火成岩岩石薄片智能识别及分类方法

在油气勘探、评价及开发中,岩性识别和薄片鉴定是十分重要的基础工作,准确的薄片识别结果可以为勘探和开发提供可靠的依据。传统的人工判定方法或实验室分析方法具有主观性强、效率低、自动化程度低等问题。目前基于内容的智能图像识别技术在准确性和具体应用方面还面临着许多难题。论文基于国内外相关研究成果与油气勘探与开发中岩芯薄片图像的特点及要求,设计并研制成功薄片图像自动识别系统和薄片智能鉴定系统。利用图像梯度分布和色彩分析进行火成岩岩石薄片智能分类,对所有像素进行类别划分进而得到整体的鉴定结果,实现了省时、高效、高精度的薄片智能鉴定成果。     

卷积神经网络和视觉注意力语义分割模型在高分辨率遥感影像分类中的性能分析

随着深度学习语义分割的快速发展,基于计算机视觉语义分割模型的高分辨率遥感影像分类方法也大量涌现。为系统定量地研究经典的和先进的视觉语义分割模型在遥感影像分类中的性能,在总结深度学习语义分割进展的基础上,选择9种基于卷积神经网络(CNN)和视觉注意力的语义分割算法,对米级和厘米级2个尺度的遥感数据集进行分析研究。在模型构建上基于计算机视觉通用的语义分割框架,训练时采用红绿蓝3波段遥感图像并基于ImageNet预训练权重进行迁移学习训练。研究结果表明：通用的语义分割模型通过常规训练设置进行训练能取得较好的遥感影像分类效果,部分地物的交并比(IoU)可以达到90%以上;基于视觉注意力的遥感影像分类模型的精度普遍高于基于CNN的模型,且MaskFormer能更有效地提取离散的地物信息;不同类别的精度最高值并不全在总体最优模型中,部分会存在于次优模型中;类似的地物在更高分辨率遥感数据集中可以获得更高的精度。     

基于深度学习的强对流高分辨率临近预报试验

强对流天气临近预报、预警在气象灾害防御中具有极为重要的地位。在气象业务中,因对强对流天气临近预报、预警准确率和时、空分辨率的极高要求,使其成为业务难点和研究热点之一。对于高时、空分辨率强对流临近预报问题,尝试用深度学习方法来解决。首先将强对流临近预报抽象成同时包含时间和空间的序列预测问题;然后基于改进的循环神经网络算法形成的自编码模型,使用京津冀地区长序列、高时空分辨率天气雷达组网拼图数据进行模型训练;最后利用基于历史0.5 h雷达回波拼图数据训练得到的端到端神经网络,预报未来1 h内的逐6 min回波演变特征。通过基于传统外推算法的临近预报方法与深度学习算法的临近预报方法进行对比,发现使用的深度学习方法可以有效“学习”到高时、空分辨率序列雷达数据特征的内在关联,通过多层神经网络构造出抽象的深层特征,能够有效捕捉到雷达回波的演变规律和运动状态。通过计算雷达回波预报的命中率（POD）、虚警率（FAR）、临界成功指数（CSI）等检验表明,相较传统外推临近预报方法,在强对流回波临近预报准确率上有较明显提高。      

基于深度学习的介形类化石识别

介形类化石对地质年代的确定、古湖泊和古海洋的研究、古环境的重建以及海底石油资源的勘探等工作都具有重要意义。然而,现有识别化石颗粒的方法费时费力,准确率也有待提高。鉴于介形类化石颗粒的类别具有科、属、种的层次结构,种类数量庞大,所以本文提出了一种层次化识别方法。首先进行目标检测,实现介形类化石的定位与属类划分;之后在目标检测模块的基础上进行智能识别,使用卷积神经网络和支持向量机提取属类下更细微的种类特征,实现化石种类划分。实验结果表明,本文提出的分层次识别模型能检测出化石图像中所有化石颗粒的位置信息并对其进行分类,分类准确率可达95%,且相较于未进行分层次识别的模型,能将识别准确率提升1.8%~5.8%。     

主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类

针对当前高光谱影像分类时,人工标注样本费时费力以及大量未标记样本未有效利用等问题,提出了一种主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类方法。首先,将像素的光谱信息与其邻域内的空间信息相结合,利用重排序机制得到一种旋转不变的空谱特征表达。在此基础上,利用主动学习算法选择最不确定性样本(即分类模糊度最大的样本),提交操作者标注得到标记样本集。最后将该标记样本与未标记样本组合,用于图的半监督分类。该算法可保证类别边界样本的选择,利于分类器的边界构造,同时,在较少标记样本情况下,通过引入大量的未标记样本,可以达到较好的分类效果。在3幅真实高光谱影像上的试验表明,该方法可以取得精度较高的分类结果。     

基于随机森林的国产小卫星遥感影像分类研究

近年来随着小卫星数量与传感器类型的快速增加,急需研究和发展快速可靠的小卫星遥感影像分类方法。针对分类方法各具局限性、具体应用中最优分类器选取困难等问题,本文基于多分类器集成学习的思路,引入随机森林(Random Forests)方法用于小卫星遥感影像分类。采用灾害监测预报小卫星(HJ-1)、北京1号小卫星(BJ-1)两种国产小卫星多光谱遥感影像进行试验,并与传统分类方法进行比较,结果表明,随机森林比最大似然分类器(MLC)、支持向量机分类器(SVM)等具有更好的稳定性、更高的分类精度和更快的运算速度,具有很好的适用性。     

Lessons Learned from Reviewing Research in GIS Education

Abstract

Traditional lectures generally force students to play a passive role in the classroom. In an effort to promote active learning, we added discussion sections to a large lecture hall course. Field trips, student journals, and group-based assignments, in particular, enhanced the learning experience. To ensure the success of the new format, course planners must enlist the sustained cooperation of key faculty and administrators on campus, as well as teaching assistants assigned to the new sections. The new discussion sections allowed students to acknowledge the environmental impact their actions have on campus and to recognize that environmental problems occur at multiple scales.     

School Students' Understanding of Choropleth Maps: Evidence From Collaborative Mapmaking Using GIS

Abstract

Pairs of students from two age groups made choropleth maps using Arc View. Evidence from their discourse is used to assess aspects of their cartographic understanding as well as the nature of their collaboration. Students from both age groups spent a high percentage of their time talking about cartographic strategy and a low percentage of time on technical aspects of GIS functionality. Older students engaged in more reasoning and questioning. Key areas for teacher intervention include promoting better student understanding of what the mapped data mean (including directionality and numerical characteristics) and the most effective strategies for raising the level of students' conceptual exchange during collaborative learning.     

Useful Products of the Century Plant a Lesson on Mexico

Creating opportunities for students to actively apply hazards theory to real-life situations is often a challenge in hazards geography courses. This article presents a project, the Jocko Lakes Fire Project, that implemented learning strategies to encourage students to be active in wildfire hazards research. Wildfire hazards stand out as an increasing threat to communities in forested areas given current and projected rates of urbanization, the growing concentration of wealth in hazard-prone areas, the increasing costs of forest wildfire reduction, and climate change. Components of the project involved students in problem definition and the articulation of a research plan; identifying and collecting relevant data; and analyzing and documenting the wildfire hazard event. The student-based evaluation of the project and its outcomes highlights the ways in which this approach can increase understanding of local hazard scenarios, familiarity with relevant theory, geographical knowledge, and skills in research.