A Comparative Analysis of Areal Interpolation Methods

Over the years many approaches to areal interpolation have been developed and utilized. They range from the simple 2-D areal weighing method which uses only the spatial Z variable being processed, to more sophisticated approaches which use auxiliary variable(s) to provide more specificity to the results. In the research reported here, four promising approaches are implemented and comparatively tested. These approaches have widely varying conceptual foundations, and different auxiliary variables, if used. The areal weighing reflects many earlier methods which assumes uniform distributions of the spatial Z variable, and does not use any auxiliary variable. Tobler's pycnophylactic method uses a volumetric preservation approach, which assumes spatial Z variable is heterogeneously distributed, but does not use any auxiliary variable. The traditional dasymetric method of Wright is used with remote sensing spectral data of land use. Xie's road network hierarchically weighted interpolation uses the road network as the auxiliary variable, and assumes that population density is related to the class of the road, and to the density of the road network. The research design implemented here uses Census population distributions at different levels in the hierarchy as the source and target variables analyzed. The source zone population is taken at the Census Tract level, and the target zones are specified at the Census Block Group level in the hierarchy. The first two tests use only the Census population Z data, and no auxiliary variables, whereas the next uses remotely sensed land use data as the auxiliary data variable, and the fourth test utilizes the road network hierarchy as the auxiliary variable. The paper reports on the findings from these tests, and then interprets them in a spatial setting in terms of accuracy and effectiveness. This research points to the network method as the most accurate of the areal interpolation methods tested in this research.     

人口统计数据的空间分布化研究

分析了传统的人口空间分布密度衰减函数－指数型和Gauss型，指出了其应用的局限性，对于有两个中心以上的城市，提出了将人口统计数据空间分布化的思路和方法。     

遥感数据空间尺度分级模型与基本比例尺关系

多源遥感数据综合应用是遥感发展的必然趋势,统一的遥感数据空间尺度分级模型是多源数据集成与综合应用的基础。虽然已有多种空间尺度分级模型,但很多主流模型并非出于分尺度综合应用目的,缺乏客观的比较和评价。国家基本比例尺系统作为经过论证、中国应用面最广泛、接受度最高的一种尺度分级系统,是以应用为导向的遥感数据空间尺度分级模型的最优参照系。从不同视觉精度下国家基本比例尺对图像空间分辨率的需求出发,比较各空间尺度分级模型的层级分辨率与需求分辨率的匹配情况,包括OGC Well Known Scale Set的Global CRS84Pixel和Google Maps Compatible,以及NASA World Wind、Google Map、百度地图、天地图等软件平台采用的层级格网系统,以及"五层十五级"遥感数据组织模型,通过对数据信息冗余度的分析,对各个模型进行了评价。结果表明,在高视觉精度应用需求下,"五层十五级"模型与基本比例尺精度要求具有较明显的匹配优势,其次为OGC Google Maps Compatible模型和天地图模型,其余模型平均数据冗余倍数在2倍左右;在低视觉精度应用需求下,"五层十五级"模型平均数据冗余度仍为最低,其次为Google Map模型,其余模型平均数据冗余倍数都在2倍以上。     

大比例尺地形图在地理国情普查中的应用探讨

地理国情普查最主要的内容是地表覆盖分类与重要地理国情要素,其中地表覆盖主要基于遥感或航空影像影像进行分割、分类,解译出地表覆盖物的类型,以便从地理的角度进行统计分析。大比例尺地形图具有地表覆盖物与地理要素丰富信息的特点,本文结合生产实践探索出一套大比例尺地形图数据应用于地理国情普查的有效技术方法。     

Glacier inventory in Himachal Pradesh using satellite images

A total of 125 glaciers covering an area of 1896 sq. km. were mapped on 1:250,000 scale in Himachal Pradesh using satellite images. The areal extent obtained from satellite images was found to be comparable with that from field estimates for eight glaciers for which data are available. This suggests that remote sensing can provide glacial areal extent similar to ground-based methods. Depth of an individual glacier was inferred indirectly by using its relationship with areal extent and geomorphological characteristics, as suggested by Muller (1970). These characteristics were estimated by using satellite images. The analysis suggests that the water equivalent of the glaciers in Himachal Pradesh is about 165 cu km. It is seventeen times more than the storage capacity of the Govind Sagar. This estimate will get revised when other snow/ice features as permanent snow field, ice apron, hanging glaciers and rocky glaciers are mapped. Mapping on larger scale, say 1:50,000, will lead to a further revision as many smaller glaciers and other features will get mapped.     

复杂地形景区三维导览图的设计与实现

为满足复杂地形景区对三维地图导览的需求,构建更为清晰的三维地图模型,提供良好的三维导览地图设计方案显得尤为重要。为了更好地与卫星影像进行贴合,DEM数据的采样密度要与卫星影像的分辨率一致。本文通过对比当下常用的四种空间插值方法的适用范围与运用特点,设置相关阈值及权重,直观比较了四种插值方法产生的插值结果,选择更适合复杂景区DEM插值的插值方法并对其进行精度提升,以此得到符合精度要求的DEM数据。最后利用相应地区的卫星影像进行地图投影及影像贴图,两种数据结合构建复杂景区的三维地图模型,给游客带来更为精确直观的定位信息和空间要素信息。     

利用GPS公路网数据进行影像纠正

结合国家1：50000数据库更新工程中影像正射纠正的需要,充分利用GPS公路网数据作为控制源,结合控制点和控制线混合的广义点光束法区域网平差策略和算法．实现遥感影像的快速正射纠正,避免或减少了外业控制点的采集。经过分析两个试验区的正射纠正检查精度,基本上可以满足1：50000比例尺正射影像的生产需要。     

Dasymetric Estimation of Population Density and Areal Interpolation of Census Data

This paper describes techniques to compute and map dasymetric population densities and to areally interpolate census data using dasymetrically derived population weights. These techniques are demonstrated with 1980-2000 census data from the 13-county Atlanta metropolitan area. Land-use/land-cover data derived from remotely sensed satellite imagery were used to determine the areal extent of populated areas, which in turn served as the denominator for dasymetric population density computations at the census tract level. The dasymetric method accounts for the spatial distribution of population within administrative areas, yielding more precise population density estimates than the choroplethic method, while graphically representing the geographic distribution of populations. In order to areally interpolate census data from one set of census tract boundaries to another, the percentages of populated areas affected by boundary changes in each affected tract were used as adjustment weights for census data at the census tract level, where census tract boundary shifts made temporal data comparisons difficult. This method of areal interpolation made it possible to represent three years of census data (1980, 1990, and 2000) in one set of common census tracts (1990). Accuracy assessment of the dasymetrically derived adjustment weights indicated a satisfactory level of accuracy. Dasymetrically derived areal interpolation weights can be applied to any type of geographic boundary re-aggregation, such as from census tracts to zip code tabulation areas, from census tracts to local school districts, from zip code areas to telephone exchange prefix areas, and for electoral redistricting.     

关键陆表参数遥感产品真实性检验方法研究进展

遥感产品真实性检验是定量遥感基础研究的重要环节,是客观评价遥感产品精度、稳定性和一致性的重要手段,对于提高遥感定量化水平、推动和扩展遥感产品的深化应用具有重要的意义。本文基于当前陆表参数遥感产品真实性检验研究的相关成果,归纳总结了陆表参数遥感产品真实性检验方法,并就其中的5种真实性检验方法,即基于地面单点测量检验、基于地面多点采样检验、基于高分辨率数据的检验、交叉检验和间接检验,阐述了各方法的特点、局限性、适用条件。文章在最后探讨了陆表关键参数遥感产品真实性检验评价指标和验证中影响精度评价的关键因素。本文对于遥感产品真实性检验工作的开展和真实性检验系统研发具有重要的指导意义。     

基本地形图更新卫星影像优选探讨

基于卫星遥感影像进行基本地形图更新具有更新周期短、效率高的特点,最优卫星影像数据源选取环节为实施关键步骤。本文分析了卫星影像数据选取的主要影响因素;基于遥感影像尺度效应、地形图成图比例尺、研究区域和地物特征适宜空间分辨率、影像质量等基本信息,对用于地形图更新的卫星影像数据的基本要求提出了建议。     

基于数据融合与地图合并技术的行政区划图更新与数字重建

行政区划图是地学研究中最为常用的空间数据.针对吉林省近年来行政区划多有变更的实际情况.吸纳地图合并技术和多源数据融合思想,利用ETM遥感数据.地形图、行政区划图等地图数据.矢量行政区划图数据,国家行政区划代码等国家标准,以及地方志等文本数据等多类型数据为数据源.更新吉林省2004年县级行政区划图矢量数据,数字重建乡镇行政区划图,所得数据精度较高.本研究旨在为相关研究提供行政区划空间数据.拓展地图合并技术和多源数据融合思想的应用领域.     

城市扩展强度及其地表热特性遥感定量分析

提出定量确定城市扩展范围及其发展强度的方法——地图密度指数。以中部城市长沙为例,利用Landsat TM/ETM+数据定量评价城市扩张及其热环境特征的变化。首先,集成遥感光谱指数提取地表非渗透表面,然后利用移动窗口算法获得地图密度指数,再根据设定的阈值获得密度指数等级图,依此密度指数等级图识别城市扩展范围及其发展强度。再结合地表温度反演的数据,分析城市格局及其变化与地表热特性变化的定量关系。结果表明,自20世纪90年代以来,长沙市城市区域及其发展密度显著增加,城市发展的密度差异与地表温度相一致。地图密度指数能较好刻画城市扩展范围及其发展强度,并与地表温度空间分布存在较好的对应关系。     

基于高分辨率Quick Bird影像的数字正射影像图的制作

与线划图相比,遥感影像正射图有很多线划图无法比拟的优点,因此它在城市规划、土地管理、铁路、公路选线等方面有着特殊的应用。以某市Qu ick B ird遥感数据为例,介绍了从原始卫星影像图的收集到在ERDAS遥感图像处理软件中进行遥感影像正射图制作的方法和步骤。描述了正射影像图制作中的融合、纠正等的流程及原理。实践证明遥感卫星数据时效性好、覆盖范围大、成本相对低廉。因此利用商业化的遥感图像处理软件直接对遥感卫星图像产品进行正射纠正,继而制作系列正射影像图,是一条效果良好的技术路线。     

我国西部1∶5万地形图空白区地物解译研究——以西藏那曲其香错地区为例

我国西部部分地区1∶5万地形图数据尚未完成,给区域和国家经济发展带来极大不便。空间技术、计算机技术和信息技术的高速发展为遥感技术应用提供了技术支持,高分辨率影像获取能力的提高为大比例尺地物特征的提取提供了数据可能。本文采用SPOT5遥感影像,以1∶5万地形图图式标准为依据,进行青藏高原其香错地区地物判读,结果表明SPOT5能基本满足1∶5万地形图制图要求。为进一步提高判读结果,可采用多时相、多分辨率影像进行1∶5万地形图地物判读。     

构造地理要素趋势面的尺度转换普适性方法探讨

当前的遥感科学面临着遥感数据获取能力与数据应用能力之间突出的供需矛盾。尺度问题作为遥感科学中的关键问题,既限制了遥感作为一门科学向系统性、普适性的发展,又限制了遥感应用能力的发展。本文对定量遥感中的尺度问题进行了梳理,包括:遥感与传统站点观测之间的不一致、不同尺度遥感产品之间的不一致、机理模型的尺度适用问题,以及遥感产品与用户需求时空尺度间的不一致。对遥感中的尺度转换方法展开了讨论,总结了尺度转换的关键问题在于原数据信息量不足时引入额外信息和保留关键信息两方面。提出了构造地理要素趋势面的基本构想,搭建了一个具有普适性的尺度转换方法框架。核心内容是充分利用地表环境要素时间、空间上的信息作为先验知识,通过关联遥感观测新信息和先验趋势面生成指定时空尺度的地表要素产品。     

大比例尺地形图更新问题探讨

近年来,城市发展变化非常快,地形图更新滞后于城市发展,研究城市大比例尺地形图更新问题很有必要。本文阐述了地形图更新的方法,主要有数字摄影测量更新、利用高分辨率遥感影像更新、数字化测图更新以及借助其它项目资料进行更新等方法,并探讨了城市大比例尺地形图更新周期问题。     

构建地块二维表征及CNN模型的作物遥感分类

本文旨在研究基于地块数据约束的深度学习模型的分类特征表示方法,以识别不同作物在不同时相上光谱差异从而对作物类型进行分类。通过Google Earth Engine平台获取作物生育期内全部Landsat 8影像,利用其质量评定波段完成研究区无云时相及区域上的地块统计,提取地块级别的各波段反射率均值按照时相顺序及波长进行排列,构建波谱、时相二维特征图作为该地块的抽象表示。通过构建相对最优的卷积神经网络CNN(Convolutional Neural Network)结构完成对特征图的分类,从而完成对地块的分类。构建CNN模型并不需要手工特征和预定义功能的需求,可完成提取特征并遵循端到端原则进行分类。将该模型的分类结果与其他最为常用机器学习分类器进行了比较,获得了优于常用遥感分类算法的分类精度。结果表明地块数据的加入可以有效的缩减计算规模并提供了准确的分类边界。所提出得方法在地块特征表示及作物分类中具有突出的应用潜力,应视为基于地块的多时相影像分类任务的优选方法。     

国产高分辨率卫星影像在1∶10000比例尺地形图更新中的应用

以辽宁省1∶10 000比例尺地形图更新为例,以国产高分辨率卫星遥感影像作为数据源,探讨了实现1∶10 000比例尺地形更新的方法。经过实践证明,利用高分辨率卫星遥感影像作为数据源进行1∶10 000比例尺地形图更新,是目前最快速、最经济的一种地形图更新方法。     

无人机航空摄影测量系统在农村土地确权中的应用

介绍了用PPSG UAV对双鸭山市郊区2．5 km2地域（农村土地承包经营权确权双鸭山试点）试验区进行无人机航摄,无人机搭载非量测型相机获取低空遥感数据,计算机安装专业空三解算软件处理具体影像,最终取得数字正射影像图（ DOM）、数字表面模型（ DSM）,通过数据分析了该系统的空中三角测量成果的精度和数字正射影像图（ DOM）、数字表面模型（ DSM）的精度,都达到了航空摄影测量地理信息数字成果比例尺1∶1000的成图精度。     

WorldView-Ⅲ卫星遥感数据在油气管道行业的应用与研究

建设油气输送管道需依据一定比例尺的带状地形图进行施工图设计,本文以WorldView-Ⅲ卫星0.31 m分辨率的遥感立体像对为数据源,利用MapMatrix遥感影像数据处理平台进行立体数据采集,采用AutoCAD和南方CASS软件进行数据编辑,输出满足需要的DLG(数字线划图)。通过比对地面检查点与DLG成果来研究所得DLG的平面和高程精度,为高分辨率遥感技术在油气输送管道行业探索了新的应用方向。