基于ArcGIS的地震活断层多源数据组织与管理研究

"中国地震活动断层探测技术系统"获取的全国20多个重点城市多源地震探测数据,旨在满足城市地震抗震设防的空间数据基础建设以及城市发展规划、土地利用、重大工程选址应用的迫切需求,分析不同来源的地震探测数据特征,建立中国活动断层探测与地震危险性评价数据库的概念模型。在此概念模型上,结合ArcGIS的GeoDatabase模型给出了城市活动断层探测数据库具体逻辑模型,并按照地震系统确定的活动断层信息管理系统与基础数据库统一的建库标准和数据规范,实现多种活断层探测数据的统一整理和装载入库,完成了全国多个重点城市的活断层探测多源数据库建设,为"中国地震活动断层探测技术系统"各分工程的实施提供了数据保障和数据服务。     

一种基于空间-拓扑结构相似性的复杂轨迹聚类算法

复杂的面状空间实体如海洋涡旋、环流和降雨过程在运动过程中会产生更复杂的轨迹,即具有分支结构的复杂轨迹。为了挖掘这类复杂轨迹的运动模式特征,本文从复杂轨迹的拓扑结构和空间特征出发,创新性地提出复杂轨迹的空间-拓扑结构相似性度量算法（Spatial-Topological Similarity Measurement, STSM）,该算法是基于图同构算法VF2改进的。首先STSM算法将复杂轨迹用带有节点和边的图结构表达,并将空间信息融入图结构的节点属性中,通过匹配复杂轨迹之间所有最大公共子结构,找到匹配结构中节点之间一一对应的关系,利用加权的欧式距离计算复杂轨迹匹配结构中点对之间的空间距离。然后,基于STSM相似性算法进行层次聚类分析,旨在发现复杂轨迹之间相似的拓扑结构在空间上的聚集模式。最后,利用1993-2016年长时间序列的中国南海冷涡复杂轨迹验证方法的有效性,并对比分析复杂轨迹拓扑结构相似性算法CSM。结果表明：单纯用拓扑结构相似性算法CSM进行聚类分析,不能充分挖掘空间的聚集模式,因为不同空间位置也存在拓扑结构相似的轨迹。而本文提出的STSM算法将南海冷涡复杂轨迹分为5类,第一类分布在南海北部、第二类分布在南海中部、其他三类交错在南海南部。这种聚集模式在一定程度上反映了冷涡的生成和演化过程在南海北部、中部、南部的差异性,同时也表明了冷涡移动在南海南部存在更为复杂的异质性。因此,本文提出的方法可以有效地从复杂轨迹数据中发现其演化过程的潜在聚集模式,为认识这类复杂动态现象的时空演化特征提供了一种新的方法。     

东莞地区土地利用变化预测的CBR和CA方法对比研究(英文)

Many studies on land use change(LUC),using different approaches and models,have yielded good results.Applications of these methods have revealed both advantages and limitations.However,LUC is a complex problem due to influences of many factors,and variations in policy and natural conditions.Hence,the characteristics and regional suitability of different methods require further research,and comparison of typical approaches is re-quired.Since the late 1980s,CA has been used to simulate urban growth,urban sprawl and land use evolution successfully.Nowadays it is very popular in resolving the LUC estimating problem.Case-based reasoning(CBR),as an artificial intelligence technology,has also been employed to study LUC by some researchers since the 2000s.More and more researchers used the CBR method in the study of LUC.The CA approach is a mathematical system con-structed from many typical simple components,which together are capable of simulating complex behavior,while CBR is a problem-oriented analysis method to solve geographic problems,particularly when the driving mechanisms of geographic processes are not yet understood fully.These two methods were completely different in the LUC research.Thus,in this paper,based on the enhanced CBR model,which is proposed in our previous research(Du et al.2009),a comparison between the CBR and CA approaches to assessing LUC is presented.LUC in Dongguan coastal region,China is investigated.Applications of the im-proved CBR and the cellular automata(CA) to the study area,produce results demonstrating a similarity estimation accuracy of 89% from the improved CBR,and 70.7% accuracy from the CA.From the results,we can see that the accuracies of the CA and CBR approaches are both >70%.Although CA method has the distinct advantage in predicting the urban type,CBR method has the obvious tendency in predicting non-urban type.Considering the entire ana-lytical process,the preprocessing workload in CBR is less than that of the CA approach.As such,it could be concluded that the CBR approach is more flexible and practically useful than the CA approach for estimating land use change.     

海岸带影像数据库的设计与集成方法

目前遥感影像的管理方式仍以文件式管理为主 ,而其在实现影像数据的共享方面存在缺陷 ,应寻求新的管理方法。本文在简要阐述 Arc SDE的体系结构和原理的基础上 ,认为应用 Arc SDE进行影像数据库管理是一种实现共享的有效方法 ,并以中国海岸带遥感影像数据库的设计和建立为例 ,探讨了应用 Arc SDE建立影像数据库的技术方法 ,并讨论了在建立影像数据库方面 Arc SDE存在的技术缺陷和解决的方法。     

基于CNN的空间数据自适应切分算法

针对空间数据划分方法无法自适应选择问题,本文提出了基于CNN的数据自适应划分算法（Adaptive Partition Algorithm for Space Vector Data- Convolutional Neural Networks,SVDAP-CNN）。该算法首先基于应用场景和其他相关资源实现特征描述和表达;其次基于层次聚类设计特征矩阵表达算法,体现特征间的局部相关性以减少方法选择时间和提高选择精度;最后通过CNN模型实现空间数据自适应划分。本文选取南海区域真实数据和模拟数据进行验证,与已有的数据划分方法选择算法进行比较。结果显示：针对真实数据,SVDAP-CNN算法的精度和时间效率分别提高了24.18%和25.67%;针对特征和特征间关系表达欠完备的模拟数据,SVDAP-CNN算法的精度和时间效率分别提高了27.02%和26.80%;针对选择结果易出错的数据切分方法,SVDAP-CNN算法的精度提高了19.92%,证明了该算法有较好的普适性;另外,本文结合南海区的实际应用证明了该算法的应用可行性。SVDAP-CNN算法的提出可为大数据量、多变的自动化空间应用分析提供技术支撑。     

北京一号数据检测渤海海洋锋

本文基于引力模型,对北京一号对地观测小卫星数据渤海区域进行海洋锋面检测。针对北京一号小卫星数据的特点,选择红波段作为实验波段,并选择渤海湾南岸水色锋和辽东湾东岸辐射沙脊两个实验区域。算法首先对数据进行线性拉伸,波段运算等预处理,突出锋面信息,其中,拉伸区间由图像直方图确定,接着应用引力模型对预处理后的数据进行锋面检测。实验结果表明,本文算法能够对两个实验区域的锋面进行检测,得到的锋面信息连续、突出,证明了算法的有效性;针对北京一号对地观测小卫星数据,本文算法相比于传统锋面检测算法,能够得到更加连续的锋面信息,并能较好抑制近岸泥沙对锋面检测的干扰。     

多重分形方法在涡旋遥感信息处理提取中的应用研究

目前提取遥感影像中的涡旋信息主要用边缘探测技术,例如Canny算子和Hough算子等,然而由于涡旋信息和遥感影像本身的复杂性和模糊性,用传统的方法不能取得理想的提取结果.基于多重分形技术,利用海洋涡旋信息的物理特征时空形态的自相似性来提取涡旋,用NASA MODIS,Sea WiFS和NOAA在典型海区如边界流的卫星影像进行试验,研究结果表明,用多重分形方法获取的涡旋信息非常有利于对海洋涡旋的深刻认识和分析研究.     

海面溢油光学卫星遥感监测能力分析

 海面溢油对海洋生态的影响具有频率高、范围广和危害大的特点。卫星遥感已成为海面溢油监测的重要手段。本文从海面油膜光谱特性出发,与常用的光学卫星传感器建立对应关系,根据对不同光学遥感卫星的空间分辨率、时间分辨率、幅宽和波段数等主要物理参数的对比分析认为,MODIS传感器和HJ-1卫星有较强的海面溢油监测能力。故此,采用MODIS、BJ-1、HJ-1和FY-3光学卫星影像,对2006年3月和2011年6月渤海海面溢油污染事故进行了遥感监测。MODIS遥感图像可以清晰反映出2006年和2011年这2次溢油污染事故中海面油膜信息,HJ-1卫星遥感影像则能反映出2011年溢油污染事故中海面油膜信息,而BJ-1和FY-3卫星遥感影像不能反映出海面油膜信息。HJ-1、BJ-1和FY-3卫星在波段设置上相似,但是,BJ-1和FY-3卫星不能反映出油膜信息,所以,本文进一步对这2次溢油事件中的MODIS遥感影像的油水光谱反差和海水光谱方差进行计算,并对结果进行比较分析,实验结果表明,当MODIS某一波段的海水光谱方差小于油水光谱反差时,则该波段可以显示出油膜信息;而当油水光谱反差小于或接近海水方差时,则不能反映出海面油膜信息。从波谱响应、空间分辨率和时间分辨率,以及监测实例中说明MODIS传感器有较强的海面溢油监测能力。     

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%。     

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.