开源地理空间情报的搜集方法

在过去的20年,地理空间情报已经由不存在而一跃成为全球情报活动的主要内容主体。基于开源的地理空间情报搜集作为一种低风险、高收益的情报搜集手段,成为各国开展地理空间情报工作的一项重要内容。本文根据开源情报源的主要渠道,分析总结了几种主要的开源地理空间情报搜集方法,重点阐述基于互联网的搜集方法,并给出了具体的分析实践,最后提出开源情报搜集的几点建议。     

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品及其应用

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品主要包括全球范围内的火点位置、亚像元火点面积和火点强度等信息,可用于实时监测全球范围的森林草原火灾、秸秆焚烧等生物质燃烧状况。火点判识算法主要根据中红外通道对高温热源的敏感特性,即含有火点的中红外通道像元辐亮度和亮温较远红外通道的辐亮度和亮温偏高,同时较周边非火点的中红外像元偏高,建立合适的阈值可探测含有火点的像元。亚像元火点面积估算主要使用中红外单通道估算,根据亚像元火点面积估算结果对火点强度进行分级,不同的级别表示不同程度的火点辐射强度。基于全球火点自动判识结果,每日生成0.01°分辨率的卫星遥感日全球火点产品,每月生产0.25°×0.25°格点的全球月火点密度图。在利用FY-3D/MERSI-II火点产品开展的全球火点监测应用中,对多起全球重大野火事件进行了监测,为防灾减灾、全球气候变化研究、生态环境保护等方面提供卫星遥感信息支持。     

复杂卫星图像中的小目标船舶识别

船舶作为海上的重要目标,实现对船舶自动识别有重要的意义。针对卫星图像中云雾、海岸背景等复杂海情对船舶识别带来的干扰,以及小目标船舶高漏检率问题,本文提出一种多尺度深度学习模型训练策略,在此基础上构建了一种船舶识别的深度学习网络,该网络可分为多尺度训练、特征提取、生成目标建议区域、船舶分类这4个部分。首先,采用多尺度的训练策略,将多尺度的船舶样本送入网络中进行训练,这样在训练样本中加入了大量小目标船舶的样本,使网络充分提取到小目标船舶的特征;其次,通过卷积神经网络对目标船舶进行特征自适应提取;然后,目标区域建议网络可依据卷积神经网络提取到的特征,在图像中找到感兴趣目标区域,即框定船舶的位置;最后,通过多个全连接层的组合,将高维特征映射到一个4元组中,再运用分类函数输出每一类船舶的概率值,概率值最大的则为该船舶的类别。同时为解决云雾遮挡和海岸背景的干扰,采用了一种负样本增强学习的方法,在样本数据集中加入了大量只含有云雾和海岸背景的图片,进行负样本扩充,增强网络模型对云雾及海岸背景的特征学习能力,以此解决复杂海情的影响。实验结果表明,所提方法有效解决了复杂海情条件下的船舶识别难,以及小目标船舶识别难的问题,实现了复杂海情条件下的船舶识别。同时,与现有成熟的深度学习目标识别算法相比,本文算法的精确度和召回率分别提升了6.98%和18.17%,所训练的模型具有良好的泛化能力和鲁棒性。     

高分三号SAR影像双阈值变化检测

双阈值合成孔径雷达SAR(Synthetic Aperture Radar)变化检测算法具有在发现变化区域的同时还能确定地表发生后向散射变化类型的优点。针对广义高斯双阈值最小误差法D-GKIT(Dual Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)在进行阈值选取时直方图中不同类别像素灰度级重叠严重时,分割结果容易在尖峰单侧选取出双阈值而导致无法正确分割差异图的问题,本文提出一种结合归一化最大类间方差和广义高斯最小误差法GKIT(Generalized Kittler and Illingworth Thresholding)的双阈值SAR变化检测方法。首先,提出以归一化最大类间方差值作为灰度级重叠程度的判别参数,确定阈值的选取顺序及两个候选区间;然后,利用GKIT在候选区间内进行分割,获取单侧阈值及非变化类拟合函数;最后,提出利用非变化类拟合函数更新后的直方图作为另一侧阈值选取基础进行分割,得到对应分割阈值。以宁波地区高分三号(GF-3)SAR卫星影像作为试验研究数据,结果表明:本文方法能较好地解决灰度级重叠时D-GKIT无法进行正确分割的问题,具有良好的变化检测效果和更强的鲁棒性且达到了利用研究区数据验证利用GF-3号SAR卫星影像进行变化检测研究可行性的目的。     

长江经济带城市土地利用效率的影响因素及其空间溢出效应研究

在人多地少的基本国情下,提高城市土地利用效率是促进区域可持续发展和建设生态文明的内在要求。本文在对2009-2016年长江经济带108个地级及以上城市土地利用效率的研究基础上,采用空间相关性研究方法分析了时空分布格局,通过构建空间杜宾模型(SDM)对其空间溢出效应进行分析。研究结果表明:1)2009-2016年长江经济带城市土地利用效率整体呈现稳定上升趋势;基本呈现以上海、南京、武汉等不同城市群中心城市向外逐步降低的“中心-外围”的分布格局。2)通过构建空间杜宾模型分析发现,经济发展水平、产业结构有显著为正的直接效应和溢出效应;土地市场化水平有显著为正的溢出效应;城市固定资产投资对城市土地利用效率具有正的直接效应和负的溢出效应;政府财政支出水平则对城市土地利用效率的直接效应和溢出效应均不明显。3)不同影响因素对经济带上中下游城市土地利用效率的空间效应存在一定差异性。     

Satellite image analysis using crowdsourcing data for collaborative mapping: current and opportunities

ABSTRACT

Researchers are continually finding new applications of satellite images because of the growing number of high-resolution images with wide spatial coverage. However, the cost of these images is sometimes high, and their temporal resolution is relatively coarse. Crowdsourcing is an increasingly common source of data that takes advantage of local stakeholder knowledge and that provides a higher frequency of data. The complementarity of these two data sources suggests there is great potential for mutually beneficial integration. Unfortunately, there are still important gaps in crowdsourced satellite image analysis by means of crowdsourcing in areas such as land cover classification and emergency management. In this paper, we summarize recent efforts, and discuss the challenges and prospects of satellite image analysis for geospatial applications using crowdsourcing. Crowdsourcing can be used to improve satellite image analysis and satellite images can be used to organize crowdsourced efforts for collaborative mapping.     

基于与Jason-2数据比对的Jason-3卫星高度计全球数据质量评估

Jason-3卫星高度计于2016年1月17日成功发射,2016年2月12日进入预定轨道,与Jason-2高度计同轨进入编队飞行阶段,并落后Jason-2高度计约1分20秒,两者相距约560 km。2016年9月1日,Jason-2高度计变换轨道,编队飞行阶段结束,两高度计进入平行轨道,以增加卫星高度计对地观测的空间覆盖。本研究主要开展了Jason-3高度计的数据质量的评估与检验,包括Jason-3高度计数据可用性和有效性的验证,以及Jason-3高度计和校正辐射计各参数的数据质量监测。重点开展了Jason-2与Jason-3高度计各项参数的综合比较,利用Jason-2与Jason-3高度计编队飞行阶段的数据精确评估了两高度计参数的一致性,并从全球数据角度分析了Jason-3高度计获取各参数的能力以及稳定性;通过与Jason-2互交叉点比较分析评估Jason-3高度计海面高度数据质量情况,验证Jason-3高度计数据精度。结果表明,Jason-3高度计的数据质量满足高度计测高的要求,具有与Jason-1、Jason-2、T/P等高度计相同或更高的测高精度以监测全球海平面变化,此外,Jason-3有效波高参数数据质量明显优于Jason-2高度计。     

秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中微塑料和重金属污染特征

基于密度分离原理,利用饱和NaCl溶液对秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中的微塑料进行了浮选和分离提取,采用显微红外光谱方法分析附着在滤膜上的微塑料颗粒形貌和材质。结合扫描电子显微镜?能谱仪(Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive Spectrometer,SEM-EDS)对微塑料样品进行微观形貌观察及微区成分的分析。并采用地累积指数(Geo Accumulation Indexes,I_geo)和富集系数(Enrichment Factors,EF)分析砂质沉积物中重金属Hg、Cd和Pb污染水平和富集特点。分析砂质沉积物中烧失量(Loss on Ignition,LOI)、总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)、总氮(Total Nitrogen,TN)以及碳氮的稳定同位素组成(δ13C和δ15N),探讨有机质的可能来源。结果表明:秦皇岛近岸海域潮间带砂质沉积物中有纤维类、发泡类、薄膜类3种微塑料,以纤维类的微塑料为主。微塑料表层富集有Si、Al、Mg、Fe和Ca等元素。沉积物中Hg和Cd富集水平较高,Pb富集水平较低。沉积物TOC和TN含量较低,LOI为TOC的1.6倍,δ13C、δ15N和TOC/TN的数值范围均显示有机质以海洋浮游植物藻类等海源为主。     

莱州湾大型底栖动物群落结构及其动态变化特征

本文以莱州湾2009年夏季(8月)、秋季(10月)及2010年春季(5月)、夏季(8月)4个季节大型底栖动物资料为基础,对莱州湾大型底栖动物的种类组成、丰度、生物量、优势种进行了研究,同时与历史资料进行对比,探讨了莱州湾大型底栖动物的群落结构特征及动态变化。4个航次中共鉴定出大型底栖动物272种,其中包括环节动物多毛类122种,软体动物46种,甲壳动物64种,棘皮动物18种,鱼类9种,其他类13种。调查海域平均丰度为(1102.56 ± 216.32) ind./m2, 多毛类在丰度上占绝对优势;平均生物量为(28.16 ± 8.45) g/m2,软体动物占据优势。丰度和生物量空间分布规律具有很强的相似性,低值区位于莱州湾西部黄河口邻近海域,高值区位于渤海中部海域。丰度和生物量季节变化明显,夏季最高,秋季其次,春季最低。多毛类不倒翁虫(Sternaspis sculata)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephthys oligobranchia)、紫壳阿文蛤(Alvenius ojianus)等是莱州湾调查海域的优势种。通过与历史资料的对比发现,莱州湾大型底栖动物种类组成及优势种类出现小型化的趋势。     

獐子岛养殖区夏季底层水温快速变化的机理分析

Rapid changes in the near-bottom water temperature are important environmental factors that can significantly affect the growth and development of species in the bottom culture. The object of this research is to investigate the mechanism causing these rapid changes within a bottom culture area near the Zhangzi Island. The hydrographic transects observations in the North Yellow Sea(NYS) suggest that our mooring station is very close to the tidal mixing front. The horizontal advection of the tidal front has induced the observed tidal change of bottom temperature at the mooring station. Analysis of the mooring near-bottom temperature and current measurements show that the angle between the tidal current horizontal advection and the swing of the tidal front is crucial in determining the variation trend of temperature. When the angle equals 90°, the horizontal tidal current advects along the isotherms so the temperature remains the same. When the angle is between 0° and 90°, the seawater moves from deep water to the warmer coastal zone and the temperature decreases. In contrast, the horizontal tidal advection moves the coastal warm water to the mooring station and the water temperature increases when the angle is between 90° and 180°. The amplitude of the temperature change is proportional to the magnitude of the horizontal temperature gradient and the tidal excursion in the direction of the temperature gradient. This study may facilitate the choice of culture area in order to have a good aquaculture production.