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支持多源遥感数据格式的抽象库DFAL

遥感学报 2016年第2期20卷 197-204页

作者：李宏益唐娉中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

针对当前遥感数据缺乏统一文件格式标准,多源遥感产品的生产使用涉及多种文件格式的现状,在研究多种遥感数据格式及对应库GDAL、HDF4、HDF5的基础上,参考国家气象局的NOAA AVHRR 1B格式标准,利用工厂模式,设计和实现了一个具有统一操作... 详细信息

针对当前遥感数据缺乏统一文件格式标准,多源遥感产品的生产使用涉及多种文件格式的现状,在研究多种遥感数据格式及对应库GDAL、HDF4、HDF5的基础上,参考国家气象局的NOAA AVHRR 1B格式标准,利用工厂模式,设计和实现了一个具有统一操作接口的多源遥感数据格式抽象库DFAL,在更高的抽象层次解决了GDAL和HDF4、HDF5库不能一致使用的问题。使用DFAL库进行不同文件格式的读写,专家无需了解这些文件格式的差别,以便从繁杂的遥感数据格式中解放出来,将更多精力投入到遥感科学研究的层面上。在DFAL库的基础上实现了两类常用遥感数据格式Geo TIFF和HDF5之间的转换工具,方便工程应用。DFAL库及转换工具在国家高技术研究发展计划《星机地综合定量遥感系统与应用示范》的多尺度按需定量遥感产品生产系统中进行了应用测试,取得了很好的实际效果,证明了DFAL库稳定性和可用性,并大大减少了多源数据协同使用时多种文件格式读写的工作量。

关键词： GDAL HDF5 遥感数据格式集成 DFAL

实测甘草冠层光谱定量估算甘草酸和甘草苷含量

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光谱学与光谱分析 2014年第7期34卷 1933-1937页

作者：丁玲李宏益张学文中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国资源卫星应用中心北京100094

甘草酸(GA)和甘草苷(LQ)是甘草的两个主要的活性成分,常用作评估甘草的质量主要指标。首次尝试应用实测甘草冠层的可见-短波红外(Vis-SWIR)高光谱数据定量估算甘草中的GA和LQ含量,利用高效液相色谱方法(HPLC)分别测定甘草中GA和LQ含量... 详细信息

甘草酸(GA)和甘草苷(LQ)是甘草的两个主要的活性成分,常用作评估甘草的质量主要指标。首次尝试应用实测甘草冠层的可见-短波红外(Vis-SWIR)高光谱数据定量估算甘草中的GA和LQ含量,利用高效液相色谱方法(HPLC)分别测定甘草中GA和LQ含量作为参考值,通过结合一阶导数预处理和运用Wilk’lambda逐步回归法选择特征波长等光谱预处理方法,在选择9个最优波段基础上建立偏最小二乘(PLS)回归预测模型,甘草GA和LQ的回归精度R2分别为0.953和0.932,校正集的均方根误差(RMSEC)分别为0.31和0.22,预测精度R2分别为0.875和0.883,验证集的均方根误差(RMSEP)分别为0.39和0.27。结果显示,用光谱预测模型获得甘草GA和LQ含量预测与HPLC方法获得的甘草GA和LQ含量实测之间具有较高的相关性,说明Vis-SWIR技术从遥感数据中来确定GA和LQ含量的可行性。为野外利用外机载和/或星载高光谱传感器对甘草质量遥感监测提供理论依据。

关键词：可见-短波红外光谱定量估算甘草酸含量甘草苷含量高光谱冠层反射率

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基于流形学习的混合光谱解混分析

红外与激光工程 2013年第9期42卷 2421-2425页

作者：丁玲唐娉李宏益中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

光谱解混分析的重要研究内容是计算分析各地物类别成分在混合像素内所占的比例技术。文中以实测高光谱数据为研究对象,针对高光谱数据具有高维度数、严重的光谱混合等特点,基于流形学习中局部线性嵌入(LLE)算法的思想,提出了一种约束最... 详细信息

光谱解混分析的重要研究内容是计算分析各地物类别成分在混合像素内所占的比例技术。文中以实测高光谱数据为研究对象,针对高光谱数据具有高维度数、严重的光谱混合等特点,基于流形学习中局部线性嵌入(LLE)算法的思想,提出了一种约束最小乘方局部线性加权回归(CLS-LLWR)建模方法。通过4种典型地物的光谱吸收特征差异分析,从它们不同比例组合下的实测混合光谱中选取了不同波段范围,分别对该模型预测覆盖度信息能力进行了验证分析。最后,将CLS-LLWR模型与主成分回归(PCR)和偏最小二乘回归(PLSR)模型,通过计算预测标准误差(SE)进行了对比分析。结果表明,CLS-LLWR模型有较好的预测能力。这为流形学习在高光谱遥感图像信息提取方面进行了有意的探索。

关键词：光谱解混流形学习局部线性加权回归覆盖度

基于ISOMAP的高光谱遥感数据的降维与分类

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红外与激光工程 2013年第10期42卷 2707-2711页

作者：丁玲唐娉李宏益中国科学院遥感与数字地球研究所北京100094 中国科学院大学北京100049

为挖掘高光谱遥感数据内在的非线性结构特性,采用全局化流形学习算法等距特征映射(ISOMAP)对高光谱遥感数据进行非线性降维,并取得了优于常用的最小噪声分离(MNF)变换方法的结果,具有更好的数据压缩性能。将光谱角相似性度量方法用于ISO... 详细信息

为挖掘高光谱遥感数据内在的非线性结构特性,采用全局化流形学习算法等距特征映射(ISOMAP)对高光谱遥感数据进行非线性降维,并取得了优于常用的最小噪声分离(MNF)变换方法的结果,具有更好的数据压缩性能。将光谱角相似性度量方法用于ISOMAP算法,取得良好的降维效果。通过把ISOMAP降维算法和k-最邻近分类器相结合对降维后子空间特征进行分类,实验表明:ISOMAP利用较少的特征维数获得比MNF更高的分类精度,并达到较高稳定的分类精度,尤其对难以区分、光谱相似的两类别问题,ISOMAP的特征维数能够有效的提高两类别的可分性。

关键词：流形学习等距特征映射特征提取高光谱遥感数据分类

多源数据协同定量遥感产品生产系统的领域模型

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遥感学报 2016年第2期20卷 184-196页

作者：张正唐娉李宏益冯峥中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

大数据技术中的一个难点是如何统筹多源异构的数据。在多源数据协同定量遥感产品生产系统中,不同传感器数据的协同使用为生产系统的各个环节都带来了许多的问题,例如异构数据文件的统一表示和调度,繁杂生产流程的统一抽象等。领域驱动... 详细信息

大数据技术中的一个难点是如何统筹多源异构的数据。在多源数据协同定量遥感产品生产系统中,不同传感器数据的协同使用为生产系统的各个环节都带来了许多的问题,例如异构数据文件的统一表示和调度,繁杂生产流程的统一抽象等。领域驱动设计是一种应对软件核心复杂性的设计方式。领域驱动是指在设计过程中经过不断的迭代,逐渐提炼出一套灵活优雅的领域模型。领域模型专注于分析问题领域本身,发掘重要的业务领域概念,并建立业务领域概念之间的关系。本文在不断实践的基础上提出了一组较成熟的领域模型,该模型用一种统一的方式解决了多源数据协同生产系统中各方面的问题,并显著地降低了系统集成的难度和工作量,且为新数据源的加入预留了灵活性。

关键词：领域驱动设计领域模型多源数据协同设计模式星机地综合系统集成

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大规模多源遥感数据应用分析与系统实现

中国科学：技术科学 2018年第4期48卷 433-440页

作者：李宏益唐娉丁玲单小军中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国地震局地震预测研究所北京100036

随着对地观测技术的发展,人类获取遥感数据的途径和方式也越来越多,遥感数据呈现出大数据的特征.本文通过对大规模多源遥感数据应用所面对的问题进行分析,总结出遥感数据具有总量大、来源多与文件格式不一致、多尺度与投影方式多样、结... 详细信息

随着对地观测技术的发展,人类获取遥感数据的途径和方式也越来越多,遥感数据呈现出大数据的特征.本文通过对大规模多源遥感数据应用所面对的问题进行分析,总结出遥感数据具有总量大、来源多与文件格式不一致、多尺度与投影方式多样、结构复杂以及与其他领域数据具有较大差异等特点.针对大规模多源遥感数据的协同处理应用,提出了解决这类应用需要在统一的数据结构及抽象层次、生产及管理的统一剖分参考框架和分布式高性能处理3个方面开展工作,并介绍了多源数据协同定量遥感产品生产系统在这3方面的实现途径.

关键词：多源遥感数据格式抽象数据剖分并行处理

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Mean Shift图像分割算法的并行化

中国图象图形学报 2013年第12期18卷 1610-1619页

作者：李宏益吴素萍宁夏大学数学计算机学院银川750021

图像分割作为高性能并行计算的一个主要应用领域,其算法本身的时间复杂度和实时性需求要求不断改进计算机硬件技术和并行处理的算法。Mean Shift算法是图像分割领域一个比较经典的算法,在图像分割过程中,不需要任何先验知识,是一种无监... 详细信息

图像分割作为高性能并行计算的一个主要应用领域,其算法本身的时间复杂度和实时性需求要求不断改进计算机硬件技术和并行处理的算法。Mean Shift算法是图像分割领域一个比较经典的算法,在图像分割过程中,不需要任何先验知识,是一种无监督的分割过程,在图像分割的具体实现中应用广泛。利用TBB(threading building block)工具和CUDA(compute unified device architecture)对Mean Shift算法进行多核和GPU(graphic processing unit)并行化改造。首先分析Mean Shift分割过程中最耗时的部分Mean Shift聚类,然后利用TBB和CUDA对Mean Shift聚类进行了并行化改造,并对两种并行方法进行了对比分析。实验结果表明,两种并行方法都取得了较好的加速效果,加速比都随着图像增大和带宽参数的增加而增大,基于TBB的加速比稳定趋于核数。

关键词： Mean Shift 并行计算 TBB CUDA 图像分割

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数字化流域及其在现代水资源规划中的应用

水利水电技术 2004年第5期35卷 25-28页

作者：王忠静李宏益清华大学水利水电工程系北京100084

由数字地球概念出发,在数字流域的基础上进一步提出了数字化流域的概念.并且以数字化流域为核心,结合规划预案生成技术和规划方案决策支持技术,构建了基于数字化流域的水资源规划数字化平台框架.水资源规划平台吸收了决策支持系统的思... 详细信息

由数字地球概念出发,在数字流域的基础上进一步提出了数字化流域的概念.并且以数字化流域为核心,结合规划预案生成技术和规划方案决策支持技术,构建了基于数字化流域的水资源规划数字化平台框架.水资源规划平台吸收了决策支持系统的思想方法,借助数字流域的技术而实现,在水资源规划的预案生成、情景分析和决策支持3个层次上提供支持.

关键词：数字地球数字化流域水资源规划决策支持系统

Docker容器化下的遥感算法程序集成方法

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中国图象图形学报 2019年第10期24卷 1813-1822页

作者：张杰郑柯唐娉张正李宏益中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

目的近年来,随着我国遥感技术的快速发展,遥感数据呈现出大数据的特点,遥感数据的时效性增强,针对新环境下遥感算法编程语言众多,程序运行和部署环境需求多样,程序的集成和部署困难的问题,提出了一种遥感算法程序快速封装与Docker容器... 详细信息

目的近年来,随着我国遥感技术的快速发展,遥感数据呈现出大数据的特点,遥感数据的时效性增强,针对新环境下遥感算法编程语言众多,程序运行和部署环境需求多样,程序的集成和部署困难的问题,提出了一种遥感算法程序快速封装与Docker容器化系统集成架构。方法该系统架构主要包括:1)遥感算法程序的镜像自动化封装制作;2)镜像的分发管理,达到算法程序镜像的共享;3)遥感信息产品生产流程的容器化编排服务,将相关联的算法程序镜像串联,以满足特定遥感信息产品的生产;4)容器的调度运行,调用镜像,实现特定遥感产品的容器化运行。本文在上述容器化系统集成架构下,以Landsat5数据的NDVI、NDWI信息产品的生产作为容器化生产实例,并同物理机、KVM(kernel-based virtual machine)虚拟机在运行时间、内存占用量、部署效率等性能进行了对比。结果Docker容器虚拟化环境下的产品生产和物理机环境下在运行时间和内存占用量上几无差别,优于KVM虚拟机。Docker容器虚拟化环境和KVM虚拟机环境下在部署上能够节省大量时间,相比于物理机环境能够提高部署效率。结论容器化的系统集成方式能够有效解决遥感算法程序集成和部署困难的问题,有利于遥感算法程序的复用和流程的共享,提高系统集成效率,具备较强的遥感数据实时快速处理能力。

关键词： Docker容器算法集成遥感产品生产虚拟化可复用性