基于GIS的海上溢油事故影响分析

本文主要阐述了海上溢油事故的基本现状,分析了其对生态环境造成的严重危害和对社会造成的经济损失,并总结溢油事故发生的原因,提出降低危害的建议。应用GIS技术可以在过去海上溢油事故进行分析的基础上,针对溢出油种的类型、、油层厚度、风速和海水温度等因子提取数学模型,应用到溢油事故中去,从而降低溢油事故所带来的损失。GIS技术的综合运用是对海上溢油事故进行预警和防治的一个有效的方法。     

利用拾取技术实现虚拟场景漫游中的碰撞检测

碰撞检测是实现虚拟场景漫游的重要组成部分。精确、实时的碰撞检测是提高场景漫游真实性,增强用户沉浸感的重要手段。针对虚拟场景漫游常规检测方法算法复杂、计算量大的问题,提出了利用OpenGL拾取机制来实现虚拟场景漫游中的碰撞检测。实践证明,这种方法简单易行,能够满足实际应用需求,最后给出了算法加速的方法。     

海上溢油之海水、沉积物及生物质量监测评价系统的设计与实现

该系统采用地理信息系统和Android技术,以C#语言、Arc Engine的二次开发应用以为基础,结合组件式GIS开发技术,从系统总体设计、系统数据库设计、系统功能设计、移动端的功能设计等方面实现海上溢油对海水、沉积物及生物质量影响的监测与评价,实现了溢油事件管理、监测方案编制、监测任务下达、现场信息采集、上传及接收、监测数据分析评价和监测工具及系统使用方法的多媒体展示功能。该系统界面美观,功能详细,方便易用,可以有效的提高人们对海上溢油的应对效率,对溢油给海水、沉积物及生物质量造成的影响作出快速准确的判断。     

基于本体的海上溢油事件情景建模

海上溢油作为一种突发事件,具有高度的不确定性与情景依赖性,情景-应对模式已经被广泛应用于应急领域中。本体理论对概念及概念之间的关系进行完备标准的表示,解决了传统建模理论的低复用、低共享问题,是很有前途的情景建模工具。本文针对海上溢油事件的特点,基于本体模型相关理论,使用protégé软件构建该情景模型,提供一种海上溢油情景的知识表达方法,便于情景分析,从而为管理者提供更好的辅助决策。     

GNSS反射信号海面溢油回波DDM仿真研究

海上溢油已成为影响海洋生态环境的重要污染物之一,我国近40年发生约3200起海上溢油事故。当今用于监测海上溢油的遥感主要是光学和雷达卫星,卫星遥感往往重访周期长,而海上溢油事件时常发生,给海洋带来严重的环境污染,需要快速、准确的监测其状况。GNSS R技术具有全天候监测海洋的特点,因此更适合用于海面溢油检测。为了验证GNSS R技术在检测海面溢油的可行性,利用2013年中国青岛海洋溢油事故的遥感图像的溢油结果,作为仿真实验检测目标,进行岸基的GNSS R海面溢油检测仿真研究。利用Z V散射模型和海水／溢油的均方坡度(MSS)模型结合,建立了能反映海面状况GNSS散射信号特征的时延 多普勒图(DDM)。仿真得到DDM中检测到海面溢油区域,验证了利用GNSS反射信号进行海面溢油检测的可行性。      

用于海上溢油监测的航海雷达图像降噪技术研究

航海雷达溢油监测技术具有大范围目标探测、工作方式灵活、能够适应恶劣天气的优势。而海上溢油监测技术应用的航海雷达原始图像数据中,含有大量的同频干扰、斑点、假目标等噪声,处理上述噪声是航海雷达海上溢油监测技术研究的首要工作。本文基于先锁定噪声位置,再消除噪声的思想,提出了一种有效的航海雷达原始回波图像的降噪技术。以大连716溢油事故中采集得到的数据进行试验,并分析处理结果,这种方法不仅能够很好地消除干扰噪声,而且能够有效地保护航海雷达原始回波图像中的海浪信息,为溢油监测技术研究提供了良好的数据基础。     

基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法

为研究应用紫外-可见光-近红外-热红外遥感数据识别海上溢油的方法,利用机载多光谱溢油监测设备获取了舟山海域多光谱遥感数据,并利用野外地物光谱仪获取了水体和油膜的反射光谱。通过提取并分析机载多光谱遥感图像上多目标的影像特征和光谱响应特征,利用决策树分类法对海上油膜相对厚度的分布进行分类和制图。研究表明,基于机载多光谱遥感数据的溢油信息提取方法总体分类精度达93.7%,能够准确区分薄油膜和厚油膜,可有效提取海洋溢油污染信息,完全能够满足海洋溢油污染遥感监测需求。     

基于碰撞检测的交互式三维场景漫游系统研究与实现

交互漫游是三维虚拟场景的重要组成部分,也是实现虚拟现实沉浸感和交互性的关键所在,本文重点对交互式三维场景漫游的相关关键技术,包括键盘漫游、路径漫游、碰撞检测、天空构建等进行了研究。并且,为了保证以不同方式对任何场景进行漫游,本文研究了多种漫游器,并实现快速方便的切换。利用贝塞尔曲线获取平滑的漫游路径,消除漫游时转角的抖动问题;实现实时的动态检测;利用球形的天空盒构建一个逼真的天空模型。将该成果应用到三维近海场景,取得了很好的效果。     

基于CA的溢油扩散时空过程模拟及敏感性分析

为了解决传统溢油元胞自动机（cellular automata,CA）模型难以获得的模型参数问题,引入逻辑回归方法到溢油CA模型中,并构建基于逻辑回归的溢油CA模型。该模型仅需要设置起始影像和影响因子（包括海风、洋流、距离、温度与盐度）等,便可以获取模型参数并模拟出溢油扩散范围的动态变化过程。将模型应用到深海溢油实验中以验证本模型在海上溢油模拟情况,结果表明模拟结果的总精度为96.6%,Kappa系数达0.899,能够准确地模拟出溢油扩散范围。通过参数敏感性分析可发现,温度与盐度因子对模型的影响最弱,其次是距离因子。对溢油扩散影响最为显著的是海风和洋流因子。若忽略海风与洋流的影响,模拟结果与观测结果将产生较大的偏差,并无法呈现出溢油扩散中的漂移等特征。     

基于CBR和GIS的海上溢油应急资源配置方案研究

传统溢油应急资源配置方案的制定主要依靠现场工作人员的经验,存在很大的主观性,方案制定缺乏科学理论支持。将CBR(案例推理技术)以及GIS技术引入到溢油应急资源配置方案的制定中,解决应急资源配置方案制定过程中资源种类、数量确定以及海陆资源运输等问题。对CBR涉及的案例表示、案例检索、案例调整和案例学习等核心问题进行系统研究,综合考虑GIS技术支持下的陆海一体化资源运输,建立溢油应急资源配置专家系统。研究表明,该系统能帮助现场工作人员快速制定溢油应急资源配置方案,为溢油应急提供科学合理建议。     

Simple Approaches to Oil Spill Detection Using Sentinel Application Platform (SNAP)-Ocean Application Tools and Texture Analysis: A Comparative Study

Effective and efficient monitoring of oil spills that originate from ships, offshore platforms and any accidents are of immense importance from the viewpoint of public safety and environmental protection. Detection of spilled oil is also essential to estimate the potential spread and drift from the source to the nearby coastal areas. In this regard, utilization of SAR data for the detection and monitoring of oil spills has received considerable attention in recent times, due to their wide area coverage, day-night and all-weather capabilities. In this paper, two oil spills incidents along the coast of Mumbai, India are investigated; (1) The 2010 oil spill that occurred after the MV MSC Chitra and MV Khalijia-3 collided and (2) the oil spill caused due to sinking of MV RAK carrier in 2011. Two simple and relatively quick approaches for oil spill detection have been applied to VV polarized Radarsat-2 imagery of the incidents and a comparison is made of the results obtained. The first approach utilizes the oil spill detection tool of Sentinel Application Platform (SNAP) and the second explores texture analysis using Grey Level co-occurrence matrix (GLCM). The results of the study show that texture analysis proves to be an efficient method for oil spill detection as compared to the SNAP oil spill detection tool. Nevertheless, both the proposed methodologies are useful for detection of oil spills and for subsequent utilization of the results, timely and cost effectively, for the calibration and validation of numerical models that predict oil spill dispersion trajectories.     

Tsallis熵和改进CV模型的海面溢油SAR图像分割

为了解决海洋表面溢油监测中合成孔径雷达(SAR)图像分割精度不高的难题,提出一种基于Tsallis熵多阈值分割与改进CV(ChanVese)模型相结合的海面溢油图像分割方法。首先采用基于Tsallis熵的多阈值选取算法对海面溢油图像进行粗分割;然后分别将得到的溢油区域和溢油粗略轮廓作为CV模型的局部区域和初始轮廓,以降低CV模型的场景复杂度及其对初始条件的敏感性。CV模型仅考虑了图像各区域的均值信息而没有考虑图像的局部信息,尽管能够得到渐进型边界图像,但其分割结果存在误差。本文采用了加入移动因子的改进CV模型降低分割误差,提高收敛速度。实验结果表明,提出的海面溢油SAR图像分割方法具有分割边界定位准确、运行高效和无需设置初始条件等优点。     

Assessment and development of algorithms to detection of oil spills using MODIS data

Oil spill detection and subsequent monitoring are of major concern for coastal zone management as they form potential marine pollutants. The present study is based on examining the feasibility of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) high resolution bands (250 and 500 m) for detection of oil spill. The MODIS — Aqua for 18, 19 and 20^th January 2003 were used to study the oil spill in Lake Maracaibo, Venezuela. The examination of L1B and L2 data revealed that L2 products such as SST, Rrs and BRDF were not very useful due to erroneous atmospheric corrections. Visual examination of raw radiance data i.e. L1B data in the 250 and 500 m spatial resolution was found to be the simplest yet feasible method for spill detection. The study further revealed that atmospherically uncorrected radiances at 469, 555 and 645 nm were showing significant signature of oil spill. Therefore an attempt was made to perform ratio operations to enhance the feature. The study concluded that the ratio of difference and sum at 645 and 555 nm, normalized by 469 nm, provides the best result. The result was validated by comparing with the previous published literature. The result clearly indicates the potential of MODIS-Aqua high resolution data in oil spill monitoring. Therefore, MODIS-Aqua data with daily coverage and high resolution can be reliable and cost-effective for such events.     

简缩极化特征值分析的溢油检测

为有效利用简缩极化SAR进行海洋溢油检测,本文基于简缩极化特征值分析,提出了3个用于简缩极化溢油检测的参数,引入了基于简缩极化特征值分解的简缩极化熵Hc(Compact Polarization Entropy)、简缩极化比参数PFc(Compact Polarization Fraction)、简缩极化基准高度PHc(Compact Polarization Pedestal Height)特征进行海洋溢油检测。海表的散射类型主要为低熵散射(小粗糙面发生的Bragg散射),为弱去极化、弱散射过程随机性状态,由于溢油会阻尼海水的Bragg散射,使其熵值变高、呈去极化、强散射过程随机性状态,故简缩极化熵、简缩极化比参数和简缩极化基准高度可以用来检测海洋溢油。本文采用C波段的Radarsat-2、SIR-C/X-SAR数据进行了实验,结果表明:简缩极化熵、简缩极化比参数和简缩极化基准高度能够有效抑制疑似溢油,使海水与疑似溢油差异变小;突出溢油区域,使海水与溢油的可区分性变大。     

基于Ma PObjects的油气地质信息与评价系统的设计与实现

以往的油气资源评价系统主要是在商用地理信息系统软件平台上开发出来的,其主要缺点就是专业应用模型与系统平台之间不能实现无缝集成。鉴于此,笔者设计实现了基于组件式地理信息系统技术的油气地质信息与评价系统,实现了油气地质信息管理模型与地理信息系统之间的有机结合。利用ESRI公司生产的Ma POb-jects组件,开发出具有通用地理信息系统功能和油气地质信息管理功能的应用系统。该系统可以实现油气地质信息管理、分析和评价等常用功能。     

多波段摄影监测海面油溢的实验

本文介绍了用船载多波段摄影对海面油溢进行监测的实验。实验表明,海水与油膜的光谱反射虽然较低,但在0.3—0.5微米光谱区却有较大的对比度,可获取清晰的油溢图像。实验还表明,选择最佳光谱段组合,从光谱近紫外区到红区均能获取海面油溢图像,其中以紫蓝光谱区最为理想,近紫外区和蓝绿光谱区次之,红区较差。 本实验为水面环境污染监测和科学研究提供了一种较好的实时监测手段。     

Multi-scale representation of building feature in urban GIS

This paper aims at multiscale representation of urban GIS, presenting a model to dynamically generalize the building on the basis of Delaunay triangulation model. Considering the constraints of position accuracy, statistical area balance and orthogonal characteristics in building cluster generalization, this paper gives a progressive algorithm of building cluster aggregation, including conflict detection (where), object (who) displacement, and geometrical combination operation (how). The algorithm has been realized in an interactive generalization system and some experiment illustrations are provided.