台风时空过程的网络动态分析技术与示例

网络技术的发展为实时动态地显示时空过程信息和在线分析提供了可能,也为气象海洋等灾害性过程的预警和防灾决策支持提供了可能;另一方面,随着网络的普及化,公众对GIS时空分析模型的网络实时集成和可视化表达提出了迫切需求。本文在分析网络GIS最新发展趋势的基础上,针对时空过程的动态特性,探讨了时空过程网络实时动态查询、分析和可视化的技术方法,并以台风过程为代表,设计了适合网络环境的台风过程数据的有效组织形式和直观的表达方式,构建了一个台风过程网络系统原型,具备了时空过程查询、可视化、简单的空间分析等功能,实现了台风过境的时空影响网络在线分析。系统基于ArcGIS Server在.NET环境下实现。实践证明本文提出的时空过程网络动态技术,可快捷地实现时空过程信息的网络发布、过程的在线影响分析及其时空动态可视化,可为台风、海啸等灾害性过程的信息提供和灾害评价等提供空间技术支持。     

基于Web Services的Argo数据应用服务框架与实现

分析了 Argo 数据应用研究现状,结合Web服务技术,提出了 Argo 数据应用服务框架,把 Argo 数据及应用模型均封装成Web服务,从而提高了分布式环境下,数据的互操作性、应用的可移植性及透明性.基于该框架,开发设计了"中国南海 Argo 数据应用服务平台",该系统可以集成分布式环境中,基于异构平台的数据服务和应用服务,可为用户提供透明的、"一站式"的 Argo 数据 Web 应用.     

利用空间信息网格的海流场远程可视化

结合海洋科学的发展,分析了海流场数据远程可视化共享的应用需求;利用Web服务技术及空间信息网格技术,提出了海流场数据远程可视化的逻辑架构及实现方法;在ArcGIS Server平台上实现了B/S架构的海流场远程可视化应用平台。实验表明,利用空间信息网格可以屏蔽海流场数据的分布性、异构性,实现数据的实时动态可视化共享。     

珠江口海岸带地貌特征对土地利用动态变化影响

珠江口作为我国经济发展最活跃的区域,受快速城市化与工业化影响,土地资源不断减少,出现耕地流失、恶性围填海等诸多问题。文中以珠江口海岸带为研究区,借助GIS和RS技术,应用Landsat ETM数据,结合实地考察资料,对1980―2010年珠江口的土地利用变化特征进行研究,并定量分析地形地貌因素对研究区土地利用变化的影响。研究结果表明:在过去近30a期间,研究区土地利用格局发生剧烈变化,耕地减少至原有量的42.1%,城镇用地增长了近8.5倍;土地利用变化受地形地貌因素影响显著,各土地利用类型转化主要发生在海拔130m以下地区,而在这一区间内,存在0～6m和20～80m两个活跃地段,分别是大规模围填海和城镇建设的分布区;对坡度而言,土地利用变化主要分布在0°～2°区间,在1980―2000年和2000―2010年两个时期土地利用类型转化量分别占总量的63.8%和76.2%。     

过程地理信息系统框架基础与原型构建

GIS的发展正在从基于空间状态的“静态”基础走向基于时空过程的”动态”基础。作者提出了过程地理信息系统(PGIS)的概念及其理论框架体系。本文剖析了PGIS中过程所在的时空范畴,阐述了过程在PGIS中的含义及其结构,并探讨了PGIS基本空间框架、体系结构和过程仓库的理论基础。在此基础上,定义了PGIS的基本时空处理分析功能范畴,从过程的时空特性出发,结合所研发的海洋地理信息系统平台MaXplorer,阐述了PGIS不同于传统GIS的相关功能,即过程管理、可视化、特征化、对象化、逻辑运算和符号化等。     

海岸带空间地理数据垂直基准的统一

海岸带不同的垂直基准严重地妨碍空间地理数据的集成,垂直基准的统一已是迫切需要解决的任务。分析了我国垂直基准的现状,研究了大地水准面作为统一的垂直基准面的不足与局限性,阐述了选择参考椭球面作为统一的垂直基准面的理由和优点,以及建议在陆地采用大地水准面作为次级的垂直基准表示高程,在海洋采用理论深度基准面作为次级垂直基准表示水深,并采用WGS84参考椭球面进行垂直基准的统一。同时,还给出了陆地高程基准的转换关系和方法,以及海域深度基准的转换关系和归算方法。研究成果将使已有的大量海陆测绘资料得到更好的应用,从而为我国的社会经济、国防和海岸带的可持续发展提供更加强有力的测绘保障。     

基于VIIRS数据的油气平台提取技术研究

油气平台作为海上油气资源勘探开发的主要设备之一,其数量与空间分布反映了一个区域油气资源的开发状况。普通光学影像易受天气状况影响,而雷达数据成本较高,这给油气平台的检测带来了一定的困难。由于油气平台作业过程中,需要灯光照明,同时伴气的燃烧也产生很强的灯光,因此可以通过检测灯光来实现油气平台的提取。针对VIIRS数据具有强夜间光探测能力,本文提出了一种卷积运算临界值法对海上油气平台进行提取。首先对2期不同时相的VIIRS数据进行卷积运算,对亮像元进行了增强处理,对背景像元进行弱化处理,从而明确区分疑似目标与背景,然后以0值为分界点,对疑似目标进行提取,最后利用油气平台相对静止的特性,通过邻域分析,实现油气平台的提取。结果表明,本文提出的卷积运算临界值法可以有效地提取油气平台,提取准确率约为85.4%,同时可以有效地减少由于经验阈值对提取结果造成的误差。     

多时相TM影像决策树模型的水稻识别提取

决策树模型的多时相TM影像的小尺度水稻信息提取在我国还鲜有研究。为此,本文利用水稻生长在潮湿土壤这一特性,选取TM影像中对植物含水量和土壤湿度反应敏感的短波红外波段(1.55~1.75μm),以及反映植物覆盖率、植物长势的红光波段(0.62~0.69μm)和近红外波段(0.76~0.96μm),计算水稻移栽期、灌浆期和成熟期3个时期的归一化植被指数(NDVI)和土壤含水量指数(LSWI),提出一种时间差异的决策树水稻提取模型,以唐山市滦南县南部区域为例开展了研究。经过野外实地验证表明:该模型能有效区分出水域、玉米和菜地等较易与水稻混淆的地物,水稻提取的生产者精度和用户精度分别为95.18%和98.84%,分别比单一时相高出6.78%和7.54%。     

海洋信息网格服务平台的设计与实现

本文针对海洋信息的分布性、信息类型及格式的多样性、数据的海量性,以及数据处理的计算量大等特性,对地理信息系统、网格技术、Web服务技术,以及远程可视化技术等进行了综合研究。首先,探讨了海洋信息网格服务平台构建的关键技术,包括海洋信息网格技术、网格环境下海洋信息的集成方法,以及远程可视化技术,并提出了海洋信息网格服务平台的系统架构;其次,选定南海海域为实验区,以Argo数据、海温和海流数据为实验数据,实现了海洋信息网格服务平台原型系统。该平台可以集成异构、分布式环境中的数据服务和应用服务,为用户提供透明的、"一站式"的海洋环境信息Web应用。该系统为海洋用户充分利用各种海洋环境信息,提高海洋工作的效率,减少重复性投资、充分合理利用现有设备和资源提供了借鉴。同时实验表明,本文所提出的技术路线是可行和正确的。     

Web-based spatiotemporal visualization of marine environment data

With long-term marine surveys and research, and especially with the development of new marine environment monitoring technologies, prodigious amounts of complex marine environmental data are generated, and continuously increase rapidly. Features of these data include massive volume, widespread distribution, multiple-sources, heterogeneous, multi-dimensional and dynamic in structure and time. The present study recommends an integrative visualization solution for these data, to enhance the visual display of data and data archives, and to develop a joint use of these data distributed among different organizations or communities. This study also analyses the web services technologies and defines the concept of the marine information gird, then focuses on the spatiotemporal visualization method and proposes a process-oriented spatiotemporal visualization method. We discuss how marine environmental data can be organized based on the spatiotemporal visualization method, and how organized data are represented for use with web services and stored in a reusable fashion. In addition, we provide an original visualization architecture that is integrative and based on the explored technologies. In the end, we propose a prototype system of marine environmental data of the South China Sea for visualizations of Argo floats, sea surface temperature fields, sea current fields, salinity, in-situ investigation data, and ocean stations. An integration visualization architecture is illustrated on the prototype system, which highlights the process-oriented temporal visualization method and demonstrates the benefit of the architecture and the methods described in this study.