第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要.pdf

地 理 学 报 ACTA GEOGRAPHICA SINICA 第66卷 第1期 2011年1月 Vol 66 No 1 Jan 2011 收稿日期 2010 12 19 修订日期 2011 01 05 131 141页 第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要 杨 昕 祝士杰 汤国安 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室 南京 210046 第四届全国地理信息系统博士生学术论坛于2010年11月20 21日在南京师范大学举 行 本次论坛由中国GIS协会教育与科普专业委员会 中国 GIS协会理论与方法专业委员 会 中国地理学会地图学与地理信息系统专业委员会 江苏省遥感与地理信息系统学会联合 主办 由南京师范大学地理科学学院 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室承办 本届论坛以 相聚南师 集思无界 为主旨 吸引了来自全国42所高校和科研院所的近200名 地理信息系统专业的博士生参会 大会在地理信息系统与遥感的理论 技术 方法 服务 应 用等方面进行了广泛交流 会议邀请中国工程院院士 解放军信息工程大学王家耀教授 北 京师范大学减灾与应急管理研究院吴立新教授 地理学报 编辑部主任姚鲁烽研究员以及 南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室主任闾国年教授做了大会主题报告 地理信息系统博士生论坛一贯以 博士生自己的学术大会 为主导思想 开展了博士生 作报告 作会场主持人 在大会闭幕式上作各会场总结发言以及自由讨论等各种形式的交 流 使得参会的博士生得到了各方面的锻炼 同时也充分体现了我国GIS博士生严谨 睿智 积极 热情的精神风貌 本届论坛的研究热点可归纳为以下几方面 1 GIS理论 方法与应用 本次论坛涉及GIS理论 方法与应用的范围可归纳为GIS算法 数据模型与组织 数据 挖掘 制图理论与应用 WebGIS 地学模型集成与改进 空间分析 DEM地学分析 城市GIS 以及人文GIS等10个方面 1 1 GIS算法 GIS算法方面涉及道路网络连通性检查算法 公交站点排序算法 同名实体的匹配算法 以及单幅图像几何量测算法等内容 交通网络数据的拓扑连通性检查对道路网络的构建和保证路径规划算法准确运行具有 重要的作用 王少华等指出尽管已有不少算法可以用于检查道路网络的连通性 但是并不 能有效处理分层网络的构建和基于分层拓扑网络的路径规划中的拓扑连通性检查 进而提 出了一种基于扩散模式的拓扑查找算法 可以利用分层网络的拓扑特性检查连通性和更新 网络拓扑特征 通过基于分层网络不检查连通性和检查连通性两组试验对比显示 在建立 分层网络时使用该算法 路径规划的成功率是100 由于新增公交线路 公交线路临时改线 公交站点的新增 移动 撤并 改名等现象经常 发生 使得公交空间信息数据库的完整性 有效性难以得到保证 影响公交系统的效率 史 守正等提出了以缓冲区分析为基础的公交线路站点排序算法 该算法可以方便地实现线路 停靠站点与具体站点ID的匹配 提高数据更新速度 同名实体的识别或匹配是地图数据库合并的关键技术之一 梁丹等针对现有的匹配方 法难以客观选取阈值 无法解决现实中存在的非一对一的匹配情况 提出了一种基于整体最 优化原则和逻辑回归分析原理的同名线实体匹配算法 该方法属于整体优化匹配 是在自 66卷地 理 学 报 动实现同名实体初匹配结果基础上进行迭代逻辑回归分析 通过实验证实该方法避免了精 确阈值的选取问题 同时有效处理了非一对一的匹配情况 但是其指出要提高匹配的正确 率 关键在于相似度指标的选取与计算 由于传统的几何量测需要依赖一定工具到现场量测 费时费力 基于图像的量测成本低 廉 结果直观 然而 现有的图像量测主要基于立体视觉原理 通过建立两幅 多幅图像之间 的关系进行几何量算 但是对于历史图片 变焦相机拍摄的照片 监控视频图像 古建筑图 片等单幅图像无法处理 为了使测量过程变得更方便 简单 众多学者进行了关于单幅图像 几何量测的研究 由于圆形对象是结构化场景中常见图形之一 王美珍等提出了一种基于 圆形的单幅图像几何量测算法 该算法首先识别圆形目标 求取其外接矩形 基于外接矩形 根据DLT算法求得平面的单应矩阵H 计算待求线段两个端点对应的实际坐标 进而计算任 意线段的实际长度 实验发现 合成图像长度测量的相对误差小于1 真实图像长度测量 相对误差略高于合成图像 分别为 0 85 1 12 1 2 GIS数据模型与组织 GIS数据模型主要设计三维地质体模型 面向GIS的人口管理模型 面向城市规划的数 据仓库构建中主题信息组织以及面向地名本体服务的数据组织等方面 利用钻孔资料构建三维地质体模型一直是国内外研究的热点 由于建模研究区域内钻 孔资料分布极不均衡 直接利用原始的钻孔资料难以构建相对精确 完整且具有良好可视化 效果的三维地质体模型 王永志等提出一种以虚拟钻孔技术为核心的地质三维模型构建及 光滑算法 该算法能够自适应的在钻孔勘察数据相对稀疏的区域通过空间插值算法添加插 值处理虚拟钻孔 根据用户选择的尖灭处理策略添加尖灭处理虚拟钻孔 采用自适应插值型 曲面细分算法生成细分处理虚拟钻孔 通过三种虚拟钻孔的使用建立了符合地统计学规律 且具有C1几何连续性 可视化效果良好的三维地质体模型 人口GIS相关研究多关注系统功能建设 较少涉及人口管理数据模型 而人口管理数据 模型是数据库建设的基础和核心 陆娟等根据当前人口业务管理系统和人口地理信息系统 运行现状和要求 设计了包括人口业务管理数据模型 住址数据模型以及人口管理空间数据 模型的面向GIS的人口管理数据模型 黄天航等探讨如何针对大北京区域城乡规划过程中产生的规划方案 城市空间形态的 布局等方面的主题信息 构建面向数字城市规划的数据仓库的实例 将来自不同专业领域的 相关数据以特定的方式整合在一起 辅助支持大北京区域规划的决策 提出了面向主题 即 依据特定的规划主题组织相关数据 地名本体作为地理领域本体的重要内容 是维护地理要素位置的本体 梁汝鹏等在总 结地名本体的研究基础上 根据基于地理空间语义网的日常地理信息查询需要 进行地名本 体的概念设计 在此基础上构建了地名本体实例存储数据库模式 1 3 数据挖掘 当前 数据挖掘已成为从海量数据中提取信息 发现知识的一种重要的智能化技术 陈一祥等使用由中国气象科学数据共享服务网提供的1981 2007年月平均全球最优插 值海表温度数据为实验对象 通过基于二型模糊集的模糊聚类技术来挖掘全球海表温度的 典型聚类模式 并探讨了海洋气候指数和陆地气候与这种聚类模式之间的联系 孙玮等借鉴可视化数据挖掘技术 平行坐标可视化方法提出了一种新的滑坡预警中 的时间预警模型 平行坐标可视化的基本思想是将多维数据属性空间通过N条等距离的平 行轴映射到二维平面上 每一条轴线代表一个属性维 轴线上的取值范围从对应属性的最小 值到最大值均匀分布 由此 每一个数据项都可以依据其属性取值而用一条跨越N条平行 轴的折线段表示 相似的对象就具有相似的折线走向趋势 孙玮从导致滑坡发生的触发因 子分析出发 首先将滑坡分为三种主流影响因子型滑坡 降雨 地震 人类活动 再根据具 132 1期杨 昕 等 第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要 体敏感因子的变化阈值来判断滑坡发生与否 并根据敏感因子 坡高 坡度 岩性 岩石脆性 植被 地裂隙等 的变化推测可能发生的时间 1 4 制图理论与应用 本届论坛涉及制图综合 地图符号共享 主动式地图制图等方面内容 针对常规线综合后几何变形及面积差异过大的问题 金雁敏等提出了一种总体最小二 乘附约束平差进行线化简的方法 该方法首先提取线要素上的关键点并利用其对线分段 对各段上的点利用直线模型拟合 其中顾及中间点的几何特征 对于闭合线状要素还附加面 积约束 从而得到化简后的图形 传统制图方法中常常是单要素综合 如河流 地貌的分开综合往往导致综合后要素目标 之间在空间与语义上的冲突 周侗等提出了一种等高线簇与河网协同的制图综合方法 即 利用两种要素目标顶点在约束D TIN描述下的空间邻近关系 通过提取和组织谷地等高线 弯曲段数据 构建两要素有效协同关系 地图符号作为地理信息可视化的工作日益突出 而在电子地图和网络地图的可定制 可 交换 可进入性 可链接等功能支持下 地图符号逐渐成为一种视觉思维的工具 陈泰生等 提出了跨媒体地图符号数据模型 该模型具有兼容现有的地图符号数据模型 兼容通用图形 符号数据结构 支持复杂符号设计和卡通符号设计等优点 作者还针对地图符号设计方式 使用环境和接口的差异性 提出了通用符号数据模型 XML表达 跨媒体输出以及基于服务 的符号数据和渲染功能共享方法 实现了地图符号的 一库多用 主动式统计地图制图能够构建实时性要求高的制图应用系统 让大量的普通用户不必 作复杂的操作就能得到想要的制图效果 满足专业性和个性化的要求 是为方便的构建在线 地图制图服务而做的基础性工作 苏德国等从统计地图制图模型可用性匹配 主动式统计 地图制图模型构建 主动式统计地图制图知识学习管理和主动式统计地图制图模型结果可 视化输出等方面对主动式地图制图方法进行了探讨 1 5 WebGIS 地理信息网络服务方面论文涉及地理空间Web应用程序的框架设计 开源WebGIS应 用 矢量数据网络渐进传输 网络环境下矿山数据共享等方面 王天宝等研究了构建地理空 间Web应用程序的框架设计 提出了Layer Map UserInterface Service模型 遵循该模型设 计的GWA框架具备复用性 开放性 可移植性 可伸缩性 高效性等特征 随着开源linux操作系统开源代码的发布 开源平台因其开放源代码 平台架构灵活 可 扩展性强 低成本和平台独立性强等优点受到了越来越多的重视 但是使用开源平台进行 网络教育地理信息系统的研究和网络教育专题图制作的开发研究还比较少 赵芳等利用开 源MapServer平台 以教育资源优势度分析为例 设计并实现了教育资源分布密度图 其研 究是将模糊数学方法和地理信息系统算法同开源WebGIS基础平台进行结合的一次尝试 由于矢量空间数据的多样性 拓扑关系的复杂性 导致在矢量数据的压缩与重建 实时 简化以及拓扑关系一致性维护上存在较大困难 毋东等提出了矢量数据渐进传输的基本研 究设想 需要研究的内容包括矢量地图群多尺度数据模型 多实体矢量数据的优化压缩算 法 矢量空间数据多尺度持久化存储与检索 矢量空间数据渐进传输的体系结构以及矢量空 间数据渐进传输控制策略等方面 矿山数据依据工作性质可以分为地面地质调查数据 地形测量数据 遥感数据 地质勘 探数据 地球物理勘探数据 地球化学勘探数据 矿井生产地质数据等 在网络环境下这些数 据表现为分布 自治 异构的特点 王彦彬等以利用钻孔数据进行三维建模为例 采用网络 服务结合GML中数据结构的特点实现了网络环境下分布 异构的矿山数据的共享问题 能 在一定程度上系统的互操作问题 133 66卷地 理 学 报 1 6 地学模型集成与改进 地理模型是定量化研究复杂自然地理过程非常有效的手段 OpenMI是基于数据交换 和模型链接机理的模型集成框架 利用OpenMI集成原理和方法 可以以最小的模型修改 量 快速地将地学模型变成独立的地理过程模型组件 吴辉等利用OpenMI集成环境 集成 流域尺度的SWAT模型和地块尺度的APEX模型 以江西兴国县潋水河流域为实验区 实现 了基于地理过程的流域模型拆解和集成 并进一步开发了SWAT和APEX模型集成的界面 SAIS 其研究是对同尺度 不同地理过程模型集成的思路和方法的有益探索 面向复杂地理现象过程的发展和演化机制的分析 黎夏等提出了地理模拟优化系统 的 概念 将元胞自动机 多智能体系统和基于生物群智能的优化进行集成与耦合 以增强地理 现象的发展过程模拟和预测 李丹探讨了如何基于地理模拟优化系统理论 软件框架和插 件模式构建地理模拟优化系统软件 提出了软件系统的设计框架并进行了实现 美国土壤保持局研发的曲线数方法 SCS CN 用于计算给定降雨条件下流域或城市地 区地表径流 能预测无观测资料地区地表径流 针对SCS CN 方法中初损率取值对径流计 算结果影响较大的问题 周淑梅等以黄土丘陵沟壑区桥子西沟小流域为研究对象 通过收集 流域实测降雨 径流过程及相关地理数据等资料 借鉴前人研究成果 比较不同初损率取值 模拟黄土丘陵沟壑区小流域产汇流的适用性 初步实验结果显示在黄土丘陵沟壑区初损率 取0 05 对研究流域径流过程模拟效果最好 但还需更多的数据验证 1 7 空间分析 空间分析方面的文章涉及表面插值 分区制图 关联分析 影响分析等方面 张小虎等分析了已有人口密度制图方法 指出以往方法在对初始的栅格赋值时忽略了 多边形内部的变化梯度 并提出了总量一致约束条件下考虑多边形内部属性数据的变化梯 度的人口密度连续表面生成方法 巨莉等应用GIS空间分析方法进行了宝兴县大熊猫栖息地空间管制区划 在综合分析 植被类型生物多样性指数 土地利用现状 生态功能保护重要性 蜂桶寨自然保护区保护区 划 世界自然遗产保护区划等因素的基础上 依据区域生态环境要素 生态敏感度与生态服 务功能空间分异将宝兴县分为禁止开发区 限制开发区和适度开发区三个区 秦甲等以祁连山北坡为研究区 在GIS支持下 利用DEM数据 流域的水文 气象数据 以及植被 冰川等的特征数据 通过聚类和相关分析研究山地景观要素对径流的影响 结果 显示 森林有减少径流的作用 而草地 冰川有增加径流的作用 研究区森林的径流调节能 力平均是草地 冰川的3 45倍与11 4倍 综合自然环境输入的生态能与人类活动输入的人工能两方面对土地生态系统进行研 究 有利于科学地评判土地生态系统的物质循环和能量流动 正确地计算土地生态系统中能 量的盈余或亏损 高阳等借助能值分析这一研究方法 基于GIS平台 将社会 经济 环境系 统相联系 计算出县级单位的全国土地能值密度和支撑面积 研究结果显示 我国不可更新 能值密度和同步支撑面积的空间分布具有 东部高 西部低 沿海高 内陆低 平原高 山地 低 低海拔地区高 高海拔地区低 经济发达地区高 欠发达地区低的空间特点 我国 1996 2000年前4年的不可更新能值密度变化要快于2000年 2004年后4年 从同步支撑面 积来看 前4年的发展变化要慢于后4年 珠江三角洲是我国这8年间发展最为迅速 不可 更新能值密度和同步支撑面积增长速率最快的地区 京津冀 长江三角洲地区在 2000 年 2004年期间的增长非常迅速 我国西部地区的土地生态系统质量普遍下降 韩芳等以分布于欧亚大陆173个样本数据为基础 通过建立林线高度与地理位置和山 体基面高度之间的多元回归模型 分析了经度 纬度和山体基面高度与林线高度之间的关 系 得出在欧亚大陆东南部地区32 N以南 林线高度随纬度变化波动剧烈 32 N以北 林线 高度则与纬度有明显的负相关关系 134 1期杨 昕 等 第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要 1 8 DEM地学分析 本次论坛在数字地形分析方面涉及地形特征提取 三维可视化 尺度效应及地貌应用 黄土地貌中的沟沿线是黄土地貌最重要的地貌特征线 沟沿线上下坡度具有显著的坡 度突变 不同的用地类型 沟沿线的自动提取也是近年来数字地形分析的热点问题之一 晏实江针对现有的基于流水追踪算法和坡度变异算法提取沟沿线存在自动化程度不高 沟 沿线的连接不理想等问题 综合上述两者算法的优点 提出了基于边缘检测方法的沟沿线自 动提取方法 该方法在利用不同算子提取沟沿线候选点基础上 借鉴形态学方法对沟沿线 候选点进行连接 从而得连续的沟沿线 在黄土丘陵沟壑区的实验结果显示 LOG算子提 取的线段连续 优于其他各检测算子 能够实现对黄土地貌沟沿线较准确 有效的提取 王春梅等应用常规统计和地统计的方法研究了分辨率对高程和坡度的影响 以黄土高 原县南沟流域为例 通过对比10m 25m和50m三个尺度的坡度 高程半变异图 得出分辨率 对坡度的影响大于对高程的影响的结论 DEM的水平分辨率对地形分析的结果有着重要的影响 王雷以全数字摄影测量方法 得到的黄土丘陵沟壑区高精度点数据为基础 获取了9个具有不同密度的点数据 并以此建 立基于ANUDEM 和 TIN 方法的两个系列且具有不同栅格尺寸大小的多尺度DEM数据 通 过对比这两个系列的不同栅格尺寸的 DEM 的高程中误差 得出 在构建DEM时 7000个 km2和9400个 km2左右的源数据点数据密度应当是关键的数据密度 相对于TIN 方法建立 DEM而言 在较粗的栅格尺寸水平上 大于等于10 m 以高程中误差水平来看 ANUDEM 并不优于TINDEM 但当栅格尺寸较为精细时 小于10 m ANUDEM使用较少的源数据 点 就可以达到TINDEM在使用更多的源数据点时的高程中误差水平 对于ANUDEM而 言 其栅格尺寸下限约为2 5 m 而TINDEM则在0 625 m左右 针对大型虚拟环境场景渲染时 出现物体一部分被裁剪 网格破碎 纹理错误等问题 罗 飞雄等提出了一种解决全球地形绘制抖动问题的方法 以视点在球面上投影点代替视点作 为局部坐标系统的原点 使得地形顶点有更高地精度 从而达到更好地反抖动效果 此外 在DEM应用方面 周毅等提出基于子流域的地貌分类方法 基本思想是利用子流 域或集水区作为地貌分类工作的基本单元代替常规的规则格网分析窗口 提取并统计各相 关的地形参数 最后经过聚类分析 得到地貌分类图 1 9 城市GIS 本届论坛对城市GIS的研究主要在元胞自动机 CA 模型改进 城市演化模拟 城市边 缘区确定以及城市中的位置服务等方面 1 元胞自动机 CA 模型改进黄瑞等在报告中提出了CA模拟的非规则格网的变网 模型的设想 在影响因素复杂的地区采用高密度格网 在影响因素单一的地区采用低密度格 网 此外 提出可利用构建不规则三角网模拟土地利用变化在空间域变化上的非线性特征 针对传统逻辑回归CA模型对参数很敏感 采用不同参数值会模拟出不同格局的城市 形态 模型中的参数不会随模拟时间的推移而变化 模型在运行过程中 误差会不断增大等 问题 张亦汉等提出基于数据同化的CA模型 集合卡尔曼滤波CA模型 通过在广东省 东莞市的实验显示 与传统CA模型相比 引入集合卡尔曼滤波CA模型能够调整模型的运 动轨迹 可实现模拟过程对误差累积的控制 使结果更符合实际情况 2 城市演化模拟冯微微等采用城市扩张模拟模型 SLEUTH模型 以东莞市寮步 镇为例 通过设置传统场景 地形限制场景以及速率限制场景等不同的预测场景 修改和调 整模型结构与参数 模拟基于不同规划方案下的未来城市扩张的数量及其空间分布情况 结果表明 SLEUTH模型能较好地把握研究区城市扩张的历史规律 谭章智等将克隆选择 算法应用于城市基本农田划定 减小了以往基本农田划地中主观成分过大的问题 测试数 据表明克隆选择算法能够得到最优解或近似最优解 135 66卷地 理 学 报 陈逸敏将元胞自动机与智能体的综合运用 通过地理模拟优化平台 GeoSOS模拟并预 测基本农田的演化趋势 3 城市边缘区确定城市边缘区是城市地域结构的一个重要组成部分 是城乡建设中 最复杂 最富变化的地区 目前逐渐成为城市研究的热点问题之一 针对城市边缘区的过渡 性 模糊性 动态性及复杂性特征 王海鹰等提出了城市特征属性综合指标 用于表示土地单 元隶属于城市的程度 该指标涉及城市高程 人口密度 公共管理机构距离 公共服务设施距 离 交通线路距离及城市用地分布6个因子 并建立逻辑回归模型 通过先复合再聚类的方 法得到城市边缘区的范围 并以广州市为例进行了应用分析 穆晓东等综合运用遥感影像和GIS空间分析方法 提取了北京市1997 2001 2004和 2007年等4期的城市边缘区范围 认为北京市城市边缘区在10年其间增加了1048 7km2 边 缘区沿西南和东北方向扩展最为剧烈 其次是北部 西部和西北部 东部 南部和东南部的扩 展相对最弱 4 位置服务目前 基于位置的服务已经深入人们日常生活 联合活动安排是一种高 层次的基于位置的服务 它根据多个个体的联合活动需求 确定联合活动的时间 地点等属 性 并为联合活动参与者安排恰当的出发时间 使用的交通工具和出行路线 涂伟等设计了 4个不同身份的人的三个联合活动场景 利用武汉市11300辆浮动车的GPS轨迹点数据建立 了武汉市的动态交通环境 采用时空棱镜确定联合活动的时空机会 引入遗传算法 得到了 最优化的联合活动的地点和每个人的时空行程安排 随着位置服务需求的不断增加 提出了对小屏幕地图表达以及地图数据渐进式传输的 需求 由于空间传输速度 可视化效果等限制 往往需要将原始数据进行分级分层 栾学晨 等提出了基于结构化分析的城市道路分级方法 通过生成道路网路段链 构建道路网对偶 图 计算结构化指标及指标的集成来确定道路等级 在武汉市的实验显示 这种方法可保证 城市道路的等级划分不会破坏道路网中包含的结构形态特征 在城市应急管理中 一旦发生突发事件需要进行高效率的应急疏散 李秋萍等引入多 目标的遗传算法 设计了多目标的应急疏散路径分配模型 以武汉沌口体育中心体育场为 实验数据 模拟了疏散场景以及疏散人员 实验显示 这种方法能提供一组多目标的优化路 径分配策略 使疏散过程更加合理有序 1 10 人文GIS 近年来 GIS在人文与社会科学研究中应用日益广泛深入 胡迪等在分析华夏家谱GIS 与中华大族谱系统数据模型 系统功能 平台架构的基础上 阐述了当前家谱系统整合集成 的关键问题是 1 统一时空框架 2 家谱信息规范化与标准化 3 分布式集成框架 姜海宁等利用GIS研究江苏省民用机场的可达性及其服务能力 首先基于江苏省的公 路路网结构和最短时间路径选择算法实现了机场可达性扩散图 结果表明 江苏省7个民 用机场整体可达性较好 在地域分布上呈现以民用机场为中心的圈层空间结构 目前 88 5 的区域的机场可达性在1 5h之内 但其内部差异比较明显 苏南地区民用机场可达性 较好 而苏北地区由于内陆腹地机场尚属空白 其可达性较差 且服务范围呈现南大北小的 规律 然后 近似测算 7 2 民用机场的服务能力并进行分级 并从经济和可达性两方面对 不同等级服务能力的机场存在的问题和不足进行分析 人类活动对生态环境的干扰一直是地理学 生态学和自然资源学等多学科的重点研究 内容 而人类活动强度的定量化和空间化是当前该领域的重点和难点 郑文武等在分析和 处理人类活动强度影响因子的基础上 将人类活动强度定义为工业活动强度 农业活动强度 和交通活动强度的综合作用结果 在综合运用地理信息数据 遥感数据和统计数据 并且采 用统计 遥感和GIS分析方法的基础上 实现了衡阳盆地人类活动强度分布图 136 1期杨 昕 等 第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要 2 遥感技术 方法与应用 本届论坛来稿在遥感方面主要涉及遥感影像处理 遥感影像质量评价 遥感影像分类 遥感影像特征提取以及遥感地学分析与应用等5大主题 2 1 遥感影像处理与特征分析 遥感图像处理是运用遥感数据进行相关分析的前提 这里涉及几何纠正 高光谱影响特 征统计以及遥感影像分维特征分析三篇文献 栾奎峰等采用DGPS INS系统辅助空中三角测量的方法 选取连云港田湾为样区 建立 2个地面GPS基准站 进行遥感影像几何校正 研究发现 基于DGPS INS辅助的MAMS摄 影测量系统能求解出较高精度的外方位元素 实现影像数据的纠正 系统数据的定位误差 呈现较强的系统性 MAMS和本系统集成遥感系统的主要误差源是偏心矢量和偏心角 即 INS几何中心 传感器镜头透视中心与GPS天线相位中心不重合以及INS坐标系与传感器 坐标系存在交角 孙伟伟等从自适应邻域策略出发 计算邻域子集的全局本征维数作为邻域本征维数 以上海市高光谱遥感影像为实验数据 设计3个不同地物分布复杂度和纹理特征分布的实 验区域 估算邻域本征维数 实验结果表明 邻域本征维数能够很好地揭示高光谱遥感影像 的多流形现象 更符合高光谱遥感影像特有的高维数据特征 栾海军等使用三折线拟合法确定无标度区间 改进传统的分线分维数计算方法 使分线 法的计算具有实际意义并且更为准确 利用改进后的分线法对多源遥感影像进行分形特征 研究发现 城区 田地 山体植被 水体等典型地物的分维特征在不同空间尺度遥感影像上比 较相似 在同一尺度遥感影像上又具有比较明显的方向性 利用这些特征可以更好地解决 遥感影像 同物异谱 和 异物同谱 的问题 从而辅助灰度信息获得更好的地物识别效果 2 2 遥感影像质量评价 遥感影像质量评价对于其合理应用具有指导意义 刘世杰等以澳大利亚墨尔本北部地 区的5幅泰国地球观测系统卫星影像为基本数据 采集了74个GPS地面控制点 分析了 THEOS影像的几何误差分布特征 对THEOS影像的几何精度进行评估 认为THEOS影像 IO解算残差较大 需要进行纠正补偿 THEOS外方位元素观测误差中 姿态角误差较轨道误 差显著 对于不超过连续三幅影像 条带平差可获得亚像素精度 THEOS卫星平台具有较大 动态性 对于超过3景影像长度的长轨道影像条带 需要对外方位元素进行高阶修正 陈超在分析主要遥感图像融合质量评价方法的基础上 将定量评价指标分为三类 基于 图像基本统计特征的指标 基于图像空间细节信息保持能力的指标和基于图像光谱信息保 持能力的指标 通过仿真实验 对IHS变换法 小波变换法 主成分分析法和缨帽变换法等4 种像素级遥感图像融合算法适用性和有效性进行了分析 2 3 遥感影像分类 本届论坛涉及聚类方法的改进 基于振荡神经网络的影像分割 遥感影像多分类器集成 以及基于决策树的遥感影像分类等方面 针对K 均值聚类算法初始值的不固定性及聚类中心数目K值难以估计问题 苏红军等 提出了其改进算法 并将该算法应用于高光谱遥感影像特征提取研究 实验分析证明 改进 的 OPD 初始值优化算法提高了K 均值算法的稳定性 所提出的RICD算法为估计K值提供 了一种新的函数 能够在高光谱特征提取 波段聚类 方面取得较好的效果 同时也证明了 特征提取算法能够从原始数据中提取到重要的特征信息 概率潜语义分析 PLSA 是一种自然语言分析技术 借鉴PLSA模型在计算机视觉中的 成功经验 易文斌等将其引入高光谱遥感影像的聚类分析中 通过生成影像文档和影像视 觉词构建词 文档共生矩阵 并确定影像主题个数 利用每个像元和视觉词之间存在相互对 137 66卷地 理 学 报 应关系 获得高光谱影像的影像聚类结果 实验结果显示 基于PLSA模型的影像聚类结果 具有面向对象特性 且斑点噪声影响较小 较其他算法而言 聚类结果使像元之间的聚集程 度更高 与真实地物的空间分布更接近 施蓓琦等提出了一种基于振荡神经网络的遥感影像分割方法 通过引用基于局部兴奋 全局抑制的生物学原理的神经网络 LEGION 图像分割技术 完成对遥感影像目标及其重 要细节部分的分割 其主要方法是通过侧电势寻找到主振荡器 由主振荡器出发把通过神 经元之间的兴奋型连接进行耦合实现具有一定的人脑意识的图像分割 通过与传统阈值分 割法 区域生长法的对比实验显示 LEGION对于单波段灰度影像精细分割效果更为显著 现有遥感影像分类的分类器都有其各自的的优势和局限性 克服分类器的自身缺点来 提高分类器的分类精度空间越来越小 而利用分类器各自的优点 进行多分类器集成有望提 高分类精度 夏俊士等采用了基于评价函数的理想点法 线性加权法以及Pareto优化法三 种多目标优化方法 对遥感影像的多分类器进行选择 并通过加权投票 证据理论等组合规 则对选择后的分类器组合进行集成 以此来判断分类器组合的优劣性 针对青藏高原地区草地分类研究不足 张秀敏等以青藏高原温泉区域为研究区 利用 MODIS EVI 产品 辅助4种植被类型99个野外采样数据 综合分析了各种植被的EVI时序 特征和地理分布特征 采用决策树的方法进行植被分类研究 精度分析表明 总体分类精度 为72 Kappa系数为0 6 较以往的仅仅利用NDVI 均值的分类方法 能更有效的识别出各 种植被类型 2 4 遥感影像特征提取 本届论坛中 博士生针对阴影 河流以及建筑物等特征地物的提取进行了探讨 阴影使得成像区域亮度往暗色彩偏移 其强弱是遥感图像能否得到较好应用的重要问 题 而阴影的检测又是去除阴影的前提 李成等基于高空间分辨率遥感影像 以建筑物阴影 为研究对象 利用交叉皮质模型所具有的优良分割特性并借鉴双边滤波核心思想 提出了一 种基于双边滤波交叉皮质模型的阴影自动检测方法 通过有限次迭代得到阴影掩模 慎利等针对面向对象的影像特征提取方法自适应能力弱的问题 提出了一种基于像素 间空间相关关系的面向对象高分辨率遥感影像信息提取方法 以河流提取为例 首先基于 泛化的邻域窗口 空间像素模板 利用像素间的空间相关关系和相关图方法设计7 7格网的 像素模板 确定像素模板以后 通过堆叠的方式 形成特征矩阵 继而利用 adaboost 集成学习 算法 进行遥感图像中河流的自动提取 结果表明 该方法的提取结果产生的细小多边形数 量更少 提取效果较传统提取方法更好 对建筑物轮廓线的准确追踪与提取 对于建筑物数据的更新与识别具有极其重要的意 义 陈动等应用机载激光雷达数据提出一套建筑物外轮廓线追踪提取的流程框架 首先进 行建筑物的探测 再将 shapes 算法引入到对激光雷达的点云的数据处理中 最后利用传 统的道格拉斯算法对边界进行简化 实现各类建筑物的边界追踪与规则化 从而为后续建筑 物三维建模奠定基础 沈永林基于机载LiDAR数据 经过点云的分割 房屋屋顶面的提取 主屋顶面的提取 房屋倾斜度的计算 从而实现了地震过后建筑物是否倾斜的判读 洪中华等基于高分辨率卫星遥感影像匹配及立体定位技术自动生成高精度汶川地震震 前 震后DSM 并通过DSM差值法提取震后形变来判定房屋倒塌的程度 实验结果表明 震前 震后IKONOS立体定位可获得亚米级定位精度 仿射改正模型定位精度高 结果稳定 2 5 遥感地学分析与应用 论坛来稿涵盖了遥感技术在大气 植被 土地利用 土壤分析 地质灾害 环境与公共卫 生等方面的应用 2 5 1 大气监测模拟地球观测卫星 Aura 所载的臭氧层观测仪引入了高分辨率光谱 可 以用来反演大气中的痕量气体 程苗苗等以浙江省为例 通过Matlab编程和Arcgis软件对 138 1期杨 昕 等 第四届全国地理信息系统博士生论坛会议纪要 OMI产品进行处理 分别得到浙江省对流层NO2垂直柱密度的月平均值 研究表明 在 2005 2009年间 浙江省对流层NO2柱浓度呈现显著的增长趋势和季节变化特征 其中NO2 柱浓度最高值出现在冬季 最低值出现在夏季 NO2柱浓度呈现地带性分布 由北向南递减 城市用地NO2柱浓度最高 农田 水体次之 森林上空浓度值最低 郭徵以SO2大气边界层柱浓度产品为主要数据源 结合时间序列MODIS EVI数据获取 的城市 农田和森林等土地利用信息 辅助研究区气象站点监测数据 分析了浙江省大气边 界层SO2的时空分布特征和变化趋势以及不同土地利用类型的SO2柱浓度差异 发现浙江 省大气SO2柱浓度随时间推移总体呈逐年下降的趋势 并且有显著的季节性变化特征 表现 为冬季浓度高 夏季浓度低 该省大气SO2柱浓度在空间分布上呈现北高南低的趋势 且城 市建设用地大气SO2柱浓度最高 森林大气SO2柱浓度最低 2 5 2 植被指数及应用郭芬芬等基于TM影像提出了一种提高植被盖度估算精度的方 法 通过分析植被盖度与遥感数据计算的归一化植被指数之间的关系 结合研究区的土地 利用现状图 通过打补丁方式提高影像中阴影区域精度 运用像元二分模型计算不同植被类 型盖度 该方法通过简单的模拟植被与土壤NDVI的线性组合获得混合像元的NDVI值 根 据通过影像获得的NDVI数据计算出各个像元的植被盖度 实验显示这种以像元为单位的 计算方法较传统插值方法 在精度上有质的提高 许民等在疏勒河上游布设了19个30m 30m的遥感样地 在Landsat TM过境时间用 ASD地物光谱仪实地采集样地内171个50cm 50cm样方内的植被地物光谱数据 利用光谱 数据模拟Landsat TM的红光和近红外波段 计算各种指数 归一化植被指数 重归一化植被 指数 土壤调节植被指数 修改的土壤调节植被指数 差值植被指数 比植被指数以及 680nm 780nm的三种红边参数 红边面积 红边斜率和红边位置 比较估算的疏勒河上游植 被盖度的精度 研究结果表明 可以通过植被指数及红边参数与植被盖度的线性和二次多 项式模型对Landsat TM数据进行盖度估算 NDVI和RVI的一次线性和二次回归模型计算 的植被盖度的精度要高于其它植被指数及红边参数 黄小兰等针对南方季节性农业干旱问题 以广西为试验区 利用EOS MODIS数据 结 合地面资料和GPS定位数据以及GIS技术 进行甘蔗种植信息的识别与提取 获取广西甘蔗 种植区域 采用植被温度状态指数法进行广西秋季干旱信息提取和时空分布分析 基于已 获取的广西甘蔗种植区域 采用植被温度状态指数模型进行近三年广西甘蔗干旱监测 研 究表明 广西甘蔗种植区秋季旱情监测图像与广西农业信息中心统计的2004 2006年广西甘 蔗秋季干旱受灾面积有相同的旱情实况 2004年广西甘蔗受旱面积最大 程度最重 2005 2006两年都比2004年偏轻 但2006年也同样表现出前期较轻 中后期旱情发展比较迅猛 黄彦等基于初始化 参数化策略 提出了一种基于地空遥感信息与生长模型耦合的冬小 麦预测方法 以不同生育时期的小麦叶面积指数和叶片氮积累量为信息融合点将地面光谱 数据及HJ 1A B CCD Landsat 5 TM数据与冬小麦生长模型耦合 反演区域尺度生长模型难 以准确获取的部分管理措施参数 播种期 播种量和施氮量 实例分析结果表明 LNA较 LAI对模型更敏感 以之作为耦合点的反演效果较好 另外 抽穗期是遥感信息与生长模型 耦合的最佳时机 对播种期 播种量和施氮量反演的RMSE 值分别达到5 32 d 14 81 kg hm 2 14 11 kg hm 2 生长模型与遥感耦合后的模拟结果很好地描述了冬小麦长势和生产力 指标的时空分布状况 长势指标的模拟相对误差小于0 25 籽粒产量模拟相对误差小于0 1 周兆叶选取2009年生长季 5 9月 开路涡度相关系统测定的大气与生态系统二氧化碳 交换通量 Fc 逐日数据和EOS Terra卫星中分辨率成像光谱仪MODIS每日地表反射率产品 MOD09GA 提取近红外 红波段的光谱反射率值计算出归一化植被指数 NDVI 结合 CASA 光学利用率 模型模拟祁连山中部高寒草甸逐日NPP 并与CO2通量观测数据做对 比 结果表明 6 8月碳吸收占主要优势 Fc与植被净初级生产力负相关 相关系数为 0 89 139 66卷地 理 学 报 5月白天 晚上都表现为碳净排放 9月白天表现为碳吸收 晚上为碳排放 但总体为碳排放 5月 9月的Fc与NPP相关系数仅为0 15 在碳吸收占主要优势的季节 6 8月 CASA模型模 拟的NPP效果较好 2 5 3 土地利用与覆盖针对伊通河流域土地利用变化过程中存在的水环境污染问题 马 海燕等基于Landsat TM 影像开展了该区1986 1995 2000及2008年四个时段土地利用变化 规律研究 并借助污染源调查数据 分析了非点源污染对水环境的影响程度 研究结果表明 伊通河流域土地利用情况相对稳定 耕地面积在逐渐减少 草地在不断退化 林地面积有所 增加 虽然施肥量变化不大 但是由于灌溉 降雨等方面的影响 氮磷流失比较严重 伊通河 水质逐渐变差 尤其在下游区域更明显 李巍岳以陕北黄土高原为例 选取 10 个常用景观指数 利用景观格局分析软件 FRAGSTATS3 3 在景观层次上的格局指数变化 建立景观指数与土壤侵蚀模数之间的回归 关系 从景观生态学角度解释研究区土壤侵蚀状况 结果表明 陕西黄土高原土壤侵蚀具有 明显的地区分异规律 不同的土地利用与土地覆盖间的平均侵蚀模数差异明显 6个常用景 观指数 斑块数量 最大斑块指数 平均斑块大小 蔓延度指数 Shannon 多样性指数 Shannon均匀度指数 与平均土壤侵蚀模数之间显著正相关 2 5 4 土壤水分与有机碳分析土壤水分是描述植被生长 陆面和大气之间能量交换的关 键参数 同时也是连接地表水和地下水的纽带 在农业生产 气象预报 全球气候变化的研究 中都具有重要作用 近年来 采用遥感手段对大面积连续的土壤水分监测已经被广泛的应用 王金梁等以 宁夏为实验样区 固原地区为重点实验样区 选用 BEPS Boreal Ecosystem Productivity Simulator 生态过程模型作为土壤水分连续模拟模型 模拟连续5日的土壤湿度 采用遥感数 据取得的短波红外垂直水分胁迫指数反演的土壤湿度作为观测值 选用集合卡尔曼滤波作 为数据同化方法 将时间上连续的生态模型和空间上连续的遥感数据联系起来 结果表明 数据同化模型能够有效提高生态过程模型对土壤湿度的预测 如果不经过数据同化和参数 优化 BEPS模型模拟的土壤水分和遥感观测资料偏差较大 通过逐步融合遥感观测值 模型 对研究区土壤水分的模拟有了较大的改进 表现在不仅土壤水分的值和遥感反演值更加接 近 在空间分布上也体现了遥感反演的土壤水分的细节变化特征 农田土壤有机碳储量和固碳潜力是陆地碳循环和全球气候变化研究中的一个重要问 题 张春华等基于第二次土壤普查数据和实地取样数据 利用土壤类型法估算松嫩平原玉 米带农田土壤有机碳储量 分析各县市农田土壤碳库的饱和水平和固碳潜力 比较旱田与水 田土壤固碳潜力的差异 结果表明 1980 2005年间 松嫩平原玉米带农田土壤有机碳储 量增加了7 20Tg 各县市农田土