顾及空间异质性的大范围地面沉降时空预测

大速率、不均匀的地面沉降已经威胁到人类的生产活动,高精度的沉降预测结果对于地质灾害的精准防控具有重要意义。为掌握地面沉降的演化规律,利用现场观测数据或InSAR数据开展了多项预测研究。然而,由于空间异质性的存在,大范围地面沉降的准确预测仍然是一项挑战。在这项研究中,从数据驱动的角度提出了一种顾及空间异质性的大范围地面沉降时空预测方法 STLSTM (Spatio-temporal Long Short-Term Memory)。首先,通过聚类识别地理空间中的均质子区;然后,在每个子区中,一个特别的长短期记忆LSTM (Long ShortTerm Memory)网络被用来捕捉局部位置的非线性特征;最后,利用预训练的网络对未来时刻的地面沉降进行定量预测。在实验部分,哨兵1号影像数据被用来比较STLSTM与其他8种基准方法的性能,利用空间统计指标分析了模型的有效性。结果表明,STLSTM在152 s内达到了最高的预测精度（71.4%）,且能够有效弱化空间异质性对大区域沉降预测任务的影响。总之,这项研究将空间异质性处理策略融合到深度学习模型中,实现了高精度、高时效的大范围地面沉降时空预测。     

基于信息熵的空间插值影响因素分析

空间数据作为一种地理现象的离散度量广泛应用于各类地理空间分析。然而,空间数据经常由于各种原因出现数据的缺失,存在不完备的特性,需要利用空间插值方法对其进行插值估计。现有国内外对于空间插值方法的研究较多,但是对于空间插值影响因素的分析研究则相对较少。本文首先对国内外相关空间插值研究工作进行总结和回顾,进而探讨不同采样密度、采样分布和采样粒度对于空间插值精度的影响。在此基础上,提出一种基于信息熵的空间插值影响因素分析方法。该方法针对采样数据的不同采样密度和采样分布,对空间数据的可插值性进行比较分析,进而探讨插值粒度,即插值网格分辨率对于空间数据可插值性的影响。最后,采用一组实际数据验证了使用信息熵对空间数据进行可插值性研究的可行性和适用性。     

面要素空间信息量的度量方法研究

 地图是空间信息的载体,地图空间信息的度量是地图信息传输理论的一个基础问题。地图空间信息主要包括地图要素的空间信息和要素分布的空间信息。地图空间信息是由要素的几何形态结构来体现,即要素的空间信息通过其几何形态特征描述。为此,本文以面要素为研究对象,提出一种以几何形态结构特征的面要素空间信息量度量方法。首先,从空间认知角度对面要素结构进行凸包分解,构建凸包树的面要素表达方法。然后,采用层次化策略,分别从结点的元素、邻域和整体三个层次来描述面要素几何形态结构,将面要素空间信息分解为几何形态信息和分布结构信息,结合面要素空间信息量的认知分析,给出了几何形态和分布结构特征的定量描述指标,并发展了基于几何形态结构特征的面要素空间信息量计算模型。最后,通过一组实验计算,进行了案例验证分析。     

基于HJ/IRS数据的太湖水温两种算法比较

利用HJ/IRS遥感数据,根据普适性算法和单窗算法反演太湖水温。结果表明:普适性单通道方法反演太湖水温均方根误差为1.058;单窗算法均方根误差为0.538。太湖水温空间分布呈现出南高北低、周围高于中心的特征,湖面温度低于周边陆地温度1～3oC。     

地图上等高线信息度量的层次方法研究

地图信息定量度量是地图学研究一个基础问题,亦是评价地图设计、地图综合、制图质量的一个重要依据。本文以等高线地图为例,提出了一种基于空间认知的等高线信息的层次度量方法。首先,分析了现有基于Shannon 信息论的地图信息度量方法。然后解析了地图等高线信息的产生原理,并将等高线信息划分为三个层次,分别为单条等高线信息度量层次（即元素层次）、基本地貌单元邻接等高线信息度量层次（即邻域层次）、全局地图等高线信息度量层次（即整体层次）。在此基础上,依据空间信息多样性和差异性特征,分别建立了各层次信息定量度量方法。最后,通过实验初步验证了本文所提的等高线信息定量度量方法的合理性和正确性。     

榆林一次初夏低温冻害的天气学诊断分析

利用常规气象资料分析2008年5月30日发生在陕西省榆林市一次强低温冻害天气过程。结果表明：榆林初夏罕见低温冻害是全球变暖背景下的一次极端气候事件,使玉米等农作物幼苗受冻严重;地面冷高压在夜间控制榆林市,高空强冷平流与晴空辐射降温叠加,增大地面降温幅度,是形成低温冻害的主要原因;降温过程自西北向东南从长城沿线开始蔓延到黄河沿线,长城沿线的冻害最严重;地面降温出现在高空降温之后,降温幅度大于700hPa高空24h变温。     

基于层次信息量的线要素化简算法性能评价研究

化简算法是地图综合的一类基本算法,而算法性能评价是解决算法优化和算法选取的一个重要问题。现有评价指标更多地考虑要素化简前后的位置偏移,难以客观地评价算法性能。为此,本文以线要素为例,全面考虑线要素化简原则,从信息传递的角度,提出一种基于层次信息量的线要素化简算法性能评价方法。首先将线要素的信息划分为三个层次来描述,即：元素层次、邻域层次和整体层次,并发展相应的信息量计算方法。然后,从化简后各层次信息量的保持能力（或信息传递能力）来评价线要素化简算法的性能。其中,元素层次信息传递比评价关键点保持性能;邻域层次信息传递比评价弯曲保持性能;整体层次信息传递比评价整体形态保持性能。最后,以河网为例,采用层次信息量指标,对四种经典化简算法进行评价,分析验证了层次信息量评价指标的合理性,与经典评价指标的对比分析进一步验证了该指标的优越性。     

一种有向线间拓扑关系与方向关系的集成表达模型

针对二维欧氏空间内有向线的特点,将有向线对象区分为起点、内部和边界,建立了有向线对象之间拓扑关系与方向关系集成表达的DLR模型,并给出了一个具体应用实例。与现有模型进行对比分析发现,DLR模型不仅能描述二维空间中有向线对象之间的方向关系,还能够有效地区分相离、内部相交、相切、部分覆盖等拓扑关系,从而提高了有向线对象之间空间关系的区分能力。     

顾及声线入射角的水下定位随机模型

水下定位中广泛采用的等权随机模型,实现简单但与实际不符,影响水下定位精度。针对该问题,结合水下定位实际,考虑水声测量误差和声线弯曲误差影响,在分析随机模型不完善条件下参数估计性质的基础上,构建了4种基于声线入射角的水下定位随机模型。通过模拟算例和实测数据进行了验证。结果表明：所构建的4种入射角随机模型比等权模型在定位精度上具有一定优势,其中分段余弦模型定位结果最好;入射角阈值取值在40°~50°范围内时,定位精度最高;100 m以内水深环境下,基于声线入射角的随机模型改善了传统等权模型的定位结果。     

中南大学地理信息科学专业建设的探索与实践

教育部“双万计划”强调建设面向未来、适应需求、引领发展、理念先进、保障有力的一流专业。本文阐述了中南大学地理信息科学专业结合学校定位与专业特点,因材施教、兼具特色的专业建设之路,探索并实践了一系列举措,专业发展取得了长足进步。