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A ship navigation information service system for the Arctic Northeast Passage using 3D GIS based on big Earth data

Big Earth Data 2022年第4期6卷 453-479页

作者： adan wu Tao Che Xin Li Xiaowen Zhu Key Laboratory of Remote Sensing of Gansu Province Heihe Remote Sensing Experimental Research StationNorthwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhouChina University of Chinese Academy of Sciences BeijingChina CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences BeijingChina Institute of Tibetan Plateau Research Chinese Academy of SciencesBeijingChina School of Geodesy and Geomatics Gansu Forestry PolytechnicTianshuiChina

Research on Arctic passages has mainly focused on navigation policies,sea ice extraction models,and navigation of Arctic sea routes.It is difficult to quantitatively address the specific problems encountered by ships sailing in the Arctic in real time through traditional manual approaches.Additionally,existing sea ice information service systems focus on data sharing and lack online calculation and analysis capabil-ities,making it difficult for decision-makers to derive valuable informa-tion from massive amounts of data.To improve navigation analysis through intelligent information service,we built an advanced Ship Navigation Information Service System(SNISS)using a 3D geographic information system(GIS)based on big Earth data.The SNISS includes two main features:(1)heuristic algorithms were developed to identify the optimal navigation route of the Arctic Northeast Passage(NEP)from a macroscale perspective for the past 10 years to the next 100 years,and(2)for key sea straits along the NEP,online local seaice images can be retrieved to provide a fully automatic sea ice data processing workflow,solving the problems of poor flexibility and low availability of real sea ice remote sensing data extraction.This work can potentially enhance the safety of shipping navigation along the NEP.

关键词： Arctic Northeast Passage sea ice shipping information service system 3D GIS

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Routeview:an intelligent route planning system for ships sailing through Arctic ice zones based on big Earth data

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International Journal of Digital Earth 2022年第1期15卷 1588-1613页

作者： adan wu Tao Che Xin Li Xiaowen Zhu Key Laboratory of Remote Sensing of Gansu Province Heihe Remote Sensing Experimental Research StationNorthwest Institute of Eco-Environment and ResourcesChinese Academy of SciencesLanzhouPeople’s Republic of China University of Chinese Academy of Sciences BeijingPeople’s Republic of China CAS Center for Excellence in Tibetan Plateau Earth Sciences Beijing China Institute of Tibetan Plateau Research Chinese Academy of SciencesBeijingPeople’s Republic of China Gansu Forestry Polytechnic TianshuiPeople’s Republic of China

The potential of Arctic routes(ARs)has attracted global attention,and exploiting the Arctic has become an important strategy for many countries.However,there are still some challenges for ships sailing in Arctic ice zones,including harsh marine environments and the insufficient service capacity of sea ice information service systems.To better understand the route changes in the Arctic and extract real-time ship navigation routes,we developed an online interactive route planning system(RouteView)for ships sailing in the Arctic based on big Earth data.RouteView includes two main features:(1)an online calculation interface is provided for optimal routes along the Arctic Northeast Passage(NEP)60 days into the future by utilizing reinforcement learning(RL)based on sea ice and meteorological data,and(2)an online ice-water classification is established based on synthetic aperture radar(SAR)data and deep learning to help users extract the sea ice distribution in real time.This work can potentially enhance the safety of shipping navigation along the NEP and improve information extraction methods for ARs.

关键词： Arctic northeast passage information extraction system reinforcement learning U-Net route planning ice-water classification

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南迦巴瓦峰地区地表形变的InSAR监测与分析

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遥感技术与应用 2023年第5期38卷 1042-1053页

作者：吴弼星郭建文吴阿丹刘丰冯敏中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感试验研究站甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 青海师范大学高原科学与可持续发展研究院青海西宁810016 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101

南迦巴瓦峰地区位于东喜马拉雅构造结的构造变形核心地带,地质构造环境复杂,地质灾害频发,加强对该地区的地表形变监测研究对当地防灾减灾和经济可持续发展有着重要意义。研究利用Sentinel-1卫星数据在该区域开展地表形变监测,通过PS-In... 详细信息

南迦巴瓦峰地区位于东喜马拉雅构造结的构造变形核心地带,地质构造环境复杂,地质灾害频发,加强对该地区的地表形变监测研究对当地防灾减灾和经济可持续发展有着重要意义。研究利用Sentinel-1卫星数据在该区域开展地表形变监测,通过PS-InSAR技术获得雷达视线方向(Line-Of-Sight, LOS)的形变速率分布与形变时间序列数据,并对地表形变的分布情况和2017年米林M6.9地震的同震形变情况展开分析与讨论。结果发现南迦巴瓦地区地表形变受新生代构造变形影响较大,研究区内的构造形变主要有同震、震后松弛形变和板块边界带的俯冲形变。雅鲁藏布江两侧变形差异较大,北侧呈缓慢的负形变趋势,南侧由于受到俯冲断裂的影响以较高的速率正形变。米林地震的同震形变呈现出西南盘负形变,北东盘正形变且西南盘形变量更大的空间分布特征。研究结果表明:InSAR监测技术可为青藏高原灾害监测和科学研究提供高时空分辨率的地表形变数据。

关键词：南迦巴瓦峰地表形变监测 PS-InSAR LOS向形变速率

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面向三极科学的三维可视化系统应用研究

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冰川冻土 2021年第1期43卷 274-284页

作者：吴阿丹车涛中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃省遥感重点实验室中国科学院黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心北京100101

南极、北极和青藏高原作为地球的"三极"是全球变化的敏感区和研究热点。随着天空地一体化对地观测技术的快速发展,三极时空信息呈现出海量、高时效、多维度的大数据特征。但由于缺乏有效的可视化手段,这些数据很难被非科研人员理解和认... 详细信息

南极、北极和青藏高原作为地球的"三极"是全球变化的敏感区和研究热点。随着天空地一体化对地观测技术的快速发展,三极时空信息呈现出海量、高时效、多维度的大数据特征。但由于缺乏有效的可视化手段,这些数据很难被非科研人员理解和认知。如何面向不同人群,快速直观地展示三极最新科学发现所产生的时空数据,已成为数据可视化研究迫切需要解决的问题。基于三极科学数据和成果的特点,设计了一个基于开源框架的三极科学发现展示的原型系统(三极球),重点突破数据分布式存储、数据自动预处理、三维开发引擎、多屏幕互操作,分析结果自动生成等关键技术,并以北极放大效应、三极冰雪冻融对比与关联及三极联动对东亚气候的影响三个典型场景为例,进行三极科学发现的三维场景展示,生动、直观的再现三极科学重大发现,有利于管理决策者与普通大众理解三极生态环境变化以及对我国天气和气候的影响等研究成果,对地学领域相关的信息展示也具有示范作用。

关键词：三极科学发现三极球三维可视化弧形屏幕球形屏幕

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软土地区600 m级超高层建筑基础沉降的计算与分析

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建筑结构学报 2024年第1期45卷 151-158页

作者：王卫东常林越吴江斌王阿丹华东建筑集团股份有限公司上海200041 华东建筑设计研究院有限公司上海地下空间与工程设计研究院上海200002

我国超高层建筑大多建造在沿江沿海软土地区,基础承载力和沉降控制要求高。为确保软土地区超高层建筑基础沉降与底板内力计算的可靠性,以高度597 m的天津高银117大厦为例,采用建筑桩基规范中等效作用分层总和法对基础最大沉降进行了预估... 详细信息

我国超高层建筑大多建造在沿江沿海软土地区,基础承载力和沉降控制要求高。为确保软土地区超高层建筑基础沉降与底板内力计算的可靠性,以高度597 m的天津高银117大厦为例,采用建筑桩基规范中等效作用分层总和法对基础最大沉降进行了预估,并提出群桩基础考虑遮拦-群桩加筋效应的共同作用实用分析方法以及上部结构与基础一体化分析方法对基础沉降分布和底板内力进行了计算分析,综合不同方法的计算结果表明:基础底板厚度为6.5 m,桩径为1000 mm,桩端埋深约102 m,桩数共941根;预估基础最大沉降为11~15 cm;底板最大弯矩为80~130 MN·m/m,分布于核心筒和巨柱区域。该项目结构封顶4.5年时基础实测最大沉降约10.1 cm,根据实测沉降发展曲线预估基础最终沉降约10.8 cm,基础沉降值和分布规律与计算结果接近。所采用的方法可为软土地区超高层建筑深基础工程的设计分析提供参考。

关键词：软土地区深基础工程共同作用基础沉降底板内力沉降实测

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遥感影像Web共享关键技术应用研究

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遥感技术与应用 2016年第6期31卷 1209-1214页

作者：吴阿丹郭建文中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000 甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730020 高分辨率对地观测系统甘肃数据与应用中心甘肃兰州730020

研究海量遥感数据在Web共享中所需要的网络支撑环境、数据自动入库、数据自动传输、影像高效查询等关键运行技术。在关键技术研究的基础上,详细分析与设计了针对海量遥感数据的可视化查询、浏览及下载功能,并基于Web服务等相关计算机技... 详细信息

研究海量遥感数据在Web共享中所需要的网络支撑环境、数据自动入库、数据自动传输、影像高效查询等关键运行技术。在关键技术研究的基础上,详细分析与设计了针对海量遥感数据的可视化查询、浏览及下载功能,并基于Web服务等相关计算机技术,实现了海量遥感数据共享原型系统,完成海量遥感数据的Web共享。

关键词：遥感影像自动入库与传输查询

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黑河流域自动观测数据下载系统的改进与应用

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遥感技术与应用 2015年第5期30卷 1027-1032页

作者：吴阿丹郭建文王亮绪中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 中国科学院黑河遥感站甘肃兰州730000

黑河流域生态水文WSN观测数据自动综汇系统于2012年7月正式发布。随着数据申请人数骤增,之前采用的权限管理模式、下载流程已经无法满足需求。针对黑河流域自动观测数据共享应用过程中的具体需求,将黑河计划数据管理中心下载系统与黑河... 详细信息

黑河流域生态水文WSN观测数据自动综汇系统于2012年7月正式发布。随着数据申请人数骤增,之前采用的权限管理模式、下载流程已经无法满足需求。针对黑河流域自动观测数据共享应用过程中的具体需求,将黑河计划数据管理中心下载系统与黑河流域生态水文WSN观测数据自动综汇下载系统进行对接,对下载系统的权限粒度、授权方式、数据生成及获取方式进行优化改进,极大地提高了数据共享效率,对于自动观测数据的在线共享具有重要意义。

关键词：自动观测数据观测数据库权限粒度授权方式下载系统黑河流域

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区块链技术在地学数据共享中的应用可行性分析

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遥感技术与应用 2020年第4期35卷 759-766页

作者：李亚珍郭建文吴阿丹中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

地学数据共享是地学研究的重要内容,也是挖掘地学数据、避免地学数据重复采集的重要途径,是现代数据密集型科研范式下地学研究的重要基础,因此,如何打破地学数据“孤岛”、实现不同地学数据便捷获取、保障数据安全、提升和扩展地学数据... 详细信息

地学数据共享是地学研究的重要内容,也是挖掘地学数据、避免地学数据重复采集的重要途径,是现代数据密集型科研范式下地学研究的重要基础,因此,如何打破地学数据“孤岛”、实现不同地学数据便捷获取、保障数据安全、提升和扩展地学数据贡献者权益保护是地学数据共享中急需解决的问题。区块链技术的兴起,为地学数据价值外化途径扩充、提升数据安全和地学数据贡献者权益保护带来了新的可能。在系统梳理地学数据共享现状、存在问题、区块链基本原理、特点、底层架构以及应用现状的基础上,探讨区块链技术在地学数据共享中的应用可行性以及应用场景,阐述区块链技术在地学数据共享中的应用挑战,以期为地学数据共享领域区块链相关研究与应用提供参考。

关键词：区块链地学数据共享地学数据实体地学数据衍生数据

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等值线在线自动绘制关键技术应用研究

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矿山测量 2016年第3期44卷 128-131页

作者：叶萍萍吴阿丹甘肃省基础地理信息中心甘肃兰州730000 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黑河遥感试验研究站甘肃兰州730000 甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730020

文中对基于移动互联网的自动绘图关键技术进行了深入的研究,其中包括Web开发框架、Web Service功能介绍与特点分析及Gmt绘图技术,在关键技术研究的基础上开发了基于Web的等值线绘制系统,验证方法的正确性和有效性。实验表明:文中提出的... 详细信息

文中对基于移动互联网的自动绘图关键技术进行了深入的研究,其中包括Web开发框架、Web Service功能介绍与特点分析及Gmt绘图技术,在关键技术研究的基础上开发了基于Web的等值线绘制系统,验证方法的正确性和有效性。实验表明:文中提出的关键技术解决方案具有较好的实际操作性,在测绘、气象等行业有较好的实用性。

关键词：等值线 Web Webservice Gmt

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新版数字黑河信息系统的设计与实现

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冰川冻土 2021年第5期43卷 1606-1616页

作者：吴阿丹史艳梅郭建文李建轩李恒中国科学院西北生态环境资源研究院黑河遥感试验研究站甘肃省遥感重点实验室甘肃兰州730000 中国科学院大学北京100049 中国人民解放军32016部队甘肃兰州730000

随着黑河流域时空数据的快速增长,已有的黑河信息系统在共享效率、数据分析及平台架构等方面存在缺陷,已无法满足现实的需要。本研究针对目前平台的缺陷重新设计新版数字黑河信息系统(NDHRIS)的整体框架,从观测、数据及模型三个角度实... 详细信息

随着黑河流域时空数据的快速增长,已有的黑河信息系统在共享效率、数据分析及平台架构等方面存在缺陷,已无法满足现实的需要。本研究针对目前平台的缺陷重新设计新版数字黑河信息系统(NDHRIS)的整体框架,从观测、数据及模型三个角度实现新版数字黑河信息系统的新功能。首先从基础设施、服务及应用三个层面介绍系统整体设计,其次详细阐述系统实现的关键技术及功能改进,最后,讨论了该系统仍然存在的问题及未来发展方向。目前该系统已业务化运行,数据量超过5 T,共1058条元数据,向大约100个研究所和50个项目提供了大约8 TB数据集和5000个数据服务,有效提升了黑河流域科学数据的共享效率,支撑全球寒区监测计划的实施。

关键词：黑河流域观测实验信息系统数据共享数据可视化模型代码

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