RSIN-网格支持下的遥感信息服务平台及其应用

作为一种具有广泛应用前景的高性能计算技术,网格计算将在遥感信息领域起着重要作用。本文介绍了遥感信息网格服务节点(RSIN)的体系结构,以及在RSIN平台上构建遥感反演应用的方法和关键技术。最后以一个中国陆地遥感气溶胶定量反演实例的形式进行了实验。结果表明在网格技术的支持下,在RISN平台上可以实现大范围海量卫星遥感数据的近实时反演。     

高光谱遥感技术及其水利应用进展

面向新时期水利行业“补短板”和“强监管”的应用需求,遥感的前沿技术高光谱遥感凭借较高的光谱分辨率和图谱合一等优势,在水生态、水环境等水利行业的应用中发挥了重要作用,同时在水灾害、水资源等层面中也存在着一定的应用潜力。本文介绍了高光谱遥感的成像原理,回顾了成像光谱仪的发展,列举了目前国内外典型的高光谱载荷。重点介绍了高光谱遥感在水利行业的应用进展,包括水华及水生植物监测、水华和水草精确区分、叶绿素浓度反演、悬浮物浓度和泥沙含量定量估算等具体工作。指出高光谱遥感在实时大范围洪涝灾害应急监测、陆表水文参数定量反演等工作存在一定的发展潜力。最后对高光谱遥感在水利行业的应用存在的瓶颈问题进行总结分析并提出展望：多平台高光谱水利要素立体监测与集成技术研发;水利典型地物要素标准波谱数据库构建;水利高光谱遥感信息智能挖掘的理论方法研究。为拓宽高光谱遥感在水利应用中的研究提供参考。     

雷州湾海域悬浮物浓度遥感监测研究

以雷州湾为研究区域,利用光谱仪进行水体遥感反射率的测量和同步水样采集分析,通过研究悬浮物质量浓度与遥感反射率之间的相关性,采用波段比值法建立了悬浮物质量浓度的遥感反演模型,并利用2011年4月11日的HY-1B数据反演了研究区域的悬浮物质量浓度,得到其空间分布图。结果表明,所建立的悬浮物遥感反演模型,仪器现场遥感值与实验室实测值的平均相对误差为14.94%。利用HY-1B数据绘制了雷州湾海域悬浮物质量浓度的空间分布图,其反映的浓度值变化有待进一步验证。     

细粒子气溶胶光学厚度和谱分布偏振的反演

 细粒子气溶胶物理和光学参数定量卫星遥感反演一直是环境和气候领域研究人员关注的重要课题。气溶胶参数卫星业务遥感产品主要是反演气溶胶光学厚度,它体现大气中气溶胶总含量的信息,而获取气溶胶谱分布函数有助于进一步了解气溶胶物理特性,并提高气溶胶其他参数的遥感探测精度。目前,陆地气溶胶卫星反演面临两个关键问题:一是气溶胶模式;二是地表反射贡献的去除,偏振遥感在这两方面有其独有的优势。本文以多角度偏振方法,采用RT3辐射传输模型建立矢量查找表,利用法国PARASOL探测器一级数据反演了京津唐地区的细粒子气溶胶光学厚度和谱分布参数,并使用AERONET地基观测数据对反演结果进行验证,结果表明:偏振方法能较高精度地实现细粒子气溶胶光学厚度反演,而谱分布的反演还需进一步改进。     

基于反射峰面积的水体叶绿素遥感反演模拟研究

叶绿素浓度是水体富营养化状态的重要指标,也是水色遥感反演的水质参数之一。水体中叶绿素浓度的遥感反演主要是建立实测光谱和实测水质参数二者之间的关系模型,利用遥感影像进行叶绿素浓度的信息提取。传统的叶绿素浓度遥感反演受区域性和季节性的影响,反演精度不高,而且反演模型不具普适性,需对叶绿素光谱特征进行分析,建立高精度的反演模型。本文采用Hydrolight数据模拟了不同叶绿素浓度(1~200 µg·L^-1)的水体在可见光近红外的反射波谱曲线,通过分析叶绿素的光谱特征选取了特征波段或波段组合,并建立了叶绿素浓度反演模型。研究表明,除反射峰波长模型外,反射峰面积模型、三波段模型、红光线高度模型等均能较好地反演叶绿素浓度。在不同叶绿素反演模型中,除红光线模型外,最优的是反射峰面积模型,其决定系数为0.9689,反演误差为25.25 µg·L^-1;其次是三波段模型,其决定系数为0.9637,反演误差为10.66 µg·L^-1。究其原因,三波段模型考虑了水体中非色素悬浮物、黄色物质及水体后向散射对叶绿素浓度反演造成的影响;反射峰面积模型除此之外还综合考虑了叶绿素散射效率的影响。     

神经网络法反演海水叶绿素浓度的分析

海洋水色遥感的最终目的之一是监测海洋初级生产力的时空变化,而反映海洋初级生产力的一个重要指标就是浮游植物中的叶绿素浓度[1]。对于海水叶绿素浓度的遥感反演研究工作至今已进行了30多年,方法主要是基于蓝-绿波段比值的经验统计法。近些年,随着水色遥感器的改进及数据处理方法的深入研究,提出了荧光高度法[2]和神经网络法[3-5]。本文基于SeaBAM(SeaWiFSBio-OpticalAlgorithmMini-Workshop)小组搜集的全球范围叶绿素浓度与离水辐射率的同步观测数据,利用神经网络方法反演海水叶绿素浓度,并将其结果与SeaBAM经验算法进行了比较及分析。     

极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享研究

本文以SOA开放式架构与OGC标准规范,提出了极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享服务体系。服务体系以"模型服务"为核心,探讨了模型服务接口和模型服务的互操作问题。为了简化极地海冰-海洋参数遥感反演模型的分布式共享过程,提出了极地海冰-海洋参数遥感反演模型共享服务平台的概念。共享服务平台处于模型与模型应用客户端之间,可以实现两者之间的数据转化和功能协同,以及实现模型算法与其他功能的分离,使模型开发者可以专注于模型算法的设计和实现。最后,以海冰密集度遥感反演模型和冰间湖识别模型为例,实现了极地海冰-海洋参数遥感反演模型分布式共享方法。     

土地整理遥感监测系统的设计与实现

"十一五"期间,我国将投入土地整理资金超过3 000亿元人民币.为了使国家对土地整理的巨额投资落到实处,土地整理项目的监管至关重要.本文结合土地整理监管业务需求以及高分辨率遥感监测的特点,采用三层式设计了土地整理遥感监测系统,即应用层,系统功能层和数据服务层.根据土地整理遥感监测的特点,设计了系统的功能模块,包括文件、显示、土地整理工程信息提取、土地整理评价、工具箱等功能模块.并基于TITAN Image 6.0开发平台,用Visual C++.net搭建了系统主体框架和实现了系统的大部分功能模块.下一步将对系统的部分功能模块进一步完善.     

湛江港海域叶绿素a浓度的高光谱遥感反演

基于表观光学法研究冬季湛江港海域高光谱遥感叶绿素a浓度的反演模型构建,结果表明,该海域单波段遥感反射率与叶绿素a浓度相关性低,波段比值和遥感反射率的一阶微分法可提高叶绿素a浓度反演精度。665nm处的遥感反射率一阶微分值与叶绿素a浓度相关性良好,相关系数可达0.84。一阶微分相关系数大于0.8的波段大部分处于叶绿素a红光强烈吸收区域,对于富营养化的湛江港海域采用一阶微分方法构建叶绿素a浓度的遥感反演模型具有合理性。     

基于潮汐动态淹没过程的长江口潮滩地形信息反演研究

潮滩是陆地与海洋之间重要的生态过渡地带,具有复杂的生态过程和重要的服务功能。受陆海交互作用及人类活动的影响,潮滩处于高度动态变化过程中,而传统测绘技术受到潮滩可达性影响无法快速获取潮滩地形信息。为解决潮滩高程数据获取困难的问题,本文提出一种基于潮汐动态淹没过程和时序遥感影像的潮滩地形信息提取算法,利用K-means++聚类方法实现水域提取,并通过时序淹没特征计算潮滩淹没频率提取潮滩范围信息,最终综合区域潮汐特征反演潮滩地形。研究以崇明东滩为例,利用2016—2020年所有可用Sentinel-2和Landsat-8时序遥感影像,实现潮滩范围提取与高程反演,并通过实测高程数据进行精度验证。研究结果表明,潮滩范围提取总体精度为97.73%,F1_score为0.98;高程反演平均绝对误差为0.15 m,潮滩高程的反演精度与可用影像的数量呈正相关。研究利用该算法进一步反演长江口地区主要潮滩地形特征,结果表明区域内潮滩面积为346.93 km²,高程范围为1.00~3.84 m,且与现有潮滩范围数据集相比,本研究提取的长江口潮滩范围更为完整。该算法为潮滩地形的快速反演提供了可能,对潮滩资源动态监测和管理具有重要意义。     

酵母培养物替代鱼粉对凡纳滨对虾生长性能、血清生化指标、免疫力和抗病力的影响

【目的】探讨高蛋白酵母培养物替代鱼粉对凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)生长性能、血清生化指标、非特异性免疫力和抗病力的影响。【方法】在基础饲料中分别添加质量分数0、2.5%、5.0%和7.5%酵母培养物(记为Y0、Y2.5、Y5.0和Y7.5组),分别替代质量分数0、10%、20%和30%的鱼粉,配制4种等氮等脂饲料,饲喂凡纳滨对虾(初始体质量0.70±0.03 g)56 d后,测定对虾生长性能、血清生化及免疫酶指标;用哈维氏弧菌(Vibrioharveyi)攻毒,测定对虾累计死亡率。【结果】Y2.5和Y5.0组凡纳滨对虾增重率和特定生长率与Y0组的差异无统计学意义(P> 0.05),Y5.0组凡纳滨对虾摄食率显著高于Y0和Y2.5组(P <0.05);Y5.0组凡纳滨对虾血清甘油三酯含量显著低于Y0组(P<0.05),Y7.5组凡纳滨对虾血清谷丙转氨酶含量显著高于Y0、Y2.5组(P <0.05),血清总胆固醇显著低于Y0、Y2.5组(P <0.05);酵母培养物替代饲料中20%和30%的鱼粉可显著提高对虾攻毒前肝胰腺超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性(P <0.05),Y7.5组对虾肝胰腺丙二醛含量在哈维氏弧菌(Vibrio harveyi)攻毒后显著低于Y0组(P <0.05);攻毒7 d后,Y7.5组凡纳滨对虾累积死亡率显著低于Y0组(P<0.05)。【结论】酵母培养物替代鱼粉比例小于20%时,不会显著影响凡纳滨对虾生长性能;替代比例为30%时,生长受抑制。当替代量比例为30%时可显著提高凡纳滨对虾非特异性免疫力和抗病力。     

基于工作流技术的应急测绘项目管理系统设计与实现

针对国家应急测绘保障能力建设项目管理信息交互和操作协同需求,将Web Service和工作流技术引入系统研发过程,根据各阶段工作实际,创建了能够动态实现不同任务环节自动组合的工作流模型,研发了基于四层架构的项目管理系统,实现了工作流驱动的计划制定、招投标管理、合同管理等管理任务的高效管理。本文提出的方法和系统,可为同类项目管理的研发提供思路和借鉴。     

硇洲马尾藻Sargassum naozhouense幼孢子体附着及原生态恢复

【目的】探究硇洲马尾藻(Sargassum naozhouense)幼孢子体附着的选择性及原生态位点固着人工藻礁对马尾藻海藻资源恢复效果。【方法】选用混凝土、黄泥砖、牡蛎壳、聚丙烯板、橡皮条、沥青等6种废弃物材质对硇洲马尾藻幼孢子体附着效果进行比较;将硇洲马尾藻于徐闻南山进行原生态位点投放,周年观察比较人工藻礁与自然藻礁生长差异,探究硇洲马尾藻资源恢复效果。【结果】(1)不同材质藻礁对硇洲马尾藻幼孢子体附着差异显著,附着效果依次为混凝土>黄泥砖>牡蛎壳>聚丙烯板>橡皮条,沥青完全没有幼孢子附着。(2)当年人工藻礁苗有性生殖苗较自然生态苗生长慢,第二年假根再生苗生长与自然苗生长无显著性差异。(3)人工藻礁苗成活率为29.2%,此后不出现消退死亡,并以假根再生维持种群的繁衍。【结论】混凝土是马尾藻原生态藻床恢复较理想的人工附着基,黄泥砖、牡蛎壳、聚丙烯板等废弃物也可用于天然硇洲马尾藻以及室内有性苗源的附着基。假根再生是马尾藻种群繁衍的主要方式,利用有性繁殖的幼孢子体附着于混凝土块上进行硇洲马尾藻原生态位点投放是短时间增加马尾藻资源的有效措施,可为硇洲马尾藻海藻资源恢复提供可行的方法。     

基于GF-1和Hyperion影像的新增建设用地占用地类信息提取

新增建设用地及其占用地类是年度土地利用动态遥感监测的重点关注信息,综合利用多源数据是提高占地信息提取精度的主要手段之一。现有研究基于光学与高光谱特征波段的像素级融合影像开展分析,不可避免地导致了高光谱影像光谱信息的损失。为了尽量避免信息损失,提出一种光学和高光谱影像独立分析、结果集成的新增建设用地占用地类信息提取方法。该方法首先结合土地利用动态遥感监测所定义的3种主要新增建设用地形态,利用前后两个时相GF-1光学影像的光谱和纹理特征提取新增建设用地,其次利用前时相Hyperion高光谱影像的精细光谱成像能力进行详细土地利用分类,最后通过新增建设用地与土地利用分类图的叠置分析提取新增建设用地占用地类。在北京市丰台区典型区域开展的验证实验取得了86.71%的新增建设用地占用地类属性精度,表明本方法可为土地利用动态遥感监测提供较为准确的地类变化信息。     

不同温度下长茎葡萄蕨藻无机碳利用

【目的】阐明长茎葡萄蕨藻对无机碳的利用方式。【方法】运用pH漂移技术,探索藻体质量、藻体部位、照度和海水体积对长茎葡萄蕨藻(Caulerpa lentillifera)的pH补偿点的影响,并研究在3种不同温度(20、25、30℃)下,乙酰唑胺(AZ)、乙氧苯丙噻唑磺胺(EZ)、4,4′-二异硫氰基芪2,2′-二磺酸(DIDS)、钒酸盐(Van)4种抑制剂对长茎葡萄蕨藻无机碳的利用影响。【结果】藻体质量、藻体部位、照度和海水体积对长茎葡萄蕨藻的pH补偿点均无显著性影响(P>0.05),在一定范围内藻体质量或照度越大,达到pH补偿点时间越短,且pH补偿点均大于9。20℃下各抑制剂的抑制作用最大,其次为30℃,25℃最小,但3种温度下各抑制剂的抑制率无显著差别(P> 0.05)。4种抑制剂中DIDS对长茎葡萄蕨藻pH补偿点和无机碳利用均无显著影响(P> 0.05),剩余3种抑制剂的抑制作用依次为EZ>AZ>Van。【结论】藻体质量、藻体部位、照度和海水体积对长茎葡萄蕨藻pH补偿点无影响。温度对长茎葡萄蕨藻吸收利用无机碳没有明显影响。长茎葡萄蕨藻能利用HCO_3^-作为无机碳源进行光合作用。     

温度、照度和氮磷营养盐对长茎葡萄蕨藻富硒的影响

【目的】探索富硒长茎葡萄蕨藻(Caulerpalentillifera)的培养条件。【方法】以亚硒酸钠(Na_2SeO_3)为硒源,采用单因素实验,研究不同硒浓度对长茎葡萄蕨藻的生长、光合色素和硒富集量的影响,通过正交实验,找出适宜长茎葡萄蕨藻富硒的最佳温度、照度和氮磷比组合条件。【结果】在亚硒酸钠0、0.5、1.0、2.0、4.0、8.0mg/L条件下,随亚硒酸钠添加量增加,藻体硒质量分数(干基)从1.70μg/g增加至50.10μg/g,且各组间差异均有统计学意义(P<0.05);亚硒酸钠添加量2.0 mg/L时,藻体硒质量分数达到11.7μg/g;添加量大于2.0 mg/L时,显著抑制藻体的生长(P<0.05),藻体叶绿素a和叶绿素b含量显著性降低(P<0.05);添加量低于2.0 mg/L时,藻体的生长、叶绿素a和叶绿素b含量均无显著性差异;类胡萝卜素含量各组间无明显变化。在培养液亚硒酸钠质量浓度为2.0 mg/L的条件下,藻体最适的生长条件组合是温度28℃、照度2 000 lx、氮磷比10∶1,藻体的最优富硒条件是温度24℃、照度2 000 lx、氮磷比8∶1。【结论】长茎葡萄蕨藻在开发含硒安全性功能海藻食品方面有较大应用潜力。     

杂交石斑鱼和母本褐点石斑鱼转录组测序及差异表达基因分析

【目的】筛选褐点石斑鱼(Epinephelus fuscoguttatus)及其杂交子一代(E. fuscoguttatus♀×E. polyphekadion♂,F1)的差异表达基因,探讨褐点石斑鱼及F1代之间的生长差异性。【方法】采用Illumina HiSeq 2000测序平台对同龄的褐点石斑鱼及其杂交F1的脑、肝脏和肌肉组织进行转录组测序,通过edgeR软件包筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行GO(Gene Ontology)功能注释和KOG注释,最后通过实时荧光定量PCR验证转录组数据。【结果】测序的原始数据经过质量控制和组装共得到54 610条unigenes。组装的unigenes共有28 832条unigenes得到注释,共获得20234条差异表达基因,其中有10218条上调,10016条下调。GO功能注释显示共34061条unigenes聚类到涉及生物过程、分子功能和细胞组分的53个功能类别,其中被较多基因聚类到的功能类别为细胞过程、结合、单一生物过程、代谢过程和催化活性等。KOG注释发现,42 753 unigenes被注释到25个功能类别中,其中较多涉及信号转导机制、基因功能预测、翻译后修饰,蛋白质周转和分子伴侣、转录等。进一步筛选到一批和生长相关的差异表达基因,如GH、GHRH、PRL、SLP、AVTp等,这些差异表达基因在F1中的表达水平均高于其亲本褐点石斑鱼,与杂交F1相较于褐点石斑鱼生长快速的性状相符。【结论】研究完成了对褐点石斑鱼及其杂交F1的转录组测序、组装,获得了测序数据在不同数据库的功能注释信息,同时筛选了一批生长相关差异表达基因,这些基因在F1中的表达水平均高于其亲本褐点石斑鱼,与现实生长性状相符。     

面向数字化城市设计的三维GIS关键技术

城市设计是三维GIS应用的一个重要方向。随着BIM、CIM等概念的提出,三维GIS的发展赋予了城市设计新的含义,“以城市的形体环境为研究对象,通过对城市环境三维的空间设计,来贯彻城市规划思想,指导城市环境元素的进一步设计。”面向城市设计的三维GIS包含许多新的技术,包括能够表达城市现实和抽象空间的三维实体数据模型,面向不同尺度的多源三维数据融合,真三维空间分析与计算,以及三维交互与输出新技术。在三维GIS关键技术的基础上,建立了城市设计规则库。总结了面向数字化城市设计的三维GIS最新技术成果,以期推动城市设计的发展。     

海参酶解液对斑马鱼糖尿病并发抑郁样行为的改善作用

【目的】探究海参酶解液对高糖高脂所致的斑马鱼抑郁样行为的改善作用。【方法】将斑马鱼随机分为对照组、模型组各1组,和海参酶解液高剂量(1.0m L/L)治疗组、低剂量(0.5m L/L)治疗组各1组。每天利用高浓度葡萄糖(质量分数2%)系统浸泡及高胆固醇(质量分数10%)饲料饲喂诱导斑马鱼高糖高脂模型,高低浓度海参酶解液浸泡治疗。14 d后进行新鱼缸潜水行为实验,取鱼体匀浆进行组织各生化指标的检测,包括葡萄糖(Glucose, Glu)、总胆固醇(Total cholesterol, TC)、皮质醇(Cortisol, Cor)浓度。【结果】新鱼缸行为实验中,与对照组相比较,模型组斑马鱼的行为学实验都有明显差异,其中焦虑型行为潜伏期、冻结次数和冻结时间等抑郁型行为增加,探究型行为顶部转移和顶部时间减少,而1.0 mL/L高剂量海参酶解液可以逆转这些变化。模型组葡萄糖、总胆固醇、皮质醇浓度相比对照组显著升高,而给予海参酶解液治疗后,高剂量治疗组对模型组的葡萄糖、总胆固醇及皮质醇浓度均有显著降低的作用。【结论】海参酶解液可以通过改善高糖高脂诱导的糖尿病模型中糖脂水平来改善抑郁样行为和应激激素。     

基于地理信息的线上线下智慧旅游移动服务模式研究

基于旅游业发展趋势和移动旅游信息服务研究进展,应用位置服务(LBS)、移动互联网(MI)、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等新一代信息技术,开展基于地理信息的线上线下智慧旅游移动服务模式研究,旨在实现基于景区导视标牌、手绘地图、智能地图自助终端等扫描预先配置的二维码信息,结合智能手机微信端的导游导览系统,为游客提供实时的电子地图、定位导航、导游导览、导购预订、虚拟旅游、AR体验等服务,经在宁波市天一阁·月湖景区、东钱湖旅游度假区等地实际应用,证实该模式切实可行。研究表明,基于景区导视标牌和手绘地图可实现线下便捷式导览、基于微信平台可实现线上智慧旅游移动化应用,线上线下结合运用既有助于提升游客体验便捷度和满意度,又有利于旅游管理者获取游客互联网大数据。