基于地球大数据的“美丽湖泊”SDG 6.3.2综合评价体系构建

湖泊等水体水质状况直接关系到人类社会的可持续发展。传统的水环境质量评价体系大都基于统计数据和原位测量数据,存在周期过长和时效性差等问题,难以实现大范围、连续地湖泊水环境质量评价。遥感技术的发展为高时空分辨率的湖泊水环境质量评价提供了可能。在总结现有湖泊水环境质量评价体系的基础上,以联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals,SDGs)中指标SDG 6.3.2(环境水质良好的水体比例)为导向,结合统计数据、野外实测数据和卫星遥感数据等地球大数据构建了"美丽湖泊"综合评价体系,以期在联合国可持续发展目标框架下,推进我国湖泊水环境质量综合评价,为美丽中国评价提供技术参考。     

面向SDGs和美丽中国评价的地球大数据集成框架与关键技术

联合国可持续发展目标(Sustainable Development Goals,SDGs)和美丽中国建设的内涵同根同源,二者都致力于实现国家、区域的社会、环境与经济可持续发展。准确、可靠、及时和分类清晰的数据是实现SDGs和美丽中国精准评价的关键。针对当前可持续发展评价研究中数据单一、时效性差、准确性低及其带来的评价结果不可靠等问题,面向SDGs和美丽中国全景评价,提出了依托网络大数据、遥感大数据与社会经济大数据等地球大数据的集成与标准化框架,分析了网络数据获取与分析、遥感数据地表信息智能提取与处理以及社会经济数据空间化的关键技术,并分别以SDG6水污染事件舆情分析、SDG15森林信息提取、SDGs通用和基础的人口数据空间化为例,研究了地球大数据在可持续发展评价中的技术方案。     

多尺度特征融合的多源异构遥感数据水体提取

针对现有遥感测绘水体提取方法在多源异构遥感数据的信息融合与深层特征提取方面存在的不足,提出了一种基于多尺度特征融合的多源异构遥感数据水体提取方法。首先,设计了一种基于多源异构遥感数据输入的网络模型结构解决多源异构遥感数据的多尺度特征融合问题;随后,提出了一种基于改进残差网络的高维卷积单元,对异构遥感数据进行深层特征提取,同时,构建了基于哨兵一号和哨兵二号卫星的全球水体大规模多源异构遥感数据库。对比实验结果表明,以人工遥感影像标注的水体区域分布真值为精度评价基准,所提出的多尺度特征融合算法的水体提取结果,准确率达到了90.12%,相比现有深度学习领域主流的U-Net图像分割模型方法,准确率提高了3.73%以上,有效提升了多源异构遥感数据的大范围水体提取准确性。     

灾害应急响应中多源遥感数据国际共享服务研究

遥感技术在重大自然灾害应急响应中发挥了重要作用,然而现有基于遥感数据的全球应急响应机制仍存在数据共享不充分、启动程序复杂、响应效率低等问题,亟需建立一个高效稳定可持续的遥感灾害应急机制。本文系统梳理了多源遥感数据在灾害应急响应中的价值和当前国际重大自然灾害应急响应机制的不足,基于大规模多源遥感数据共享资源库和一站式服务协同方法,提出了中国GEO全球重大灾害数据应急响应机制理论框架,并在汤加火山喷发和土叙地震等灾害应急响应中实际应用。通过两个代表性应用案例可以看出,该机制从数据汇集、下载、分析和应用等多方面提升了灾害应急响应服务效率,有效补充了现有机制存在的不足。新机制启动程序简化,数据汇聚能力增强,灾情评估能力更专业,共享能力更精准,有望为国际社会提供稳定可持续的共享服务。     

基于OPeNDAP的遥感数据发布系统实现

针对遥感数据发布网络传输问题,利用OPeNDAP支持数据子集获取的特性,实现了基于OPeNDAP的遥感数据发布系统。该系统基于数据、数据库管理、网络应用的分层系统设计,开发集成了OPeNDAP数据服务、动态快视图、数据信息查看、数据目录等网络功能,实现多源遥感数据统一发布的目标,解决了黑河实验数据发布过程中存在的数据格式多样性、数据量大等问题。最后介绍了该系统的OPeNDAP、动态快视图等网络应用。     

基于大数据的计算机网络技术实践教学质量评价指标体系研究

针对传统评价指标体系评价精度较低,提出基于大数据的计算机网络技术实践教学质量评价指标体系研究。选取教学准备、组织教学、教学效果、教学方法作为评价指标,并制定相应的评价标准;运用大数据的计算机网络技术计算各个评价指标权重;结合各个指标权重值,制定合理的评语,以此构建了一套完整的基于大数据的计算机网络技术实践教学质量评价指标体系。经实验证明,此次构建的体系平均评价矢量0.87,传统体系的平均评价矢量0.42,具有较高的评价精度,可以良好地满足实践教学质量评价需求。     

基于城市信息单元的多源时空数据融合框架

建设智慧城市可有效提升城市治理与运行能力、打破城市发展困境。为探索如何基于物理-数字空间交融中的时空大数据提供面向城市管理的智能服务,该文在解析多源、多维、异构时空大数据语义关系的基础上,提出多源时空大数据透明融合框架。为实现这一目标,该文进一步提出“城市信息单元”的概念作为构建物理-数字空间交融的数据组织基础,首先,对多源、多维、异构时空大数据进行主动汇集、语义解析,完成地理知识时空构建,依据唯一数据编码,将数据信息映射至城市信息单元;然后,建立数据匹配模型和关联模型,搭建数据透明融合框架,结合多源异构数据要素匹配技术,构建时空数据透明融合规则库;最后,在众多融合方法的支持下,实现城市实体与时空多源时空数据的透明融合。借助城市信息单元与数据编码,实现城市实体与时空大数据动态融合方法体系,进而为用户提供智能化信息服务。     

耕地系统可持续发展的空间影响因子分析

可持续发展的理念已经被人们普遍接受,然而,从概念到操作、从理论到实践,并非一蹴而就。其中最关键的问题就是建立一个可操作、具有实用性的指标体系,从而使可持续发展的理论和模式能够具体应用于指导实际工作。探讨将遥感对地观测数据、GIS空间数据和常规统计数据相结合,构建可持续发展指标体系的基本思路及方法,提出采用基于耕地单元的区域统计和基于空间特征的聚类分析方法,并进一步分析了各种空间特征及空间结构对耕地系统可持续发展的影响,从而为建立可持续发展的定量综合分析模型提供了一个思路。     

基于2030可持续发展目标的珠三角土地消耗率与人口增长率协调关系评价

量化联合国可持续发展目标SDG 11.3.1“土地消耗率与人口增长率的比率（LCRPGR）”有助于了解城市扩张与人口增长之间的关系,为城市国土空间规划和人口城镇化调控提供数据支撑,并且对指导决策者制定城市增长计划至关重要。基于土地利用产品、夜间灯光数据和人口普查数据,提取了城市建成区,利用地理加权回归模型测算了珠三角地区1 km×1 km格网尺度人口密度。依据SDG 11.3.1指标元数据中定义和公式,对珠三角地区可持续发展进行了可靠评价。结果显示：①1990~2010年珠三角建成区面积扩张4.6倍,城区人口增长3.7倍;②1990~2010年珠三角的LCRPGR值由0.71增长到2.01;城市扩张速度与人口增长速度并非是成比例协调增长关系;③建成区的扩张主要是由耕地和农村居民用地转换而来。综上,自2000年后珠三角地区土地消耗率已经超过人口增长率,城市扩张速度与人口增长速度并非是成比例协调增长关系,二者的差异在增大,应当引起一定注意。     

基于WPS快速构建面向专业应用的WEB遥感影像处理应用系统试验研究

卫星遥感技术的飞速发展,促进了遥感数据的应用从专业领域向更加广阔的领域发展,这就需要提供应用简单、使用方便、不依赖于专业遥感影像处理系统的应用工具为各领域的专业人员、公众使用,OGC的WPS服务为基于通用浏览器的遥感影像处理应用提供了可能。本文尝试了以ERDAS APOLLO SERVER为服务器基于WPS服务快速构建网络遥感影像处理应用的一种新框架。基于该框架开发的系统很好地解决了海量影像数据的管理、网络影像应用功能的提供、网络影像处理功能使用数据的输入/输出、功能和数据的安全性等问题,并初步构建了可实际应用的通用影像处理应用系统。     

基于多模态多层级数据融合方法的城市功能识别研究

城市功能区的划分与识别对分析城市功能区的分布现状和了解城市内部空间结构具有重要意义.这激发了多源地理空间数据融合的需求,特别是城市遥感数据与社会感知数据的融合.然而,如何有效实现城市遥感数据与社会感知数据的融合是一个技术难题.为了实现城市遥感数据与社会感知数据的融合,提高城市功能识别精度,以遥感图像和社会感知数据为例,引入多模态数据融合机制,提出了一种联合深度学习与集成学习的模型来推断城市区域功能.该模型分别利用DenseNet和DPN网络,从多源地理空间数据中提取城市遥感图像特征和社会感知特征,并进行特征级融合、决策级融合以及混合融合的多层级数据融合,对城市功能进行识别.所提模型在URFC数据集上得到了验证,其混合融合总体分类准确度、Kappa系数和平均F1值3个评价指标值分别为74.29％,0.67,71.92％.相比单模态数据的最佳分类方法,所提融合模型的3个评价指标值分别提高了18.83％,0.24,35.46％.实验结果表明,该数据融合模型具有更好的分类性能,能有效融合遥感图像数据和社会感知数据,实现城市区域功能的精准识别.     

基于异构服务的水资源遥感监测平台设计与实现

遥感监测是获取水资源信息的重要手段,但是水资源遥感监测数据的多源化及算法和服务异构化的特点,使得数据及应用共享不足等问题日渐突出。为解决数据和算法的多源集成管理问题,研究建立基于异构服务的水资源遥感监测平台,以充分利用各类水资源数据及服务。主要通过 KVM 实现底层资源虚拟化,为数据体量及异构等问题提供解决思路;通过分布式文件存储系统及数据立方体实现水资源数据的高效存储与高性能处理; 利用异构服务一体化封装等技术实现服务的共享。水资源遥感监测平台结合各级部门共享的水资源遥感监测及统计数据,以自下向上的基础设施层、数据层、应用层及用户层 4 层结构,实现我国水资源遥感监测数据及异构服务的共享交换等功能,对我国水资源的实时监控和管理有积极作用。     

一种新的智慧城市数据共享和融合框架——SCLDF

智慧城市是物联网、云计算、移动网络、大数据等为代表的信息技术与城市化发展相结合的产物.如何有效地实现对智慧城市中海量、异构、多源数据的数据共享和融合是智慧城市必须要解决的核心问题.首先分析了传统数据融合技术的特点,然后阐述了当前可以用来解决智慧城市大数据共享和融合问题的技术.在此基础上提出了一种新的智慧城市数据共享和融合框架——智慧城市数据互联框架(smart city linked data framework),并详细阐述了其总体架构以及架构中每层的作用、关键技术和需要解决的问题,最后详细阐述了数据语义标注标签和数据互联层相关问题.     

多源遥感数据挖掘系统技术框架

陆地资源卫星源源不断地把遥感数据传输至地面，卫星地面接收站积累了海量的卫星遥感数据。遗憾的是，由于缺乏针对遥感数据的有效的数据挖掘和知识发现技术，致使遥感数据中的绝大部分信息没有得到充分的利用。对传统的数据挖掘和知识发现技术进行技术革新和改造，研究针对多源遥感图像的数据挖掘和知识发现技术，不仅可以提高遥感解译的自动化和智能化水平，而且可最大限度地开发和利用遥感信息。为了能允分利用遥感数据，在传统数据挖掘和知识发现技术的基础上，首先探讨了遥感数据挖掘和知识发现的技术流程，然后设计了多源遥感图像数据挖掘系统框架，最后提出了多源遥感图像数据挖掘系统的原型，从而为进一步开发和研制多源遥感数据挖掘系统奠定了技术基础。     

基于相似连接的多源数据并行预处理方法

大规模网络环境和大数据相关技术的发展对传统数据融合分析技术提出了新的挑战。针对目前多源数据融合分析过程灵活性差、处理效率低的问题，提出了一种基于相似连接的多源数据并行预处理方法，该方法采用了分治和并行的思想。首先，通过对多源数据中的相似语义进行统一、对个性语义进行保留的预处理方法提高了灵活性；其次，提出了一种改进的并行MapReduce框架，提高了相似连接的效率。实验结果表明，所提方法在保证数据完整性的基础上，使总的数据量减小了32%。与传统的MapReduce框架相比，改进后的框架在耗费时间方面减小了43.91%，因此该方法可以有效提高多源数据融合分析的效率。     

多源夜光遥感数据相互校正的述评与展望

夜光遥感作为遥感应用研究的一个重要分支，能够直观地反映人类的夜间活动，具有数据易获取、覆盖范围广以及时效快等优势，在多尺度、长时间序列的城市研究方面具有广阔的应用前景。目前，基于夜光遥感数据的应用研究成果较为丰富，不少学者开展了夜光遥感数据预处理及应用潜力分析。然而，由于夜光遥感传感器存在局限性，当前多源夜光遥感数据仍存在数据间不可对比和不连续性等问题，为此许多学者开展了夜光遥感数据校正研究。近年来学者发文量不断增长，数量从几篇增加到几百篇。基于此，文章对近年来多源夜光遥感数据相互校正的研究成果进行详细梳理，从DMSP/OLS数据的校正、DMSP/OLS与NPP/VIIRS数据的相互校正、夜光遥感数据的去饱和现象以及去溢出效应共4个方面，对多源夜光遥感数据的校正研究进行了述评和前景展望。     

基于权重矩阵的经济可持续发展模糊评价方法

研究一个城市的经济可持续发展性有利于调整该城市的产业结构,促进其可持续发展。该文基于模糊模式识别法,利用评价指标体系,采用定量评价方法,研究了典型发展中城市-河南省＂A市＂的经济可持续发展性,对该市2002年和2009年两年的经济可持续发展能力进行了对比分析。结果表明：该市2009年经济的可持续发展性好于2002年,这说明A市的经济可持续发展能力正在不断提高。该识别法语义明确,评价结果符合实际,对国内类似城市的经济可持续发展的评价具有一定的参考价值。     

大规模卫星遥感数据资源目录技术研究

当前多源异构的遥感数据在共享方面存在着数据组织差异、数据检索效率低等问题。制定规范化的遥感数据资源目录是大规模遥感数据管理和共享的基础。NASA的统一元数据模型UMM提供了权威的数据映射标准。论文首先基于UMM构建遥感元数据集成模型,并统一遥感元数据的接入规范。设计并实现了基于Elasticsearch的海量遥感数据检索技术,有效解决了多源异构情况下遥感数据资源目录检索效率低下的问题。     

基于小波包变换的分频图像融合方法

利用多源遥感数据有利于以多种数据集互补的方式提供单一数据集无法提供的信息,图像融合则是多源信息集成的关键之一。本文提出了基于小波包变换的分频图像融合流程,即对于用小波包分解得到的低频和高频部分,采用不同的融合策略。采用熵、联合熵、偏差指数和边缘指数等作为定量指标,对这种流程的融合结果进行了质量评价。通过ETM 多光谱和全色图像融合实验表明这种方法在光谱信息保持和纹理信息增强上相较与传统融合方法有明显优势。     

一种基于Hadoop的高分辨率遥感图像处理方法

随着海量、多源的高分辨率遥感数据的获取,耗时较多、效率低下的传统处理方式已经不能满足用户需求。针对上述问题,提出了一种基于云计算的高分遥感数据处理框架,利用Hadoop技术设计和改进了Meanshift图像边缘分割算法,并在Hadoop环境下进行了仿真实验。实验结果表明,在Hadoop环境下的高分辨率卫星图像数据处理速度有了明显的改善。