多元地学信息系统的设计与实现

结合多元地学不同专题空间数据复杂的地学信息特点,利用空间数据库技术和多元地理信息分析,对多元海量地学(地理、地质、物探、化探、遥感等)信息进行科学的管理和分析。通过科学的计算,直接进行多影响因素分析,为进一步开展综合应用研究提供支持。多元地学信息系统的建立将为地学的研究提供重要的方法。     

地图分析在城市规划布局中的应用

地图分析是地图高级应用的核心基础。应用连续化结构变换方法和点状地物表象空间分布特征分析方法，对长春市邮政机构分布图进行定性和定量分析。结果表明，长春市邮政机构分布比较合理。地图分析为城市规划布局提供科学依据，对其它行业布局也有一定的参考价值。     

GPS高程异常拟合在隧道贯通中的应用分析

隧道贯通三维坐标的精度会直接影响施工的安全、进度和成本,因此,对测量的精度要求很高。本文采用静态GPS进行测量,获取三维坐标,基于移去-恢复拟合方法、二次多项式曲面拟合模型、移动曲面拟合模型三种方法进行高程异常拟合,利用伊通伊丹冯家岭分水枢纽工程的实测数据进行了验证。通过精度对比分析,移去-恢复和二次多项式曲面拟合模型应用于较小型隧道贯通的高程异常拟合精度最高。     

基于GEE的东北三省城市建设用地扩张研究

根据社会经济和人口变化,基于云平台实现中高分辨率遥感影像城市建设用地的快速提取,可以高效准确地对长时间序列大范围城市建设用地扩张情况进行动态变化监测,为城市的管理和规划提供借鉴和参考。本文基于Google Earth Engine（GEE）云平台,利用NPP/VIIRS（suomi national polar orbiting partnership/ visible infrared imaging radiometer suite）年度平均夜间灯光数据和阈值分割法提取城市区域,获得3 142景覆盖东北三省城市的Landsat影像;在原始光谱波段的基础上构建指数、纹理和地形特征,利用SEaTH算法进行特征优化,根据JM距离的取值将特征数量从20个精简到12个;在城市区域中利用随机森林（random forest, RF）算法结合最优特征对Landsat月度合成影像进行再次分类,更加精确地提取建设用地。研究结果表明,东北三省城市建设用地提取平均总体精度和Kappa系数分别为96.19%、0.92,有较高的效率和可靠性;1989—2019年东北三省城市建设用地总面积扩张49.07%,省会城市中沈阳扩张速率较快,长春次之,哈尔滨最慢;人口因素和经济因素是推动城市建设用地扩张的主要因素。     

基于多特征信息的城市核心地物要素提取方法研究：以深圳市为例

为了解决由于空间分辨率低导致城市核心地物要素提取精度低的问题,笔者构建了适用于城市核心地物要素提取的卷积神经网络模型(convolutional neural network, CNNs),同时利用基于遥感影像提取的颜色、纹理和形状等多特征信息辅助城市地物要素提取。颜色、纹理和形状等多特征信息与CNNs模型提取的深层信息相结合,融合浅层与深层特征信息,充分挖掘影像数据中的高级语义信息,能够有效地提高结果精度。实验结果表明,CNNs模型减少了模型参数量与复杂度,模型收敛速度快,具有较高的提取精度、泛化能力和鲁棒性,总体精度为97.49%,Kappa系数为0.957 5。该研究可以为城市发展与规划提供技术支持。     

大布苏地区土地利用及其景观格局变化研究

利用大布苏地区1996年和2001年两个时相的TM遥感图像,获取不同时期的土地利用信息,分析了大布苏地区土地利用时空变化,借助FRAGSTATS软件进行了景观格局变化研究。研究结果表明,土地利用变化的总趋势是水域、荒草地减少,居民用地、耕地增加,土地利用综合程度指数降低;从景观尺度上看,斑块密度、多样性指数、优势度和均匀度指数减小,最大斑块指数、景观形状指数增加。     

基于J2EE的分布式海量影像分发服务研究和实现

为实现分布式海量影像分发服务,提出了基于J2EE的分布式海量影像数据分发服务架构,并重点探讨海量影像数据的索引、影像分发服务的多级缓存、基于服务集群的分发服务等关键技术,最后利用VC++6.0、EVC++4.0、Jbuilder2005等开发工具实现了海量影像动态分发服务系统,分别在局域网和海事卫星网络两种网络条件下进行了实验与分析。     

无人机摄影测量在矿山地质环境调查中的应用

为解决传统的人工野外矿山地质环境调查易受交通、地形影响,且劳动强度大、效率低、成本高等问题,将无人机摄影测量技术应用在矿山地质环境调查中。以长春市净月东升采石场为研究区,利用RTK（实时动态差分技术）获取地面控制点坐标,采用大疆精灵4无人机进行航空摄影,在Pix4Dmapper建立的研究区三维模型上经量测、解译等,提取研究区内矿坑面积、边坡方位、长度、高度、体积和表面积以及滑坡、崩塌堆积体和断层等矿山地质环境相关的几何信息,制作了研究区地形图、DOM（数字正射影像）和DSM（数字表面模型）,同时解译了边坡大量随机结构面迹线和产状信息。结果表明,基于无人机摄影测量技术的矿山地质环境调查可以快速获取矿山地质环境信息,获取的结构面倾向、倾角误差分别在5°和4°以内,可满足矿山地质环境调查精度要求。     

基于知识图谱与随机森林的落叶松毛虫害遥感识别

落叶松毛虫害的大规模爆发导致了森林生态系统和经济的严重损失,快速、准确地对落叶松毛虫害发生区域进行识别具有重要的意义。本研究采用知识图谱技术,对与森林虫害相关的敏感特征进行筛选,并综合利用多源数据,分别构建3种不同数据组合的随机森林模型,对研究区内落叶松毛虫害发生区进行遥感识别。结果表明：1)依据图谱构建流程可以实现知识图谱构建及筛选,本研究实现了构建森林虫害遥感识别特征图谱,并筛选了中国东北地区落叶松毛虫害的遥感识别特征;2)知识图谱与遥感技术手段相结合,能够为构建虫害识别模型提供有效特征;3)与单一数据源相比,基于多源数据的落叶松毛虫害识别效果更好,本研究综合使用Sentinel-1A、Sentinel-2A和地形数据的总精度和Kappa系数分别为92.78%,0.876 6。     

长白山地区景观格局过程模拟预测研究

利用1985年和1999年两期遥感数据、地理数据并经实地考察,提取了长白山地区近20年的景观格局过程信息图谱;基于地学信息图谱和景观生态学理论,结合地理元胞自动机模型,建立了景观格局信息模拟与预测模型;综合考虑坡度、高程、坡向等对景观格局的影响因素,采用Matlab平台实现了对长白山地区景观格局过程信息的模拟与预测;将模拟的1985年和1999年长白山地区景观格局过程信息图谱与对应年份的遥感图像获得的景观格局过程图谱进行点对点对比,获得其总体精度1985年为84%,1999年为82%。采用Moran I指数获得定量的评价结果,计算1985年、1999年真实和模拟的Moran I指数分别为0.56、0.53和0.72、0.70,可以看出模拟结果和实际情况十分接近。