基于Web services的WebGISVisA体系结构研究与实现*

针对目前网络地理信息系统体系结构难以实现Internet环境下的异构空间信息的互操作问题,深入分析其主要原因,在对现有网络地理信息系统的三层体系结构进行深入分析的基础上,提出一种基于Web services的网络地理信息系统体系结构(Web-based geographical information services visualization architecture,WebGISVisA).WebGISVisA体系结构通过Web services对各个地理信息系统组件进行包装,实现各个组件的跨平台操作,从技术上使得客户端和服务端达到了负载平衡,完成了WebGIS三维的虚拟现实,实现了在Internet下空间数据互操作和跨平台的功能,最大限度地达到数据共享.     

集成U-Net方法的无人机影像胡杨树冠提取和计数

塔里木河流域的胡杨林是该荒漠区域典型的森林资源,胡杨树冠大小和株数信息对塔里木河流域森林资源监测、生态保护和恢复具有重要意义。由于该流域乔灌草植物群落分布的复杂性,传统方法很难实现胡杨树冠的精准分割和大范围的株数提取。以塔里木河中游胡杨林为研究区,选取几块典型胡杨林区域,提出集成深度学习和分水岭分割的处理方法,对密集胡杨树冠的精准分割和单株胡杨的提取进行了深入探讨。首先,将无人机影像（空间分辨率0.16 m）无缝拼接生成正射影像;采用U-Net卷积神经网络对胡杨树冠覆盖区域进行精准分割;在U-Net模型分割的基础上使用标记分水岭方法对密集胡杨树冠进行自动再分割和单株计数,计算出所选研究区的胡杨株数并精准定位。结果表明U-Net卷积神经网络对胡杨的所有树冠区域提取的平均精度可达94.1%,在胡杨树冠覆盖区域识别分割的基础上,用标记分水岭分割方法对胡杨单木计算总体精度为93.3%。研究认为,结合深度学习和标记分水岭方法为自动化大范围森林资源监测提供了新思路和借鉴经验。     

集成U-Net方法的无人机影像胡杨树冠提取和计数

塔里木河流域的胡杨林是该荒漠区域典型的森林资源，胡杨树冠大小和株数信息对塔里木河流域森林资源监测、生态保护和恢复具有重要意义。由于该流域乔灌草植物群落分布的复杂性，传统方法很难实现胡杨树冠的精准分割和大范围的株数提取。以塔里木河中游胡杨林为研究区，选取几块典型胡杨林区域，提出集成深度学习和分水岭分割的处理方法，对密集胡杨树冠的精准分割和单株胡杨的提取进行了深入探讨。首先，将无人机影像（空间分辨率0.16 m）无缝拼接生成正射影像；采用U-Net卷积神经网络对胡杨树冠覆盖区域进行精准分割；在U-Net模型分割的基础上使用标记分水岭方法对密集胡杨树冠进行自动再分割和单株计数，计算出所选研究区的胡杨株数并精准定位。结果表明U-Net卷积神经网络对胡杨的所有树冠区域提取的平均精度可达94.1%，在胡杨树冠覆盖区域识别分割的基础上，用标记分水岭分割方法对胡杨单木计算总体精度为93.3%。研究认为，结合深度学习和标记分水岭方法为自动化大范围森林资源监测提供了新思路和借鉴经验。     

基于TM影像天山北坡地表反照率反演方法的研究

地表反照率是气候模型和地表能量平衡方程中的重要参数。基于6S模型估算地表反照率,忽略了地形起伏的影响,不同波段组合的地表反照率也有待进一步研究。本文选取干旱区典型流域——天山北坡三工河流域为研究区域,以TM影像为数据源逐步进行地形校正、大气校正等,从而提取窄波段地表反照率。在此基础上,根据亮度、绿度、湿度3个特征变量的物理意义,以各波段能量权重为转换参数对窄波段地表反照率进行组合,实现研究区宽波段地表反照率的反演,得出基于不同波段的物理意义的地表反照率。     

基于X3D／XML的组件式3维WebGIS平台：Geo-SD SHIP体系结构研究

鉴于数据提供者与数据需求者之间的矛盾是促使WebGIS产生、发展的直接动力，为此围绕着在Web环境下如何以3维空间可视化方式来实现地理空间数据共享与互操作的问题，以X3D／XML数据流作为不同结构的地理空间数据之间联系的桥梁，建立了一种新的组件式WebGIS体系结构——Geo-SD SHIP（Geo-Spatial Data Sharing and Handling Integrated Platform）。为了更好地阐述基于X3D／XML的组件式3维WebGIS平台的有效性、可行性，首先对Geo-SD SHIP体系结构组成及其特点进行了深入的阐述，并给出了Geo-SD SHIP体系结构框架图；接着，详细介绍了基于X3D／XML的Geo-SD SHIP体系结构中各组件实现的关键技术，如Web-3D虚拟地理场景的创建、用VC＋＋．Net和ArcObjects来构建X3D／XML数据转换组件和GIS空间分析组件，以及用VC＋＋．Net结合OpenGL图形函数库来实现X3D／XML数据解析组件等；最后，举例说明了Geo-SD SHIP体系结构的数据转换服务请求／响应过程、数据需求服务请求／响应过程，并通过在国家自然基金项目和中国科学院知识创新工程重要方向性项目中的成功应用，证明了Geo-SD SHIP体系结构的有效性和可行性。     

天山北坡土壤有机碳δ~(13)C组成随海拔梯度的变化

本文选择天山北坡三工河流域作为研究区,基于碳稳定同位素技术,分析土壤有机碳(SOC)δ~(13)C值随降雨量的变化,研究不同海拔梯度土壤剖面δ~(13)C值随采样深度的变化。结果显示,三工河流域降雨量在300mm以下的采样点,SOCδ~(13)C值随降雨量的增加呈递减趋势(R2=0.97),而降雨量在300mm~500mm的采样点,δ~(13)C值随降雨量变化不明显(R2=0.04);三工河流域纯C3植物采样点土壤剖面δ~(13)C值随采样深度呈现明显的富集效应,即土壤剖面下层δ~(13)C值大于上层,其平均差值为1.01‰,与其他相关区域研究结果一致;而沙质荒漠和土质荒漠采样点剖面下层与上层SOCδ~(13)C平均差值为4.33‰,其变化趋势与纯C3植物采样点相反,且其表层δ~(13)C值接近C4植物来源,底层接近C3植物来源,推断其地上历史植被可能经历了由C3到C4的演替过程。     

集成建模变量优选和参数学习的SVR盐渍化监测

当前基于机器学习算法反演土壤盐分含量(Soil Salt Content,SSC)较少关注模型参数和建模变量的优选.基于Sentinel-1 SAR、Landsat 8 OLI、DEM数据提取8类共40个环境变量,经Pearson相关分析初步筛选出候选特征变量,分别带入格网搜索(Grid Search,GS)算法、遗传...     

干旱区冲积平原绿洲土壤养分的时空变异性研究-以新疆农八师121团为例

以新疆农八师121团为研究区,根据1982年第二次全国土壤普查养分数据和2004年5月采样获得的土壤养分数据,利用地统计学和GIS空间分析技术,研究了冲积平原绿洲土壤养分的时空变异性。结果表明:速效钾具有强烈的空间相关性,全氮、速效磷和碱解氮具有中等的空间相关性;而全磷和有机质则从1982年具有强烈空间相关性逐渐演变为2004年具有中等的空间相关性。分析认为:长期的耕作、施肥的变化、种植结构的变化等随机性人为因素,导致全氮、速效磷、碱解氮、全磷和有机质从主要由气候、母质等结构性因素影响逐渐演变为结构性因素和人为因素共同影响,尤其是全磷和有机质受到人为因素的影响逐渐加大;而速效钾则主要受研究区域土壤母质、土壤类型等的影响。