基于高分二号卫星数据的煤矿区地质灾害信息提取研究

随着遥感数据获取技术和能力的全面提高,遥感数据呈现出明显的大数据特征。发展适应于遥感大数据的智能分析和信息挖掘技术,成为当前遥感技术研究的前沿。高分二号（GF-2）卫星数据是我国首颗自主研发的亚米级高分辨率卫星数据,具有观测幅宽、重访周期短、高辐射精度、高定位精度等优势,为未来我国地质灾害的长期、动态地监测和研究提供了高精度、稳定可靠的数据源。本文选取安徽谢桥煤矿2015年1月8日的GF-2卫星影像为研究数据,在对煤矿区主要地质灾害遥感地学分析的基础上,采用面向对象的影像分析方法对研究区由采煤活动所诱发的地质灾害信息进行自动提取。结果表明：利用GF-2卫星数据能够有效地识别地质灾害体的位置、范围、形态等空间分布特征;面向对象的自动提取方法对于煤矿区大面积的积水塌陷盆地、小规模的塌陷坑和线性的地裂缝都有很高的提取精度,识别精度达90% 以上;基于逐层剔除的思路构建的提取规则,为GF-2数据在地质灾害调查和大数据分析中的应用提供了很好的技术支持,也为其它地物目标的提取提供了参考,但在特征的选择和阈值的设定上需要具体分析。     

面向矿产资源信息的空间关联性分析

关联性分析是综合多源、多类数据,发现和挖掘数据中潜在的相关关系,提取和挖掘数据之间的关联性。该方法对于充分利用地质大数据、发现地质要素之间的共生组合规律具有重要的意义。本文首先基于数据的空间位置,将不同类型的地质空间数据建立联系,形成空间属性数据库;其次应用统计方法,对不同来源数据中的属性特征进行分析,发现热液型金矿的形成与火山作用存在明显相关性;最后基于Apriori算法提取热液型金矿的伴生矿与侵入岩的频繁项集,发现伴生矿与侵入岩酸碱性二者密切相关。因此,在今后的工作中,有望应用空间关联性的方法对地球物理、地球化学、遥感等多源地质数据开展深入的研究分析。     

全球数据库数据研究的初步进展

人类已进入大数据和人工智能时代,其成果已惠及千家万户。然而,大数据和人工智能技术在科学研究领域的应用却相形见绌,还未真正得到重视。大数据和人工智能是一种方法,一种思路,它不同于传统的科学研究方法和思路。在科学研究中,什么是大数据研究呢?符合大数据3个技术取向的是大数据研究,采用全数据模式的是大数据研究,从数据出发的是大数据研究。文中介绍了我们利用全球数据库数据厘定的玄武岩、安山岩、大陆边缘弧玄武岩(CAB)构造环境判别图,其中安山岩判别图填补了学术界的空白。玄武岩(MORB、OIB、IAB)判别图也不同于学术界早先熟知的判别图,是根据元素之间的相关关系厘定的。文中还讨论了大数据研究带来的一些可能很有意义的科学问题。如:1.在判别图研究中发现了许多效果较好的图解,主要依赖的是主元素、过渡元素和金属元素之间的关系,上述关系有什么意义,为什么会起到判别的作用?2.数据挖掘发现,全球大洋中脊中酸性岩极度匮乏,是否说明上地幔严重缺水?3.研究发现,中新世是全球岩浆活动最发育的时期,这一时期全球还出现了许多重大地质事件,二者之间是否存在关联?4.中新世全球埃达克岩最发育,按照埃达克岩的出露,发现从青藏高原到喀尔巴阡可能存在一个巨型的欧亚高原;5.根据对新生代苦橄岩全球时空分布研究,提出了一个如何认识全球热点问题等。文中还提出了下一步研究的建议并强调指出,科学已经进入大数据和人工智能时代,在大数据和人工智能时代,科学划分的标准发生了变化:凡是能够用数据化表述的学科才称之为科学,而不能用数据化表述的学科就不是科学,看来,能否被数据化是科学与非科学的分水岭。在大数据和人工智能时代,地质学和矿床学遭遇了空前的危机。按照我们的预测,在可以预见的未来,地球物理学将远超地质学,空间科学将异军突起,而在地质学领域内地球化学一花独放的局面还将维系很长一段时间。文中最后还探讨了今后找矿靠什么的问题,认为物化探和钻探测试技术的进步非常重要,同时,发展人工智能技术也已迫在眉睫。     

Semantic and syntactic interoperability in online processing of big Earth observation data

ABSTRACT

The challenge of enabling syntactic and semantic interoperability for comprehensive and reproducible online processing of big Earth observation (EO) data is still unsolved. Supporting both types of interoperability is one of the requirements to efficiently extract valuable information from the large amount of available multi-temporal gridded data sets. The proposed system wraps world models, (semantic interoperability) into OGC Web Processing Services (syntactic interoperability) for semantic online analyses. World models describe spatio-temporal entities and their relationships in a formal way. The proposed system serves as enabler for (1) technical interoperability using a standardised interface to be used by all types of clients and (2) allowing experts from different domains to develop complex analyses together as collaborative effort. Users are connecting the world models online to the data, which are maintained in a centralised storage as 3D spatio-temporal data cubes. It allows also non-experts to extract valuable information from EO data because data management, low-level interactions or specific software issues can be ignored. We discuss the concept of the proposed system, provide a technical implementation example and describe three use cases for extracting changes from EO images and demonstrate the usability also for non-EO, gridded, multi-temporal data sets (CORINE land cover).     

The Digital Belt and Road program in support of regional sustainability

The Belt and Road initiative has a significant focus on infrastructure, trade, and economic development across a vast region, and it also provides significant opportunities for sustainable development. The combined pressure of climate variability, intensified use of resources, and the fragility of ecosystems make it very challenging, however, to achieve future sustainability. To develop the path in a sustainable way, it is important to have a comprehensive understanding of these issues across nations and evaluate them in a scientific and well-informed approach. In this context, the Digital Belt and Road (DBAR) program was initiated as an international venture to share expertise, knowledge, technologies, and data to demonstrate the role of Earth observation science and technology and big Earth data applications to support large-scale development. In this paper, we identify pressing challenges, present the research priorities and foci of the DBAR program, and propose solutions where big Earth data can make significant contributions. This paper calls for further joint actions and collaboration to build a digital silk road in support of sustainable development at national, regional and global levels.     

SensePlace3: a geovisual framework to analyze place–time–attribute information in social media

SensePlace3 (SP3) is a geovisual analytics framework and web application that supports overview + detail analysis of social media, focusing on extracting meaningful information from the Twitterverse. SP3 leverages social media related to crisis events. It differs from most existing systems by enabling an analyst to obtain place-relevant information from tweets that have implicit as well as explicit geography. Specifically, SP3 includes not just the ability to utilize the explicit geography of geolocated tweets but also analyze implicit geography by recognizing and geolocating references in both tweet text, which indicates locations tweeted about, and in Twitter profiles, which indicates locations affiliated with users. Key features of SP3 reported here include flexible search and filtering capabilities to support information foraging; an ingest, processing, and indexing pipeline that produces near real-time access for big streaming data; and a novel strategy for implementing a web-based multi-view visual interface with dynamic linking of entities across views. The SP3 system architecture was designed to support crisis management applications, but its design flexibility makes it easily adaptable to other domains. We also report on a user study that provided input to SP3 interface design and suggests next steps for effective spatiotemporal analytics using social media sources.     

近20年来长江经济带生态环境变化

长江经济带发展战略实施以来,长江上、中、下游地区经济快速发展,与此同时,生态系统不可避免受到扰动,长江经济带生态环境状况面临压力,亟需开展长江经济带生态环境质量评价。本文选取2001年和2020年MODIS和Landsat遥感影像计算湿度、绿度、干度、热度4个评价指标,通过主成分分析方法计算遥感生态指数RSEI,对长江经济带11省(市)生态环境现状及变化进行定量分析评价。结果表明长江经济带整体生态环境等级为较优,2001—2020年保持总体向好态势。空间分布上,生态环境优等区域主要分布于武夷山、罗霄山、雪峰山、武陵山、巫山、大巴山、大别山、西双版纳等山地丘陵一带,生态环境较差及差等区域主要分布于大中小城镇等人类聚集地、川西横断山区。时空变化上,生态环境等级下降区域主要集中在长三角太湖周边、江汉平原、洞庭湖周边、安徽西北部、湖南南部及四川盆地等人类聚集地周边,生态环境等级上升区域主要集中在四川盆地大部、重庆山区及三峡库区、贵州大部、云南东南部、安徽中部及北部、江苏北部等地区。     

岩体裂隙等效水力隙宽的统计确定方法

针对天然裂隙岩体等效水力隙宽确定的复杂性,利用平行板水流的立方定律及流量等效原理,推导出光滑平行板单裂隙的等效水力隙宽公式,同时对隙宽分布的频率特性进行了探讨,认为非均匀隙宽单裂隙的等效水力隙宽可近似取40%频率的隙宽,或取隙宽的几何平均值与调和平均值的算术平均值.     

结构方程模型及其在地学数据建模中的回顾与展望

结构方程模型是一种建立、 估计和检验因果关系的方法.它可以替代多重回归、 路径分析、 因子分析、 协方差分析等方法,清晰分析单项指标对总体的作用和单项指标间的相互关系,是一种主要应用于验证性模型分析的多元统计建模技术.由于能够通过可观测变量来度量潜变量得分以及分析不同子模型下潜变量之间的协同效应等优点,结构方程模型被广...     

Storm流式技术在地面气象数据处理中的应用

地面自动站气象数据的量级、观测传输频次日益增长,传输方式从传统的文本方式发展到消息传输,对数据处理时效有了更高的要求。该文提出采用Storm流式技术进行地面自动站气象数据的解码和入库,使用Spout节点连接外部数据源,将数据转化为Tuple,传递给解码Bolt、入库Bolt和DI/EI消息Bolt,分别进行实时的入库和监控,且达到灵活调整系统资源的目的。该应用与传统的简约流程对比,稳定性、处理效率、拓展性都有了显著提高。