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河流要素比例尺变化与中位数Hausdorff距离的关系

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测绘学报 2023年第8期52卷 1364-1374页

作者：张鑫港闫浩文南京大学地理与海洋科学学院江苏南京210023 兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070

地图综合本质上是一种相似变换过程,针对该变换过程的定量化分析具有重要实践意义。本文通过大批量样本统计的方式,获得了河流要素比例尺变化与中位数Hausdorff距离之间的普适函数规律。首先,在1∶1万矢量河流数据库中随机选择河流样本... 详细信息

地图综合本质上是一种相似变换过程,针对该变换过程的定量化分析具有重要实践意义。本文通过大批量样本统计的方式,获得了河流要素比例尺变化与中位数Hausdorff距离之间的普适函数规律。首先,在1∶1万矢量河流数据库中随机选择河流样本,并经由制图员手工化简构建多尺度河流要素数据集。然后,采用中位数Hausdorff距离测度河流要素的多尺度相似性,并探究了中位数Hausdorff距离随比例尺变化的定量函数关系。最后,给出了将上述函数关系应用于地图综合过程控制的初步探索,实现了BS算法、DP算法及WA (weighted-area)算法的阈值自动确定。试验结果表明,本文所提出的函数关系具有较强的普适性,可以较好地指导已有半自动综合算法的全自动化。

关键词：河流要素中位数Hausdorff距离比例尺相似性地图综合

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全局与局部特征结合的高分辨率遥感影像完整性认证方法

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全局与局部特征结合的高分辨率遥感影像完整性认证方法

作者：张鑫港兰州交通大学

学位级别：硕士

遥感影像是人类对地观测的重要成果,它提供了“从空间角度看地球”的全新地学观测视角。目前,遥感影像已被应用于环境、地质、生态等诸多领域,极大支撑了现代地理学及其他相关学科的发展。随着信息共享服务的兴起,遥感影像在互联网环境... 详细信息

遥感影像是人类对地观测的重要成果,它提供了“从空间角度看地球”的全新地学观测视角。目前,遥感影像已被应用于环境、地质、生态等诸多领域,极大支撑了现代地理学及其他相关学科的发展。随着信息共享服务的兴起,遥感影像在互联网环境中被广泛的传播、分发与使用。遥感影像处理软件（如ENVI、ERDAS等）的广泛应用,也使遥感影像经受着被有意或无意修改的可能性。从信息安全的角度出发,如何验证遥感数据在传输与使用的过程中的内容完整性,验证数据内容的真实性并保证其不被恶意篡改,是数据的分发与管理者面临的重要问题,也是遥感数据在互联网环境中安全传播与使用的基础性保证。完整性认证,指的是验证数据在传输与使用的过程中,内容信息是否发生改变的过程。已有遥感影像完整性认证方法主要基于数字签名技术、脆弱水印技术来实现。基于数字签名技术和脆弱水印技术的遥感影像完整性认证算法,本质上是比特级认证,即数据只要发生1bit的变化,即被认定为篡改数据。这在实际应用中可用性较差,因为一些内容保持型操作（如版权水印嵌入、格式转换等）并没有改变数据的内容信息,却易被上述方法认定为篡改。感知哈希技术,是多媒体数据中常用的内容检索、匹配技术,它的特点是对内容保持型操作具有鲁棒性,对内容篡改型操作具有敏感性。已有诸多文献将感知哈希技术应用于遥感数据完整性认证中。但总结起来,已有研究大致存在三个问题:（1）没有“遥感数据完整性”的精确释义,即篡改影像与非篡改影像的边界较为模糊;（2）已有算法多采用一种影像特征（如特征点、边缘线、纹理信息等）构建哈希序列,对混合主题下的影像认证不具有普适性;（3）在互联网共享传播环境下,时间效率的提升带来信息共享效率的提升,故而已有算法的时间效率仍有提升空间。针对这些问题,本文采用全局与局部特征相结合的思想,构建适用于遥感影像的感知哈希系列。总体而言,提升了认证的精度与可解释性,并对篡改边界这一基础性问题进行了详细研究。具体的研究内容如下:（1）分析了遥感影像的特点及其现有完整性认证算法所存在的问题;分析了感知哈希的原理、特点、适用场景;分析了各类全局特征提取方式、局部特征提取方式,并分析了将全局与局部特征结合进行哈希序列构建的可能性。（2）针对前述遥感影像感知哈希算法多采用一种特征进行哈希序列构建的问题,提出了一种全局与局部特征结合的高分辨率遥感影像完整性认证算法。使用Zernike矩作为影像的全局特征,使用FAST特征点作为影像的局部特征,二者结合进行哈希序列的构建。该方法实现了亚格网级别的篡改定位,相较于已有算法提升了时间效率。（3）针对前述篡改影像与非篡改影像的边界较为模糊的问题,构建了感知相似、篡改影像、不同影像这三个数据集。实现了遥感影像篡改边界的分析,即实现了对“何为遥感影像篡改”这一问题的较为详细的分析。该分析方法不仅适用于本文,亦可为后续的相关研究中算法阈值的确定提供较为可行的思路。（4）DEM是高分辨率遥感影像的二级产品。相较于高分影像,DEM数据的完整性认证对算法的设计提出了更高的挑战。基于此,本文提出了一种针对航空遥感DEM数据的,结合DCT变换与地统计量度量的感知哈希完整性认证算法。该算法克服了已有认证算法对内容保持型操作不具有鲁棒性的问题,兼具篡改定位功能。

关键词：高分辨率遥感影像图像特征感知哈希完整性认证篡改定位 DEM数据

一种用于DEM数据认证与篡改定位的感知哈希算法

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地球信息科学学报 2020年第3期22卷 379-388页

作者：张鑫港闫浩文张黎明兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

DEM数据作为重要的基础地理信息数据,其数据完整性问题不容忽视。基于DEM数据完整性认证的要求,以及相关认证算法的欠缺,本文运用感知哈希技术设计了一种DEM数据认证算法,并可实现篡改定位。因DEM数据具有数据量大、细节丰富的特点,首... 详细信息

DEM数据作为重要的基础地理信息数据,其数据完整性问题不容忽视。基于DEM数据完整性认证的要求,以及相关认证算法的欠缺,本文运用感知哈希技术设计了一种DEM数据认证算法,并可实现篡改定位。因DEM数据具有数据量大、细节丰富的特点,首先对其进行规则格网划分,将其划分为互不重叠的格网单元;然后对格网单元数据进行DCT分解,提取数据的特征信息以生成特征向量矩阵,并对特征向量矩阵进行摘要化处理;随后,使用Logistic混沌系统对简化后的特征向量矩阵进行置乱;对置乱矩阵进行量化、编码后,便可生成感知哈希序列。在数据认证时,首先计算原始数据与待验证数据的高程相对中误差,再将二者的感知哈希序列进行归一化汉明距离度量,结合判定阈值,即可对DEM数据进行数据认证与篡改定位。该算法对DEM数据的格式转换、水印嵌入等攻击有较强的鲁棒性,对各类改变内容的操作具有敏感性,并可实现DEM数据微小篡改的识别与定位。与已有的DEM完整性认证方法相比,将DEM数据的"内容"作为完整性度量的重要标准,在具体应用中更具有实用价值。

关键词： DEM 感知哈希格网划分离散余弦变换数据认证高程中误差

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基于气象监测网络的森林火险快速预警模型

地球信息科学学报 2020年第12期22卷 2317-2325页

作者：李玉张黎明张兴国王昊张鑫港兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 信阳师范学院地理科学学院信阳464000 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

森林火灾发生频繁且突发性强,进行森林火险快速预警对于减小森林火灾损失和促进森林资源可持续发展至关重要。本文基于GIS空间分析和可视化技术,利用地面气象站构建实时气象监测网络,设计了运用气象监测网络的森林火险预警模型,可实现... 详细信息

森林火灾发生频繁且突发性强,进行森林火险快速预警对于减小森林火灾损失和促进森林资源可持续发展至关重要。本文基于GIS空间分析和可视化技术,利用地面气象站构建实时气象监测网络,设计了运用气象监测网络的森林火险预警模型,可实现森林火险及时、快速预警。模型应用层次分析法建立了预警因子重要性层次结构并确定预警因子的权重;运用Voronoi图技术,基于气象站点和实时气象数据,构建气象监测网络;利用叠置分析技术计算得出预警结果。基于该模型设计的森林火灾快速预警系统应用于青海省林业局,验证了系统可行性与适用性,该模型可全面、准确、快速地实现对森林火险的预警。结果表明:①根据预警模型及实时气象监测数据,可及时发出预警信号,快速实现县级、林场级别的森林火险早期预警和及时响应;②运用GIS可视化技术,可快速生成相关区域森林火险的空间分布专题图,直观地观察预警等级的变化情况。实践表明,森林火险快速预警对森林火灾进行有效预防、中断管理和制定扑救措施具有重要的指导作用,并对森林防火工作、保护森林资源和人类生命财产安全具有重大意义。

关键词： GIS 气象监测网络森林火险预警气象因素植被类型与道路的距离层析分析法 Voronoi图

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高光谱遥感影像完整性认证感知哈希算法

遥感信息 2021年第3期36卷 85-92页

作者：王昊张黎明张鑫港刘明轩兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 兰州交通大学地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

针对高光谱遥感影像在传输及分发过程中影像内容完整性难以得到保障的问题,提出一种顾及光谱信息的高光谱影像内容完整性认证算法。鉴于高光谱影像中丰富的光谱信息,首先,对影像进行格网划分,对每个格网运用K-均值分类,并对分类结果进... 详细信息

针对高光谱遥感影像在传输及分发过程中影像内容完整性难以得到保障的问题,提出一种顾及光谱信息的高光谱影像内容完整性认证算法。鉴于高光谱影像中丰富的光谱信息,首先,对影像进行格网划分,对每个格网运用K-均值分类,并对分类结果进行直方图统计,进而从直方图统计的结果中提取影像的光谱信息;然后,计算影像的高阶Zernike矩,提取格网影像的空间纹理信息;最后,结合光谱信息与空间纹理信息生成每个格网影像的感知哈希序列。分析结果表明,该算法可以实现对高光谱影像局部地物恶意篡改的定位,同时对常见的部分内容保持操作具有较好的鲁棒性,为高光谱影像的内容完整性认证提供了一种新的思路与方法,进一步保障了高光谱影像的实际使用价值。

关键词：高光谱遥感影像完整性认证 K-均值 Zernike矩感知哈希篡改定位

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微地图符号的视觉变量及其应用

测绘科学 2021年第7期46卷 182-188,204页

作者：白娅兰闫浩文禄小敏张鑫港张剑兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心兰州730070 甘肃省地理国情监测工程实验室兰州730070

视觉变量是微地图在设计表达过程中的关键部分,该文针对现有视觉变量研究成果并不完全适用于微地图这一问题,研究并提出了微地图符号的视觉变量。通过对比分析微地图与常用地图的不同,得到了微地图符号简单化、多元化、个性化、模块化... 详细信息

视觉变量是微地图在设计表达过程中的关键部分,该文针对现有视觉变量研究成果并不完全适用于微地图这一问题,研究并提出了微地图符号的视觉变量。通过对比分析微地图与常用地图的不同,得到了微地图符号简单化、多元化、个性化、模块化的特点,在此基础上提出了符合微地图符号特点的视觉变量表达方式;考虑用户、环境、地物3个方面的影响,应用微地图视觉变量设计了微地图符号;实现了校园导航微地图的设计,并运用问卷调查验证了微地图视觉变量表达及应用的合理性。结果表明,提出的理论及方法能较好地表达微地图内容,能够为微地图的应用提供理论支持。

关键词：微地图视觉变量符号设计应用

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基于改进SSD的低照度图像目标检测算法

自动化与仪表 2022年第5期37卷 53-58,69页

作者：吕东张鑫港青岛科技大学信息科学技术学院青岛266061 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

针对低照度图像环境下目标检测精度不高这一问题,该文提出了基于改进SSD(single shot multi-box detector)的低照度图像目标检测算法。首先基于Retinex理论的图像增强算法进行原始低照度图像的增强;然后在SSD模型基础上,联合利用原始图... 详细信息

针对低照度图像环境下目标检测精度不高这一问题,该文提出了基于改进SSD(single shot multi-box detector)的低照度图像目标检测算法。首先基于Retinex理论的图像增强算法进行原始低照度图像的增强;然后在SSD模型基础上,联合利用原始图像与增强图像之间特征差异性,设计了双分支SSD结构并采用ResNet50网络替换原始VGG16特征提取网络;最后在双分支结构中嵌入一种差分特征融合模块(DFF),使模型对互补特征有更好的提取效果以此来提高算法对低照度图像目标检测精度。实验结果表明,该文所提出的方法在低照度图像环境下,与主流的检测算法相比,检测精度能达到82.39%。

关键词：目标检测改进SSD 低照度图像特征融合

SIFT和SVD相结合的GF-2影像感知哈希算法

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测绘通报 2020年第8期 44-49页

作者：王昊张黎明慕号伟张鑫港陈金萍兰州交通大学测绘与地理信息学院甘肃兰州730070 地理国情监测技术应用国家地方联合工程研究中心甘肃兰州730070 甘肃省地理国情检测工程实验室甘肃兰州730070 扬州微地图地理信息科技有限公司江苏扬州225002

为解决GF-2影像在传输、存储及实际使用中面临的局部篡改问题,本文提出了一种用于GF-2影像完整性认证的感知哈希算法。首先采用固定分块的方式,将整幅影像分割成多个子块,运用SIFT算子提取子块的关键点特征信息;然后采用SVD方法提取SIF... 详细信息

为解决GF-2影像在传输、存储及实际使用中面临的局部篡改问题,本文提出了一种用于GF-2影像完整性认证的感知哈希算法。首先采用固定分块的方式,将整幅影像分割成多个子块,运用SIFT算子提取子块的关键点特征信息;然后采用SVD方法提取SIFT关键点特征信息的特征值,选取其中较大的10%特征值构建子块的感知哈希序列;最后串联所有子块的感知哈希序列生成整幅影像的感知哈希值。在影像认证过程中,通过计算原始影像与待认证影像的感知哈希值的差异,从而实现对影像内容的认证。试验表明,该算法能够实现GF-2影像中地物篡改的检测与定位,同时对LSB水印嵌入、DAT格式转换及BMP格式转换等内容保持操作具有良好的稳健性,为GF-2影像的安全使用提供保障。

关键词： SIFT SVD GF-2影像感知哈希内容认证

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基于网络平台的制造商销售与回收模式选择

计算机集成制造系统 2024年第7期30卷 2540-2552页

作者：唐飞苑希港西南交通大学经济管理学院四川成都610031 江苏师范大学商学院江苏徐州221116

为了探讨制造商基于网络平台应采用何种销售与回收模式,运用博弈论构建了不同销售模式(分销或代销)和不同回收模式(委托回收或代收)组合下的闭环供应链模型。结果表明:网络平台向制造商收取的销售/回收佣金费率的大小是影响制造商最优销... 详细信息

为了探讨制造商基于网络平台应采用何种销售与回收模式,运用博弈论构建了不同销售模式(分销或代销)和不同回收模式(委托回收或代收)组合下的闭环供应链模型。结果表明:网络平台向制造商收取的销售/回收佣金费率的大小是影响制造商最优销售/回收模式选择的关键;当销售/回收佣金费率较低时,制造商更愿意选择代销/代收模式,否则其会转向传统分销/委托回收模式;当制造商选择代销或代收模式时,网络平台利润随佣金费率的递增表现为先增后减,且当佣金费率低于一定程度时,代销或代收模式对网络平台不利;当销售和回收佣金费率都处于一个理想的适中水平时,制造商选择代销和代收模式可以同时提升其与网络平台的利润水平,实现双赢。

关键词：互联网+ 网络平台网络销售网络回收闭环供应链