东北黑土区侵蚀沟遥感影像特征提取与识别

东北黑土区是中国重要的粮食生产区,而长期的开垦造成了严重的水土流失现象,坡耕地表面出现大量的侵蚀沟。侵蚀沟的识别是土壤侵蚀监测的重要手段之一,目前遥感技术在侵蚀沟的识别中应用广泛,但自动化程度不高。针对特定地物影像的识别,如何选取最能够有效描述该地物的特征是解决问题的关键。本文构建了耕地和侵蚀沟遥感影像的训练样本集,基于样本集分别提取了由光谱特征和纹理特征组成的浅层特征、SIFT特征经编码后得到的中层特征,以及利用卷积神经网络提取的深层特征;再基于不同层次的特征选用合适的分类器对遥感影像进行分类,识别出含有侵蚀沟的遥感影像,形成了一套针对侵蚀沟的特征提取与识别方法,为东北黑土区的耕地保护提供有力支持。测试结果表明:基于中层特征的识别精度最高,为98.5%,但该特征需要人工设计,自动化程度有限;而利用卷积神经网络可自动提取深层特征,其识别精度达到了95.5%,同时大大提高了自动化程度,满足侵蚀沟影像的识别的需求。     

长江上游小流域土壤侵蚀动态模拟与分析

以长江上游甘肃省尚沟流域为研究区,在遥感影像和GIS空间分析技术支撑下,根据USLE因子算法生成各因子栅格图,借助地图代数运算,估算了尚沟流域1998年和2004年的土壤侵蚀量,并对2004年土壤侵蚀与其环境背景因子进行叠加和空间统计分析。在此基础上,构建了与GIS软件平台集成的地理元胞自动机,模拟了该流域2004年、2010年和2020年土壤侵蚀空间演化情形。结果表明:研究区平均侵蚀量从1998年的6598.1t/km2下降到2004年的5923.3t/km2,侵蚀面积净减少172.3hm2,输沙量减少9.15×104t;1300～1400m的海拔高程带、25～35°坡度带、南坡和旱耕地是发生水土流失的主要区域;经模拟,2010年总侵蚀面积为93.49km2,侵蚀总量73.15×104t,侵蚀模数为5126t/km2,土壤侵蚀状况总体上将有所减缓。     

基于高分七号影像自动提取东北黑土区侵蚀沟的方法

东北黑土区沟蚀严重且分布面积广,目前对其进行监测大多基于目视解译,自动化程度低,急需一种快速提取方法。本文选取沟蚀严重的黑龙江省宾县马蛇子河流域,基于高分七号影像,以目视解译结果为参照,比较流向边缘检测、机器学习、深度学习3种方法自动提取侵蚀沟的精度。结果表明：(1)流向边缘检测方法依赖高精度地形数据,高分七号立体像对生成的地形数据垂直精度低,侵蚀沟整体提取精度仅为6.7%,无法用于切沟和浅沟的自动提取;(2)机器学习方法需要人为设置分割参数并设计分类特征,自动化程度较低,侵蚀沟整体提取精度可达50.7%,对切沟识别精度可达83.1%,但对浅沟识别精度仅为9.2%;(3)深度学习方法采用端对端的模式,无须人为设计特征提取器,自动化程度高,整体提取精度可达60.8%,对切沟识别精度可达68.1%,对浅沟识别精度可达69.7%。     

元胞大小选择对坡面细沟侵蚀过程CA模拟的影响

在已建立的黄土坡面细沟侵蚀CA模型基础上,侧重研究不同元胞大小对坡面细沟发育过程和细沟特征参数的影响。通过累积径流量和累积侵蚀量的Nash-Sutcliffe系数Ens和误差系数Re,分析元胞大小对CA模型有效性的影响。当保持模型其他参数和运行时间都不变时,元胞尺寸增大,细沟发育过程加速,细沟平均沟宽变宽,沟长变长,坡面径流和产沙的趋势提前,同时累积径流量减小,累积侵蚀量增加;当元胞尺寸变小时则相反。由于CA模型的流速是由元胞边长和时间步长的比值来决定的,所以只有其与实验坡面流速接近时才能提高模型的有效性。     

基于GIS与RUSLE的土壤侵蚀量时空变化分析

基于修正的土壤流失方程(RUSLE),运用RS和GIS技术对葫芦岛市的土壤侵蚀状况进行分析。结果表明,葫芦岛市年均土壤侵蚀量17 867 598.32 t,年均土壤侵蚀模数为16.13 t/(hm2×a),属于轻度侵蚀。葫芦岛市中度侵蚀以上的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的11.31%,土壤侵蚀模数占总侵蚀量的40.17%。中度侵蚀以下的土壤侵蚀面积占总侵蚀面积的88.96%,土壤侵蚀量占总侵蚀量的59.83%,研究区土壤侵蚀空间差异性大。分析土壤侵蚀与坡度和土地利用之间的关系表明,6°~25°为研究区主要侵蚀坡度段,裸土地、旱地、林地和草地是研究区土壤侵蚀的主要发生区,葫芦岛市应将其列为水土保持重点治理对象,采取有效措施,改善土壤侵蚀现状。     

基于无人机影像的废石场附近土壤侵蚀研究

废石场附近的土坡结构松散,经过雨水冲刷形成侵蚀沟,造成水土流失,存在一定的安全隐患。传统的侵蚀沟监测采用传感器法、人工监测法等,这些方法费时费力,监测成本高。本文针对上述问题,利用无人机作为地理信息数据采集工具,快速获取监测区域影像,制作监测区域地形图,对地理信息数据进行人工判读结合地表平面曲率判断,定量提取侵蚀沟的土方量,最终利用土壤侵蚀模型解决废石场附近土坡侵蚀监测评价难题,这种方法对同类别土壤侵蚀监测项目具有一定的借鉴作用。     

砒砂岩区沟边线变迁遥感调查及影响因素分析

纳林川布尔洞流域位于黄河中游砒砂岩分布区,由于砒砂岩抗侵蚀能力差,而且当地夏季降雨集中,导致砒砂岩发生严重的水土流失,侵蚀沟边线持续不断地后退.本文运用高分辨遥感及GIS方法对当地砒砂岩侵蚀沟边线的蚀退距离进行了计算,并对蚀退影响因素进行了综合分析.     

陕北黄土丘陵地区土壤侵蚀强度遥感分析方法探讨

在地形破碎的黄土丘陵地区,利用航空遥感图像分析沟谷密度、沟谷发育阶段、地貌形态及其与土壤侵蚀强度之间的相关性,收到了良好的效果。研究表明,包括切沟在内的黄土丘陵区的沟谷密度值可高达20 km/km~2以上;黄土冲沟的发育阶段不同,其侵蚀强度也相应变化;切沟发育最活跃和最密集的地段,其侵蚀强度也最大。根据土壤侵蚀总量与侵蚀强度之间的相关,建立了土壤侵蚀模型,并利用遥感图像划分了土壤侵蚀综合类型,从而可用多元回归分析方法求算各侵蚀类型的侵蚀强度,为预测区域侵蚀总量开辟了新的技术途径。     

地面3维激光技术在水土保持监测中的应用

在水电站建设工程中,需要对水土保持进行监测,本文提出了一种新的侵蚀沟监测方案,实践证明它比传统的监测结果更准确,更真实,可以很直观地反映出侵蚀沟的形态,实现3维建模。同时,在安全方面真正实现了非接触式测量,大大减少了外业工作量,降低了外业危险性。     

植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描监测与沟蚀量估算

针对传统沟蚀监测手段劳作强度大,且数据采集的完整性、代表性受切沟复杂地形制约等问题,提出了一种针对植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）监测方法,形成了一套数据处理与侵蚀量计算技术流程。以河北省官厅水库东岸某大型切沟为例,利用高精度TLS进行两年3期野外监测与点云数据分析。通过点云配准、滤波、重采样及曲面拟合等预处理,生成不同采样分辨率下3期切沟表面模型,并提取地形信息;采用杨赤中滤波推估法计算并比较不同点云重采样分辨率下的沟蚀量。结果表明:（1）当点云重采样分辨率与切沟表面凹凸微结构暨石块粒径（2~6cm）接近时,沟蚀量估算值趋于稳定、结果可靠;（2）经侵蚀作用,切沟外壁表面高程整体降低2~20 cm;（3）切沟内壁侵蚀量不均衡,坡度较大处侵蚀最为显著。     

基于Android的WebGIS地理定位服务

Android平台上基于位置的服务(LBS)大都是本地应用程序,难以适应WebGIS的新需求,而且传统定位技术需要复杂的脚本来解析设备地理信息数据,以实现移动设备的定位追踪功能,这无疑加重了开发人员的负担。利用最新的互联网HTML5 Geolocation定位技术,调用Arcserver地图服务,并在Android平台的基于位置感知Web应用程序中实现了实时跟踪和快速准确地理定位。     

基于独立分量分析的高光谱影像小目标提取研究

借助快速独立分量分析(FICA)将高维数据中隐藏的目标信息集中投影到低维特征影像中,然后以峰度为特征度量指标选择特征影像,最后用以偏斜为指标的直方图分割方法提取小目标。实验证明,此算法精度较高,适用于对高光谱影像中的小目标进行提取。     

基于GIS的盐城市区域发展时空特征研究

以江苏省盐城市为例,获取了1975年、1990年、2000年、2004年、2006年和2010年6个年份的土地利用分类数据,研究了盐城市区域发展的时空变化。选取LISA指数用于捕捉局部空间聚类特征,探索时段内的发展集群区域;同时利用Getis指数捕捉集群区域内的发展峰值,展示发展冷点地区和热点地区。研究结果表明,发展聚类在空间上呈现散点式分布,分布较为明显,且随时间推移范围逐步扩大;热点分布区仍然呈现以县市中心城区为主的格局,且该时段内逐渐由内陆向沿海发展;冷点区则呈现明显的减少趋势,北部及部分沿海区域正逐步转换为热点区。     

地图数据网络分发中数据加密技术的研究

本文详细论述了数据加密算法的基本概念、分类和几种经典算法的原理与实现，重点分析了对称加密算法中的DES、AES和非对称加密算法中的RSA加密算法，在综合比较几种加密算法的基础上，结合实际应用，提出了一种新的加密算法——散列组合加密算法，既满足了数据加密安全性的要求，也满足了加密效率的要求。     

基于 CORS 的潮州城市地籍测量技术研究

以地籍测量中的控制测量方法为研究对象,探讨了地籍测量中常用的4种控制测量方法的优缺点及应用精度差异,结合潮州地籍测量工程案例,重点探讨了基于潮州CORS的地籍测量技术。     

配电网GIS中的拓扑分析研究

配电网络拓扑分析是配电管理系统高级应用软件的重要组成部分,其研究具有重要的理论和应用价值。本文就所开发的配电网G IS项目中,提出了基于图论的一种在G IS上构建配电网拓扑模型的算法并给出了其数据结构,将影响配电网拓扑结构的开关、T接点看作节点,将配电变压器和馈线段看作边,利用从属关系反映他们间的连接关系。这种算法节省了拓扑分析的计算时间,适合实时应用。最后,以电源点回溯的实现算法来说明拓扑分析方法的具体应用。经过实际应用表明,基于G IS的配电网拓扑分析方法具有很大的实用性和推广价值。     

基于kernel分析方法的河南省城镇密集区研究

基于kernel城镇集聚区密度的计算方法,借助于ArcGIS软件的计算和空间分析功能,分析河南省城镇密集区的历史演变和空间变化,进一步探讨河南省城镇密集区和中原城市群的关系。     

地理信息系统中动态分段技术的研究

动态分段是一种新的线性特征的动态分析、显示和绘图技术。本文结合ＧＩＳ在公路信息管理领域的应用，论述了动态分段技术产生的根源，动态分段数据库的特点及实现动态分段的算法。以空间数据库和属性数据库的双向查询为例，说明了动态分段技术的具体应用，它的有关算法及命令格式。     

基于GIS的土地利用规划公众参与研究

在介绍公众参与在土地利用规划中的地位、作用、方式的基础上,提出将GIS应用于土地利用规划公众参与,提出了GIS辅助土地利用规划公众参与的主要功能,对照国内外GIS应用探讨了GIS辅助土地利用规划公众参与的模式,结合土地利用规划各阶段公众参与的特点提出的GIS辅助土地利用规划公众参与的框架。     

增强现实系统中虚拟与现实信息空间视觉匹配的算法研究

本文在对相机成像原理研究的基础上,通过一台数码相机从不同方向拍摄的两幅或两幅以上二维图像,实现实际空间坐标和数码相机像平面坐标的透视变换,建立现实空间坐标系与像素坐标系之间的变换关系,并推导出通过相机校准来确定相机参数的数学过程。通过这个算法可以解决虚实的视觉匹配问题,为增强现实系统提供基本支持。最后还通过实验验证算法的正确性。