基于卷积神经网络的ICESat-2光子点云去噪分类

ICESat-2（Ice, Cloud, and land Elevation Satellite-2）是美国NASA（National Aeronautics and Space Administration）在2018年发射的激光测高卫星,其上搭载的激光测高系统ATLAS（Advanced Topographic Laser Altimeter System）采用微脉冲多波束光子计数激光雷达系统,因其低能耗、高探测灵敏度、高重复频率的特性极大改善了沿轨采样密度,但也使获取的数据中包含大量的噪声,如何有效实现光子点云去噪分类成为后续应用的关键,也是当前研究的热点和难点,为此本文提出一种基于卷积神经网络的光子点云去噪和分类算法。首先将光子点云按照沿轨和高程方向划分格网,去除明显的噪声光子,并将每个粗信号光子点栅格化为影像;然后基于少量样本构建的卷积神经网络分类模型实现光子点云精去噪和分类;最后利用机载激光雷达数据进行验证,并与ATL08产品的去噪分类结果进行对比。结果表明,对于裸地和森林区域,卷积神经网络算法均能有效去除噪声光子,特别对于森林区域,可同时实现去噪和分类;其中,裸地区域地表计算的R²和RMSE分别为1.0和0.72 m,森林区域地表和树冠计算的R²分别为1.0和0.70, RMSE分别为1.11 m和4.99 m。本文利用深度学习算法实现光子点云去噪分类,在裸地和森林区域均取得了较好的结果,为后续光子点云数据处理提供了参考。     

Fine root distribution pattern of different aged Leucaena leucocephala trees in debris flow source area in Jiangjia Gully,China

Fine root is critical to restrain soil erosion and its distribution pattern is of great influence on the restraining effects. This study studied the fine root biomass(Br) distribution of different aged Leucaena leucocephala(5, 10, 15 years) in debris flow source area in Jiangjia Gully by digging downward to the bottom at different distances to stem in three directions on slope. The results showed the Br increased dramatically by 143% from 5 years to 10 years and then rose slowly by 38% from 10 years to 15 years. The Br of 5 years was significantly asymmetric between uphill and alonghill directions, but there was little difference among directions for other ages, and a concentration trend appeared to exist in downhill and alonghill directions. Moreover, fine root(D≤1 mm) was significantly heavier than that of fine root(1mmD≤2 mm), playing a leading role in the vertical distribution of the whole fine root, with a logarithmic or an exponential function. The results presented may shed light on fine root distribution pattern and evaluation of its effect on slope stability in debris flow source area.     

地热学岩石圈厚度计算方法综述

地热学岩石圈厚度体现了长时间尺度上的岩石圈热学作用,可以反映地球深部动力学过程。介绍了地热学岩石圈厚度的计算方法,探讨了这种方法的参数选取和影响因素,并对比了地热学岩石圈厚度与其他类型岩石圈厚度的差异及其原因。结果表明:地热学岩石圈厚度的计算结果受地壳分层结构、岩石生热率、岩石热导率以及地表热流的影响;地质历史时期内的地壳分层结构要结合岩石学、岩石地球化学等领域最新研究成果得出;地表热流较低(42mW·m-2)时,岩石圈地幔生热率对计算结果的影响非常显著,岩石圈地幔生热率变化0.02μW·m-3,地热学岩石圈厚度计算结果最高变化40km,岩石圈地幔热导率每变化0.2W·(m·K)-1,地热学岩石圈厚度变化15km;地表热流为60mW·m-2时,岩石圈地幔生热率每变化0.02μW·m-3,地热学岩石圈厚度变化3km,岩石圈地幔热导率每变化0.2W·(m·K)-1,地热学岩石圈厚度变化5km;地表热流增高1mW·m-2,地热学岩石圈厚度约增加3km;地热学岩石圈厚度与岩石学、地震学岩石圈厚度略有差异,其差异取决于流变边界层的厚度。     

欧洲航天局彗星着陆器踏上彗星表面

欧洲中部时间12日17时03分,欧航局位于德国达姆施塔特的欧洲空间运转中心收到确认＂菲莱＂着陆的信号。控制室内一片欢呼。＂菲莱＂创造了历史,成为第一个登陆彗星的人造探测器。由于彗星引力小,＂菲莱＂从距离彗星22.5公里的高度降落至彗星表面用了大约7个小时。为防止＂菲莱＂着陆时弹走,科学家们为它设计了三根螺栓和两个＂渔叉＂装置,这些装置将在＂菲莱＂着陆时钉入彗星表面。     

不同去趋势方法对哈思山地区树轮宽度年表气候信号的影响

利用采自甘肃哈思山的油松(Pinus tabulaeformis)树木年轮资料,采用区域曲线(Regional Curve)、负指数曲线(Negative Exponential Curve)和样条函数(Smoothing Spline,30 a步长和67%样本序列长度步长)3种不同类型的去趋势方法,分别建立了RCS、NEL、SP30和SP67四个树轮宽度年表。通过比较不同树轮宽度指数序列和它们对温度、降水的响应发现:4个树轮宽度指数序列的波动趋势十分一致,但波动幅度有所差异;4个年表对降水的响应较差,对温度的响应差异较大,其中,RCS和NEL年表对温度的响应更为敏感,保留了较多的温度信息;温度对研究区树木生长限制作用较强。利用功率谱方法分析了不同去趋势方法对不同频域气候信号的影响,结果显示:不同去趋势方法得到的年表保留低频变化信息的能力差别较大,其中用区域曲线和负指数函数方法建立的年表保留低频信息的能力较强,而用样条函数建立的年表保留低频信息的能力较差。通过综合比较分析,认为负指数函数是比较适合研究区油松树轮资料的一种去趋势方法。     

中龄和老龄杉木人工林细根序级形态和呼吸特征

以福建省南平市王台镇溪后村安曹下19年生和91年生杉木人工林为研究对象,对其1~5级细根的形态及呼吸特征进行了比较研究。结果表明:2个林分细根直径、根长、组织密度随序级升高逐渐增大,比根长及比根呼吸随序级升高则减小;2个林分细根仅在4级根之间和5级根之间的直径以及5级根之间的比根呼吸具有显著差异(P0.05)。方差分析表明林龄仅对细根直径有极显著影响(P0.01),对根长、比根长、组织密度及比根呼吸的影响均不显著;林龄和序级的交互作用对细根直径,比根长及比根呼吸有显著影响(P0.05,P0.01),对根长和组织密度的影响不显著;序级对两个林分细根直径、根长、比根长、组织密度及比根呼吸的影响均达到极显著水平(P0.01)。回归分析表明2个林分细根直径、根长、比根长、组织密度及比根呼吸与序级之间具有三次函数,指数函数,或者幂函数关系。     

Applications of wavelet analysis in differential propagation phase shift data de-noising

Using numerical simulation data of the forward differential propagation shift （ΦDP） of polarimetric radar,the principle and performing steps of noise reduction by wavelet analysis are introduced in detail.Profiting from the multiscale analysis,various types of noises can be identified according to their characteristics in different scales,and suppressed in different resolutions by a penalty threshold strategy through which a fixed threshold value is applied,a default threshold strategy through which the threshold value is determined by the noise intensity,or a ΦDP penalty threshold strategy through which a special value is designed for ΦDP de-noising.Then,a hard-or soft-threshold function,depending on the de-noising purpose,is selected to reconstruct the signal.Combining the three noise suppression strategies and the two signal reconstruction functions,and without loss of generality,two schemes are presented to verify the de-noising effect by dbN wavelets：（1） the penalty threshold strategy with the soft threshold function scheme （PSS）; （2） the ΦDP penalty threshold strategy with the soft threshold function scheme （PPSS）.Furthermore,the wavelet de-noising is compared with the mean,median,Kalman,and finite impulse response （FIR） methods with simulation data and two actual cases.The results suggest that both of the two schemes perform well,especially when ΦDP data are simultaneously polluted by various scales and types of noises.A slight difference is that the PSS method can retain more detail,and the PPSS can smooth the signal more successfully.     

多源数据在复杂场景建筑物三维重建的应用

随着数字化城市建设的推进,更多复杂大型的建筑需要完成三维建模工作。对于异形且复杂的建筑而言,采用传统的数据采集方式较为烦琐费力。本文利用地面激光扫描仪获取某大型建筑内、外部点云数据,同时结合近景摄影测量技术获得建筑物的多角度影像及正射影像数据,经过点云配准、去噪、几何建模及纹理映射等处理,最终完成大型建筑的三维场景重建,并对此过程中涉及的关键技术进行了研究。     

引领中华建筑文化走向更辉煌灿烂的明天

很高兴参加中国勘察设计协会传统建筑分会成立大会暨中华建筑文化传承创新与新型城镇化高峰论坛,经过王素卿理事长、张锦秋院士的引领,我们已经转入到了文化的课题。清华大学单德启教授提出＂要保卫祖国的尊严＂,我认为,这句话一点也不过分。作为一个中国建筑师,我心里也常常觉得很不平,为什么我们要把这么多的项目给国外的学生来做,为什么我们老师自己不做呢？我不排斥外国建筑师与中国建筑师进行文化交流,但是,要不要请这么多的外国建筑师来呢？对此,我觉得很不安。