岛屿海岸线自动化提取及其时空变迁研究——以大连市獐子岛为例

海岸带是受人类活动和全球海平面上升影响的敏感地带,海岸线的提取和监测是海岸带生态系统研究和社会管理的重要内容。本文在遥感和地理信息系统的支持下,以修正的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)为基础,结合遥感影像处理和直方图均衡化等技术,实现了大连市獐子岛1985—2016年海岸线的自动化提取。结果表明:(1)通过与三位专家目视解译的成果比对,本文提取海岸线的精度能满足后续研究的要求(相对误差分别为0.045%,0.032%和0.023%);(2)近30年来,獐子岛海岸线总体呈现蚀退趋势,岸线长度与岛屿面积分别呈现变短和变小的趋势,獐子岛(主岛)和大耗岛的岸线蚀退速率最大,褡裢岛次之,小耗岛最小;在人类活动较为密集的区域,海岸线呈现出较为强烈的增长趋势,海水养殖和圈海建坝是岸线增长的主要驱动力;(3)獐子岛海岸线具有显著的分形性质,分形维数随时间呈现增大的趋势,獐子岛(主岛)的分形维数最大,褡裢岛的分形维数最小。     

高分辨率影像城市植被自动提取算法

近十几年来,随着城市化进程加剧,准确获取城市植被的分布信息,是城市气候和地表能量平衡研究的重要内容。高空间分辨率遥感影像数据,为精确获取和动态监测城市植被提供了重要资料。本研究利用资源三号数据对长江三角洲地区城市植被进行光谱特征分析与提取,提出一种城市植被的自动化信息提取算法—分离面法（Hyperplanes for Plant Extraction Methodology,HPEM）。结果表明：在假彩色反射率空间,植被与NDVI值低的背景有很好的分离性,而在真彩色反射率空间,植被与NDVI值高的背景有很好的分离性;HPEM能很好地避免NDVI最佳阈值法中将建筑物误分为植被的问题,其精度明显优于NDVI最佳阈值法,Kappa系数从0.85提高到0.90,总的错分与漏分误差从21.15%降低到14.18%。可见,本文的HPEM方法能有效提高城市植被信息自动提取的精度。     

基于知识的LIDAR数据地物提取研究

激光雷达能够直接获取所观测对象表面点的3维坐标以及该点的强度信息。在缺少光谱信息以及其他的辅助数据的情况下,如何有效地从激光扫描所获取的“点云”数据中进行地物点的分类和提取,是目前LIDAR数据处理研究的重点问题之一。提出一种在缺乏其他辅助数据的情况下,基于知识的辅助,直接从激光雷达扫描数据中进行地物提取的方法。实验证明该方法能有效地从LIDAR数据中提取出感兴趣的目标点。     

一种机载雷达点云数据的快速分类方法

机载激光雷达扫描技术可以以点云形式快速获取地形表面高精度三维信息。基于激光雷达扫描数据及建筑物本身的拓扑信息就可以对建筑物进行精确的重建,而重建中最关键的技术是对点云数据进行分类,进而进行地物识别。对大规模三维点云数据进行快速分类,提出一种采用区域分割结合基于最小二乘平差的多项式拟合方法,将大量离散的三维点云分割后进行多项式拟合,并将二维数据分类转化为一维数据分类。在分类的基础上,将建筑物几何规则作为约束条件提取了房屋边缘。实验分析表明,该方法既能去除多余噪声,又能有效保留特征点,分类的总误差率低于3%。     

数字地形分析应用适配性知识的案例表达与推理方法

数字地形分析(Digital Terrain Analysis, DTA)在应用时依赖于建模知识,尤其是关于所建的应用模型是否与研究区特点、数据等条件相适配的知识(称为“应用适配性知识”);由于这类知识难以形式化表达,现有的数字地形分析工具对此类知识缺乏利用,从而导致普通用户在应用数字地形分析时建模困难。针对该问题,设计了一套数字地形分析领域应用适配性知识的案例表达与相应的推理方法。以美国32个河网提取案例为例,通过交叉验证,初步表明案例及其推理应用方法适合于数字地形分析领域应用适配性知识的形式化表达与应用,该方法通过与建模环境的集成,可大幅降低数字地形分析应用建模难度。     

FY-2卫星数字云图的细网格定量处理

采用S—VISSR2．0解码、等经纬投影、区域定位、通道分离、云图定标与空间差值等方法对展宽传输接收的FY-2静止气象卫星S—VISSR2．0格式云图进行投影处理、通道分离处理、云图定标、区域云图截取及细网格栅格数据提取;利用9点滤波算法、“Weiss—Smith变异法”等方法,通过细网格云图的野值处理、图像去噪、纹理明化处理进行质量控制;数据组合处理获取云图组合产品资料等方法,对FY-2静止气象卫星云图进行高分辨精细化处理。     

基于多级网格模型的LiDAR数据河流边缘提取算法

分析了内陆河流域点云数据的特性,提出了一种基于多级网格模型的河流边缘提取算法。首先将目标区域按网格窗口大小进行逐级分层,并建立层级继承关系;然后计算网格的平均高程、平均反射强度、点云密度等参数,利用8邻域判决算法、面积阈值算法和河流连通性原则确定水体网格;最后对河流边缘网格的水体点数据进行提取,确定河流边缘。实验数据表明,该方法能够准确对河流进行提取。     

长江上游MODIS影像的水体自动提取方法

利用MODIS资料,分析了长江上游不同水体及其它主要地物在1～7通道的光谱特征,分析发现,水体混合像元在可见光的光谱特征与山体的阴影、云的阴影、城镇等的光谱特征具有很好的相似性,仅采用近红外波段和红光波段的方法不能有效提取出研究区的水体.提出综合采用归一化差分水指数、积雪指数以及可见光、近红外多通道信息的方法,逐步提取出研究区的水体及混合水体像元.     

Effects of heavy metal ions (Cu2+, Pb2+ and Cd2+) on DNA damage of the gills, hemocytes and hepatopancreas of marine crab, Charybdis japonica

There are rising concerns about the hazardous effects of heavy metals on the environment. In this study, comet assay and DNA alkaline unwinding assay were conducted on the tissues (gills, hepatopancreas, and hemocytes) of Charybdis japonica in order to illustrate genotoxicity of three heavy metal ions (Cu2+, Pb2+, and Cd2+) on the marine crabs C. japonica. The crabs were exposed to Cu2+ (10, 50, and 100 ?g.L?1), Pb2+ (50, 250, and 500 ?g L?1) and Cd2+ (5, 25, and 50 ?g L?1), and the tissues were sampled at days 0.5, 1, 3, 6, 9, and 15. DNA alkaline unwinding assay was used for testing the DNA single strand break in gills and hepatopancreas and comet assay was employed for testing the DNA damage in hemocytes. The results showed that the DNA damage (F-value) of gills in the crabs exposed to the three heavy metals was decreased gradually during the exposure periods and there was a dose-time response relationship in certain time, suggesting that the levels of DNA single strand break in all the experimental groups increased significantly compared to the controls. Changes of F-value in hepatopancreas of the crabs exposed to the three heavy metals were similar to those in gills except that the peak values were found in the 500 ?g L?1 Pb2+ treatment group at day 3 and the 50 ?g L?1 Cd2+ treatment group at day 9. The ranks of DNA damage in gills and hepatopancreas induced by the three heavy metal ions (50 ?g L?1, day 15) were Cd2+ >Pb2+ >Cu2+ and Pb2+ >Cu2+ >Cd2+. The levels of DNA damage in gills were higher than those in hepatopancreas in the same experimental group. It can be concluded that indices of DNA damage can be used as the potential biomarkers of heavy metal pollution in marine environment.     

融合区域分割和边缘信息的居民地提取方法

提出了一种集成边缘和区域分割信息的目标识别方法，其目的是在中小比例尺的航空影像中提取集团式居民地。在实际的航空影像上的实验表明，融合区域分割和边缘信息能够提高居民地提取的准确率。