不同测站点云数据的配准算法

随着三维激光扫描技术的发展,利用三维激光扫描仪采集信息,构建三维模型成为了热门的课题。由于受到观测环境、观测方向等影响,无法一次性地获得物体的所有的点云数据。因此,不同视角下点云数据的配准成为了三维建模中的关键技术,直接影响了最终的重合结果以及模型精度。本文着重研究主方向贴合法和最近点迭代算法(ICP算法),基于matlab平台编写算法,并对算法进行研究,得出配准结果以及配准精度。     

移动测量技术在城市绿化普查中的应用

在新时代的城市建设中,绿化建设对于美化城市面貌和提高市民居住舒适度显得十分重要,那么城市绿化普查工作则成为绿化建设工作中的重要一环。为了改进传统绿化普查工作,本文提供一整套基于移动测量技术的城市绿化普查方案,搭配自主研发的GIS采集软件和实景三维管理平台,采集绿化信息的效率和精度显著提高,更可以优化城市绿化管理方法。     

基于实景激光扫描技术的室内导航系统的建立

随着城市化进程的发展,人们在室内的时间越来越多,室内空间的应用价值也越来越高。在智慧城市的发展过程中,大量的室内空间需要数字化,室内空间数据的获取手段和数据应用需要进一步挖掘。本文利用三维实景激光扫描仪对北方工业大学浩学楼进行数据采集,创建了实景展示和实景导航,重点介绍了M3扫描车获取点云数据,并将点云数据进行拼接、去噪等处理,最后分析了点云数据的精度。由此可以得出实景激光扫描技术在建立室内导航系统中的可行性、高效性和准确性。     

卫星测高数据监测青藏高原湖泊2010年—2018年水位变化

青藏高原湖泊水位变化是气候变化和生态环境变化研究的重要指标。随着Cryosat-2观测数据的日益丰富和处理技术的提升,可以有效监测更多湖泊的水位变化信息。本研究构建了基于噪声去除技术、改进的波形重跟踪处理算法（ImpMWaPP）和误差混合动态模型为一体的高精度湖泊水位序列提取方法,利用Cryosat-2 SARIn数据获取到133个青藏高原湖泊2010年—2018年的高精度水位序列,并分析了这些湖泊水位变化的时空变化特征。总体上,青藏高原湖泊的水位继续呈上升趋势,但上升速度较2003年—2009年趋缓,年均变化率0.159 m/a。从地域分布上,北部湖泊的水位上升最为显著,而南部湖泊的水位则趋于稳定。从时间上,2010年—2012年和2016年—2018年,大多数湖泊的水位呈现快速上涨,而其他时间水位相对稳定或略有下降。     

泛北极地区多年冻土活动层厚度演变

深入理解泛北极地区多年冻土活动层厚度的演变, 对于全球碳通量模拟、气候变化预测及泛北极地区冻融风险评估具有重要意义。目前开展的泛北极地区多年冻土活动层厚度模拟与分析, 大多无法全覆盖或空间分辨率过低(25 km或是更大), 在景观尺度(公里级)上的多年冻土活动层厚度变化特征仍有待解析, 尤其是关键基础设施区的活动层厚度变化仍不清楚。本研究基于站点监测数据、MOD11B3地表温度数据、MCD12C1土地覆盖数据, 采用Stefan模型, 在公里级空间分辨率上模拟泛北极地区2001年—2017年多年冻土活动层厚度, 并解析泛北极地区及主要油气区多年冻土活动层厚度时空变化格局及主要原因。研究发现: 2001年—2017年泛北极地区约有78.4%的冻土区域多年冻土活动层厚度呈现增长趋势, 尽管全区多年平均的增长速率为0.22 cm/a (p<0.05), 但具有较强的时空差异性。显著增长区主要集中在加拿大西北部的落基山脉及劳伦琴高原一带以及俄罗斯中西伯利亚高原中部地区, 增加速率主要在0.5—1 cm/a;而减少区主要分布在加拿大的哈得孙湾沿岸平原、拉布拉多高原一带, 俄罗斯的东西伯利亚山地北部、中西伯利亚高原的北部、贝加尔湖以东区域和泰拉尔半岛一带。泛北极地区主要油气区多年冻土活动层厚度也以增加为主, 80%以上的油气区呈现增加趋势, 增长速率在0.1—0.7 cm/a。泛北极地区多年冻土活动层厚度变化与气温变化在空间上具有较好的一致性;积雪厚度与活动层厚度关系复杂;不同植被类型的多年冻土活动层厚度有所差异(林地>草地>稀树草原>灌丛), 且多年冻土活动层厚度变化与植被转化方向一致。该成果将有助于深入理解北半球高纬度多年冻土区冻融格局, 尤其可为冻土区的油气设施冻融风险识别与防控提供参考。     

Integrating spectral and non-spectral data to improve urban settlement mapping in a large Latin-American city

ABSTRACT

Information on urban settlements is crucial for sustainability planning and management. While remote sensing has been used to derive such information, its applicability can be compromised due to the complexity in the urban environment. In this study, we developed a remote sensing method to map land cover types in a large Latin-American city, which is well known for its mushrooming unplanned and informal settlements. After carefully considering the landscape complexity there, we designed a data fusion method combining multispectral imagery and non-spectral data for urban and land mapping. Specifically, we acquired a cloud-free Landsat-8 image and two non-spectral datasets, i.e., digital elevation models and road networks. Then, we implemented a set of experiments with different inputs to evaluate their merits in thematic mapping through a supervised protocol. We found that the map generated with the multispectral data alone had an overall accuracy of 73.3% but combining multispectral imagery and non-spectral data yielded a land cover map with 90.7% overall accuracy. Interestingly, the thermal infrared information helped substantially improve both the overall and categorical accuracies, particularly for the two urban classes. The two types of non-spectral data were critical in resolving several spectrally confused categories, thus considerably increasing the mapping accuracy. However, the panchromatic band with higher spatial resolution and its derived textural measurement only generated a marginal accuracy improvement. The novelties of our work are with the successful separation between the two major types of urban settlements in a complex environment using a carefully designed data fusion approach and the insight into the relative merits of the thermal infrared information and non-spectral data in helping resolve the issue of class ambiguity. These findings should be valuable in deriving accurate urban settlement information which can further advance the research on socio-ecological dynamics and urban sustainability.     

东北地区大气污染物源排放时空特征：基于国内外清单的对比分析

基于国内外4类常用的污染源排放清单数据（EDGAR：全球大气研究排放数据库;CEDS：社区排放数据系统;MIX：亚洲排放清单;PKU-FUEL：全球燃料排放数据）,对东北区域5类人为排放源（工业源、能源、交通运输源、生活民用源和农业源）的8种污染物（PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x、NMVOCs、NH₃、OC和BC）从排放总量、来源贡献和时空分布特征等方面进行对比分析。结果表明：东北污染物排放主要以SO₂、NO_x和NMVOCs为主,工业、能源和交通运输为主要贡献源;PM_2.5和PM₁₀主要来自生活民用源和工业源,贡献率前者大于后者。辽宁省污染物（除NH₃外）排放最大,其次为黑龙江省、吉林省和内蒙古东四盟市,冬季排放强度明显高于其他季节。NH₃主要来自农业源,排放峰值发生在5~7月;各清单间排放总量和来源贡献差异明显,EDGAR和PKU清单对NH₃估算差异度为170.3%;SO₂、NO_x、BC和OC的排放差异度均在30%以上。不同活动水平和排放因子的使用是造成清单差异的主要原因。本研究可以掌握东北污染状况,了解清单差异,为本地化清单工作开展提供研究方向,同时也可为模式模拟合理选择清单数据提供参考。     

2000—2015年中国高学历人才分布格局及其影响机制

基于2000年、2010年中国人口普查分地级及以上行政区数据和2015年中国各省份1%人口抽样调查数据,采用变异系数、泰尔系数、基尼系数测度中国高学历人才比重分布的空间不均衡程度,并采用面板数据Tobit随机效应模型,识别影响高学历人才比重空间分布的主要因素。结果表明：① 中国的人才比重分布表现出极大的不均衡性,人才比重的高低与城市等级密切相关,主要表现在直辖市、省会城市、计划单列市等行政区吸引了大量人才,而普通地级城市人才比重相对较低;② 10 a间人才比重的变异系数、基尼指数和泰尔指数均有所下降,表明人才比重分布的空间不均衡程度有所下降;③ 平均工资水平、生活成本、城市等级、每万人高校在校学生数、每万人医院卫生院床位数、人均科学事业、教育事业经费与人才比重呈正相关,中学生师比、万人互联网用户数与人才比重呈负相关,失业率、单位面积二氧化硫排放量、绿地率对人才比重没有影响。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

面向ResearchGate的古气候文献数据采集系统的研制与应用测评

论文基于Linux平台,利用Python(V3.6)和MySQL(V5.7),开发了一套“面向ResearchGate的古气候文献数据采集系统”;并且通过人工判读从全球古气候资料共享网(https://www.ncdc.noaa.gov)数据库中遴选出1450篇古气候重建论文,对关键词进行了分类汇总,初步构建了用于古气候文献检索的关键词表。依据这一关键词表,利用古气候文献数据采集系统,从ResearchGate数据库中进行了文献检索。针对来自ResearchGate的32493篇文献和来自NCDC的1450篇文献,通过时间尺度、代用资料类型、气象要素、研究地区(国家)4个维度关键词词频的对比分析,发现2套文献数据关键词词频的相对差异基本一致。这表明依据初步构建的关键词表,自ResearchGate检索获取的古气候重建文献是有效的,能反映古气候重建研究现状。如此庞大数量的研究论文为下一步收集未被NCDC收录的古气候重建结果提供了丰富的数据源。“面向ResearchGate的古气候文献数据采集系统”达到了预期设计目标。