案例推理的地学应用背景和方法

案例推理 (CBR)研究 ,是人类认知的一种合理性模型 ,接近于人类认识、解决问题最原始的思维方式 ,具有在无法获取机理模型、确定规则或统计模型时 ,采用简单的历史相似性推理实现问题的定量求解和预测 ,成为人工智能领域近年来的研究热点。     

遥感与GIS支持下的海洋渔业空间分布研究——以东海为例

基于海洋渔业多年来生产实践所表明的海洋渔场与海洋水文要素密切相关性,将研究区的遥感融合信息与生产数据进行GIS空间配准,同时建立了诸多要素数据的空间聚类模式,利用该模式提取了水文信息和中心渔场信息相关联的空间分布规律的隐伏信息,由此阐述了实现海洋渔业现代化,应用空间遥感融合信息和GIS支持下指导海洋渔业生产的渔情预报有着重要意义.     

关注地学研究护育人类家园——《地学大辞典》评介

正地学是研究地球系统各圈层形成、演化、发展及其相互作用的科学。地球系统指由大气圈、水圈、陆地表层、生物圈和固体地球(岩石、地幔和地核)组成的作为整体的地球。地学研究在人类社会发展及现代化进程中发挥了重要的作用,特别是在当前国家进入新的发展时期,以及"一带一路"建设当中,地学作为人类改造自然、利用自然和保护自然的基础科学,其作用日益凸显。     

全球气候变化下南海诸岛保护优先区识别分析

全球变化下,珊瑚礁保护区是保护生物多样性、增强珊瑚礁对气候变暖抵抗力的有效方式,而维持珊瑚礁弹性是其核心内容。针对珊瑚礁最具有威胁性的热压力因子,基于南海1982—2009年卫星观测海表面温度（SST）数据和CMIP5加拿大地球系统模式CanESM2模型预估的2006—2100年南海SST数据构建热压力强度模型,从维持珊瑚礁弹性的角度识别IPCC RCP 4.5和RCP 8.5情景下南海诸岛保护优先区。结果表明：RCP 4.5和RCP 8.5情景下13%左右的南海诸岛珊瑚礁识别为保护优先区。根据热压力强度与珊瑚抵抗力及避难所关系,西沙群岛七连屿和晋卿岛近年观测与未来预估的热压力强度均比较低,在保障其服务功能的基础上建议实施完全保护;东沙群岛东沙环礁和中沙环礁排洪滩近年观测急性热压力强度较高但未来预估热压力强度较低,建议实施50%禁止利用保护;中沙群岛黄岩岛近年观测和未来预估的急性热压力强度均比较低,建议实施50%多用途保护。南沙群岛有14%左右的珊瑚礁识别为保护优先区,根据其热压力强度可实施30%~100%禁止利用保护或30%~50%多用途保护。RCP 4.5和RCP 8.5情景下的南海诸岛保护优先区及保护对策,可为维持珊瑚礁生态弹性及应对全球气候变化提供重要的参考价值。     

基于案例推理的海洋涡旋特征信息空间相似性研究

目前对海洋涡旋的分析主要采用水团、近海海流分析和数值模拟方法,这些方法结合不同的区域资料已经有过很多成功的研究。但面对日益增长的多源、大面积海洋遥感数据,在快速自动化提取海洋涡旋的空间信息方面还存在很多难题。因此该文针对海洋涡旋空间信息的快速定量分析问题,提出了基于案例推理(Case-Based Reasoning,CBR)的海洋涡旋空间相似性研究方法。该方法首先采用多源数据(遥感数据、遥感反演数据、观测数据等)进行历史涡旋案例定量分析,并构建基于CBR的海洋涡旋案例表达模型和历史案例库;继而采用“基于重心矢径的序列分析方法”进行历史涡旋空间相似性分析,并结合典型的海洋涡旋区域给出具体实例。研究结果表明该方法是可行的。     

基于纹理和空间特征的中分辨率影像滨海水产养殖用地提取研究

近年来,水产养殖用地分布广泛,但由于其在影像上所表现的复杂性和不均匀性,造成该用地类型提取中的困难,尤其针对中分辨率遥感影像。对此,本文提出了一种基于纹理和空间特征的养殖用地提取方法,该方法主要包括3个步骤：首先,利用纹理熵和归一化差异水体指数NDWI实现水产养殖用地的粗提取;然后,依据相邻地物间的关系实现同类型地物合并;最后,本文构建一种相对宽度作为地物的近似宽度,再次利用NDWI实现水产养殖用地的准确识别。本文以越南万丰湾为研究区域,以Landat-8融合影像（融合后的像元大小为15 m）的目视解译结果为标准,对本文方法与最小距离法分类结果进行比较。实验结果表明,该方法的精度可达91.13%,远高于传统的面向对象方法,并且所提方法的错误率和虚假率分别为0.09%和8.87％,表明了该方法可靠性,因而该方法可为基于中分辨率影像的地物类型提取提供一种有效手段。     

基于Multipatch模型的冰凌三维可视化分析

冰凌作为一种复杂的自然景观与自然灾害,其可视化模拟是冰凌信息管理、监测和预警的重要手段,对防凌减灾工作意义重大。本文深入分析Multipatch数据模型的底层结构,探讨冰凌的三维表达技术途径,提出了复杂冰凌三维可视化的技术实现方法,即模拟冰面的自然形成机理,确定软件系统中冰面在河道中的范围,依据地形DEM数据插值确定冰面边界点高程,模拟冰凌的自然形成过程来切分冰面,采用随机方法生成凌锥和凌柱及其方位角等以体现无序性,以实际照片为纹理贴图以增加真实感,通过虚拟内存、纹理压缩和缓存技术完成三维场景中的冰凌叠加展示。最后,结合系统研究与开发,实现了冰凌三维模型的自动建立和可视化管理。     

基于MGIS与MODIS SST数据的黑潮海表温度锋特征分析

本文利用我国自主研发的海洋地理信息系统软件MaXplorer,以黑潮为例,阐述了基于过程的海洋形态特征提取方法,利用VC++,对MODIS水星SST时间序列数据进行海表温度锋抽取,并分析了2003年东海黑潮表层温度锋位置的季节性变迁。结果表明,东海黑潮表层温度锋位置的季节性变化不大,只是在台湾东北部海域和北纬30°附近海域季节性变化比较活跃,由于夏季东海表层水温比较均匀,基本保持在28℃以上,温度锋位置难以确定。其他3个季节温度锋的位置由于受海底地形的影响,基本保持在200m等深线附近的陆坡区,而在台湾岛东北部有一个明显的先是气旋,后是反气旋的弯曲,冬季的温度锋位置相对稍偏东,秋季的温度锋路线比较曲折。     

南海区域渔船活动时空特征分析

近年来海洋资源的不断开发利用,使得海洋空间规划变得尤为重要,其中以渔业资源占主要比重。为了对渔业资源监测与规划提供辅助决策信息,本文通过对南海及周边国家2018年船舶自动识别系统（AIS）数据进行预处理,采用数理统计和GIS空间分析方法,实现了南海区域渔船活动强度时空特征分析。结果显示： ① 2018年南海及周边国家渔船以区域性分布为主,集中在中国和越南沿海岸100 km以内区域,在秋季11月捕捞活动频繁,全年渔船平均活动强度白天大于夜晚,16:00 PM 时达到最大渔船活动强度; ② 中国在广东省、广西省和海南省各主要港口渔船活动强度呈现聚集性点状分布,渔船活动强度多大于100,部分港口附近海域呈条带状分布,西沙群岛相较南海其他群岛渔船活动强度较大,除越南外其他周边国家靠近南海附近海域部分海湾和港口有聚集式分布,渔船活动强度都小于2; ③ 越南渔船区域性分布明显,在胡志明港口呈现稳定的块状聚集性分布,且一年四季活动强度变化趋势不大,近岸渔船活动强度保持在50~100,越南渔船在中国南海禁渔线内靠近海南省西南部有两处活动较强的块状分布区域,2018年全年在此区域活动频率占采样天数的87.71%,且平均每小时有7~10艘渔船在该海域活动,休渔期内平均每小时渔船数量大于5,给中国南海海域渔业资源造成巨大威胁。本文通过AIS数据研究分析渔船活动可为海洋空间规划与政府相关部门提供数据支撑。     

基于地理本体的海湾空间数据组织方法——以辽东湾为例

数字海湾的建设,面临着空间数据组织问题。本文在对基于分层和基于地理特征的空间数据组织方式及元数据技术深入分析的基础上,针对海湾多要素、多层次、多资源和多领域的复杂系统,采用地理本体的思想进行海湾的认知表达,并由此提出了基于地理本体的海湾空间数据组织方法。通过对海湾地理本体的建模,建立了更能客观反映海湾地理实体各个层次体系的概念模型,再根据海湾概念和已有的多源空间数据集之间的映射关系,重构地理本体支持下的海湾空间数据库,从而实现海湾多源空间数据的海、滩、陆一体化集成与管理。最后,以辽东湾为例,对该海湾所涉及到的多源空间数据进行了有效的组织。结果表明,利用地理本体的思想对空间数据进行组织管理,可以消除不同领域对信息理解的鸿沟,有利于数据的共享和互操作。