,以及可反映轮作模式信息的植被特征变换变量（Harmonic Analysis of Time Series, HANTS）,分别作为农业活动定性和定量因子,将常规气候和地形因子作为自然环境因子,并对不同类型环境变量进行组合（气候+地形、气候+地形+轮作模式、气候+地形+HANTS变量、气候+地形+轮作模式+HANTS变量）。基于随机森林模型（Random Forest, RF）对不同环境变量组合驱动的耕地表层SOC空间预测精度进行对比分析,探索以轮作模式为例的农业活动因子提高耕地表层SOC数字制图精度的可能性。结果表明,同时加入两种农业活动因子的RF模型表现最佳,其模型预测精度相较于纯自然环境变量驱动的模型有明显提高（R²提高了89.47%,RMSE和MAE分别下降了10.66%和12.05%）。轮作模式类型（CR）和HANTS变量两种农业活动因子均被保留参与建模,尤其是轮作模式类型显著影响耕地SOC,在最佳模型的环境变量重要性中排序第四。由此可见,轮作模式相关农业活动因子可有效提高耕地SOC空间预测精度。在所有RF模型中,年降水量（Annual Rainfall, Rainfall）的重要性排名都是第一位。通过最佳模型反演得出该区耕地土壤有机碳均值为18.22±2.99 g/kg,范围为8.25~30.69 g/kg,双季稻和烟稻种植区域SOC含量高于稻菜种植区域。研究结果为复杂地貌地形区耕地土壤有机碳协同变量的更新提供了新的思路。     

基于Landsat8数据的2种海表温度反演单窗算法对比——以红沿河核电基地海域为例

以辽宁省红沿河核电站附近海域为研究区,对单窗算法用于Landsat8 TIRS数据反演沿海海表温度(sea surface temperature,SST)的适用性进行比较分析。首先,基于大气廓线数据(thermodynamic initial guess retrieval,TIGR),针对Landsat8 TIRS第10波段修订QKB算法系数;然后,从星地同步验证和参数敏感性2方面对辐射传输模型(radiation transfer model,RTM)和QKB算法进行对比分析。结果表明,结合美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)大气参数实现的RTM算法精度较QKB算法略高;对于QKB算法,基于NCEP廓线数据模拟的大气透过率比经验方程估算的值更具优势;RTM算法对大气透过率敏感性相对较高,且明显高于QKB算法;而QKB算法对大气平均作用温度的敏感性较高;RTM算法对大气透过率、大气上行辐射以及QKB算法对大气透过率、大气平均作用温度的敏感性均随着水汽含量的增加而增大。     

图层级矢量地图裁剪计算模式与算法策略

矢量地图裁剪是商业GIS软件平台重要的基础功能之一。而各种商业GIS平台的矢量地图裁剪效率存在较大差异,其中,ArcGIS效率较高。本文提出了一种矢量地图裁剪计算模式:首先,筛选与裁剪要素外接矩形框(MBR)相交或者包含于该矩形框内的被裁剪要素;然后,对筛选出的被裁剪要素构造四叉树索引,根据被裁剪要素的类型采用不同的计算模式完成裁剪;最后,采用线程池技术实现并行高效的裁剪计算过程。实验结果表明,本文提出的方法在矢量地图裁剪方面与ArcGIS 10平台的效率相当。