An assessment of the impact of urbanization and land use changes in the fast-growing cities of Saudi Arabia

Understanding rates, patterns and types of land use and land cover (LULC) changes are essential for various decision-making processes. This study quantified LULC changes and the effect of urban expansion in three Saudi Arabian cities: Riyadh, Jeddah and Makkah using Landsat images of 1985, 2000 and 2014. Seasonal change of vegetation cover was conducted using normalised difference vegetation index, and object-based image analysis was used to classify the LULC changes. The overall accuracies of the classified maps ranged from 84 to 95%, which indicated sufficiently robust results. Urban area was the most changed land cover, and most of the converted land to urban was from bare soil. The seasonal analysis showed that the change of vegetation cover was not constant due to climatic conditions in these areas. The agricultural lands were significantly decreased between 1985 and 2014, and most of these lands were changed to bare soil due to dwindling groundwater resources.     

融合颜色和深度信息的运动目标提取方法

行人检测是计算机视觉、智能交通等领域研究的热点与难点,基于深度传感器对室内复杂场景下的行人检测展开研究。目前,基于颜色与深度数据的目标检测方法主要包括基于背景学习的方法和基于特征检测算子的方法,前者依赖于视频序列头几十帧的背景知识,帧的数量决定检测质量;后者存在计算量大的问题,训练样本的不足也会影响行人检测结果。因此,深入分析了复杂场景特征,融合颜色和深度信息,提出了RGBD+ViBe(visual background extractor)背景剔除方法,实现前景运动目标的准确提取。实验结果表明,提出的RGBD+ViBe方法在前景运动目标检测准确率方面要明显高于仅考虑颜色或深度信息方法以及RGBD+MoG(model of Gaussian)方法。     

基于Landsat卫星的沈阳市土地覆盖变化研究

土地利用、土地覆盖变化(LUCC)是当今遥感领域的重要研究课题,也是地学界、生物学界、环境学界等关注的热点问题之一^[1]。特别是对大城市的土地类型变化研究,有利于揭示城市化进程中的空间变化规律。本文利用沈阳市1990、2000、2010年3期Landsat系列卫星数据,经过空间配准、相对辐射校正、图像增强等预处理,分别对3期遥感图像进行监督分类,提取土地类型转换信息并进行景观格局分析^[2]。结果表明,20年间沈阳市土地覆盖变化主要表现为耕地和建筑用地的转变,其中1990—2000年,耕地和建筑用地均有缓慢增加;而2000—2010年耕地面积明显减少,建筑用地显著增加,城市化进程大大加快。本文成果对沈阳市未来城市规划和可持续发展相关政策的制定有一定的参考价值。     

基于差值PCA的高分辨率影像变化检测

目前,影像变化检测研究主要针对多波段低空间分辨率影像,而多波段高空间分辨率影像的变化检测研究则相对较少。本文以时相为2015年和2016年的资源三号卫星影像为研究对象,采用差值主成分分析方法提取研究区的变化图斑。实验证明,该方法在多波段高分辨率卫星影像变化检测中有效,对影像变化检测的研究和应用具有重要的参考价值。     

长江中游城市群社团结构演化及其邻近机制 ——基于生产性服务企业网络分析

刻画长江中游城市群空间结构演化特征,通过QAP分析定量揭示其影响机制。结果显示：长江中游城市群存在3个分别以武汉、长沙和南昌为核心、以省界为界限的城市社团,社团结构存在显著的异质性特征。城市群层面上,地理邻近、文化邻近和行政邻近均对城市群社团结构产生显著影响,行政邻近中的省级行政邻近影响最大;交流技术进步、金融资源集聚与扩散对社团内外联系也产生显著影响。分析社团层面,发现此时地理邻近在各社团内部结网互动中起决定性作用,且不同影响因素在3个社团中的影响效应存在一定的差异性。     

Simulation of Kelvin wakes in optical images of rough sea surface

Kelvin wake is one of the common wakes generated by moving ships and contains rich information about ships. In this paper, free wave elevations of Kelvin wake are calculated based on the Michell thin ship theory combined with a point source perturbation model. The probability density function of sea surface slopes is introduced to calculate the specular reflection of sunlight and skylight and the refraction of scattered light underwater. Satellite-detected Kelvin wakes are then simulated by adding surface specular reflectance and water-leaving reflectance. Simulation results agree well with satellite measurements. The specular reflection of sunlight is the decisive factor affecting the features of Kelvin wakes according to the simulation results. The main factors that influence the specular reflection of sunlight, such as the incident direction and observation direction, ship parameters, and background environment, are discussed. This study is helpful for wake detection and provides a preliminary theoretical method for the retrieval of ship information.     

多通道化学传感器及其在热液喷口探测中的应用

热液喷口附近的羽状流中存在明显的化学及浊度异常,通过探测这些异常可判断是否存在热液喷口及确定喷口的具体位置。本文研制了一款可用于探测热液喷口的多通道化学传感器,该传感器具有体积小、精度高的特点,且可在4000米深海中进行工作。该化学传感器共配备五个全固态电极,一个为参比电极,其余四个为离子选择性电极,并且可根据所测量的化学离子进行更换。本文基于该化学传感器共进行了两组实验。在第一组浅海试验中,化学传感器集成了pH,Eh,CO₃^2-和SO₄^2-电极,在浅海海域中测量对应化学量,结果表明该化学传感器可在实际应用中获得高精度、稳定的测量数据。第二组实验为深海热液探测,装配了pH,Eh,CO₃^2-和H₂S电极的化学传感器在西南印度洋中脊区域的29次测线中投入使用,共获得有效数据27组。通过对测量所得到的化学量进行分析,本文提出了一种确定热液喷口的化学异常探测方法,若某时间段内Eh和H₂S的电势降低,而pH和CO₃^2-的电势上升则可判定存在化学异常。利用该方法对27组有效数据进行分析,共发现5个潜在的热液喷口。实验结果表明,该化学传感器可有效地探测由热液引起的化学异常,适用于实际热液探测中。     

基于LZW的海底声学探测数据压缩方法研究

针对海底声学探测仪器采集数据量大而存储容量有限、数据传输带宽不足的实际问题,基于Lempel-Ziv-Welch(LZW)无损压缩算法,研究海底声学探测数据的实时压缩方法,提高数据压缩效果、节省传输带宽。并在LZW无损压缩算法的基础上结合数据存储的特点对压缩结果进行内存重新分配,极大提高压缩比(压缩数据大小/原始数据大小)。利用海底地震仪(OBS)采集的原始声学探测数据进行测试验证,结果表明该方法对于OBS声学探测数据有很好的压缩比,可用于对OBS采集的声学探测数据进行压缩处理,对于海底探测仪器的研发有很好的指导意义。     

基于K-means聚类与数学形态学的侧扫声呐图像目标轮廓自动提取方法

针对侧扫声呐图像斑点噪声强、背景海底散射干扰严重,海底目标轮廓自动提取困难的问题,提出了一种基于K-means聚类与数学形态学相结合的海底目标轮廓自动提取算法。为克服噪声干扰,该算法首先利用中值滤波去除侧扫声呐图像中的强斑点噪声;然后采用K-means聚类算法对侧扫声呐灰度图像进行分割,并二值化,除去大部分海底背景噪声,初步提取出目标;接着利用数学形态学运算去除提取结果中的孤立噪点,并填充目标内部孔洞,得到连续化、圆滑的目标边缘;最后对处理后的侧扫声呐图像进行边缘检测,提取出目标轮廓。实验结果表明:该算法思想简单易行,具有很强的克服背景噪声的能力,自动提取的目标轮廓连续性较好,结果准确可靠。目前,在侧扫声呐图像目标轮廓提取过程中,主要采用人工方式,自动性较差,效率较低。本文算法可以实现目标轮廓的自动提取,提高效率,具有较强的实用价值。     

水平非均匀性蒸发波导诊断及其对雷达探测的影响

蒸发波导是发生在海气边界层的一种异常折射现象,因为其分布广、发生概率大,所以被认为是对海上电子装备影响最为显著的波导类型。然而由于其形成机制复杂,且在近岸地区存在水平不均匀性,使得目前非均匀蒸发波导的诊断及其应用还未能落实到实际工作中。针对这一现状,首先利用G L Geernaert的方法修正了Monin-Obukhov相似理论,将其扩展到海洋大气表面边界层不均匀条件下;其次在Babin模式的基础上引入张强普适函数的非线性修正因子与阵性风速,从而将蒸发波导诊断模式的适用范围拓展到近海沿岸地区和甚低风速条件下。并在此基础上研究了蒸发波导水平非均匀性对雷达探测的影响,得到了水平非均匀蒸发波导能够改变均匀波导环境下雷达的探测距离及其盲区的分布。