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SDOG-based multi-scale 3D modeling and visualization on global lithosphere

Science China Earth Sciences 2012年第6期55卷 1012-1020页

作者： YU JieQing WU LiXin ZI guoJie guo zengzhang State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology Beijing Normal University Beijing 100875 China Key Laboratory of Environment Change and Natural Disaster Beijing Normal University Beijing 100875 China School of Surveying and Land Information Engineering Henan Polytechnic Universit） Jiaozuo 454000 China

The structure of global lithosphere is very important to the scientific researches of tectonic movement, geodynamic process, mantle convection, resource exploration, and disaster prevention and reduction. Three-dimensional (3D) spatial modelling and visualization is an effective tool for lithosphere researches. However, both the isoline/profile methods and the Euclidean-based 3D modelling methods cannot meet the requirement of real 3D modeling of global lithosphere, whereas the recently developed global 3D grid methods have some defects on grid design, such as grid shrinkage, overlapping, non-orthogonality, and nonlatitude-longitude consistency. In this paper, Spheroid Degenerated-Octree Grid (SDOG), a non-overlapping, non-shrinking, orthogonal, latitude-longitude consistent grid in the spheroidal manifold space, was chosen as the basic grid for global lithosphere 3D modeling and visualization. The SDOG-based methods of spatial representation and modelling of lithosphere were proposed. A multi-scale model of lithosphere was designed, and the multi-scale modeling and multi-mode visualization were realized at the full advantages of SDOG in multi-hierarchical and multi-resolution and the properties of lithosphere in multi-semantic. It shows that (1) the SDOG-based method has not only overcome the defects of the current global 3D grid, but also reflected the spherical features of lithosphere more realistically and naturally than the traditional methods, providing a novel solution for global modeling, numeric simulating, and data sharing of lithosphere; and (2) more detailed plates division, more precise geo-layer structure, plates boarder and surface concave-convex, and more rich lithosphere properties are revealed as the scale-model moves on.

关键词： Spheroid Degenerated-Octree Grid (SDOG) lithosphere 3D manifold modeling visualization global 3D grid

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动态GNSS监测瞬态无震蠕滑信号提取

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测绘学报 2019年第2期48卷 191-197页

作者：侯争郭增长杜久升河南理工大学河南焦作454003 河南测绘职业学院河南郑州451464

断层的瞬态无震蠕滑常诱发震级高、破坏性强的地震。针对其滑动速度缓慢,难以探测的问题,本文基于GNSS连续坐标时间序列的异常波动提出一种断层瞬态无震蠕滑信息的自动探测方法。首先利用独立成分分析进行时空滤波,提高坐标时间序列的... 详细信息

断层的瞬态无震蠕滑常诱发震级高、破坏性强的地震。针对其滑动速度缓慢,难以探测的问题,本文基于GNSS连续坐标时间序列的异常波动提出一种断层瞬态无震蠕滑信息的自动探测方法。首先利用独立成分分析进行时空滤波,提高坐标时间序列的信噪比;然后计算坐标时间序列波动的相对强度指数及峰度值;最后通过累积分布函数将其转换为蠕滑信号概率,进而探测断层蠕滑事件。本文模拟500 d GNSS地表位移时间序列进行仿真试验,其中包含25 d瞬态蠕滑信号。试验结果表明,当信号强度至少与噪声水平相当时可有效探测出断层的蠕滑信息。计算Akutan地区连续3年的GNSS数据后探测到一个蠕滑信号,推断其可能为火山岩强烈运动引起的无震蠕滑。通过对四川省陆态网18个测站7年的GNSS数据处理后发现了4个异常信号。

关键词：无震蠕滑独立分量分析相对强度指数峰度值累积分布函数慢滑移

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中国第二、三级阶梯地形过渡带山前植被物候时空变化探析

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地理研究 2022年第11期41卷 3000-3020页

作者：李婷婷郭增长马超河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454003 河南测绘职业学院测绘工程系郑州451464 河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室焦作454003 河南理工大学黄河流域耕地保护与城乡高质量发展研究中心焦作454003

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国... 详细信息

基于1982—2015年GIMMS NDVI 3g V1.0数据、3小时温度、逐日降水和日太阳辐射数据集、数字高程模型、中国植被区划数据及实测物候验证数据,利用季节性植被物候提取法、Theil-Sen median趋势分析法和偏最小二乘回归分析等方法,研究中国第二、三级阶梯地形过渡带植被物候的时空变化规律,探讨植被物候对海拔、经纬度和气候变化的响应。结果表明:(1)34 a间过渡带山前植被物候时空变化显著。时间上,植被物候呈返青期(Start Of Season,SOS)提前(-0.3187 d/a,p0.1)和生长季长度(Length Of Growing Season,LOS)延长(0.4358 d/a,p气温>降水(太阳辐射对草原区无贡献力),低纬度地区贡献力排序与之相反;本研究对宏观地理带中不同植被区划的物候变化认知有学术意义,也为地理因素与气候因素共同影响的植被物候变化提供了新的认识。

关键词：中国第二、三级阶梯地形过渡带过渡性地理空间植被物候 GIMMS NDVI 太阳辐射

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板栗树红蜘蛛虫害无人机高光谱遥感监测研究

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农业机械学报 2021年第4期52卷 171-180页

作者：马书英郭增长王双亭张凯河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454003 河南工业职业技术学院城市建设学院南阳473009 河南测绘职业学院郑州451464

为了快速、高效、无损监测板栗树的红蜘蛛病虫害,以实地采集的板栗树局部感染明显叶片、感染轻重不均匀叶片、恢复中的感染叶片及不同感染程度叶片为研究对象,利用UHD185型高光谱相机和数码相机获取各种叶片的高光谱图像和RGB图像,以RG... 详细信息

为了快速、高效、无损监测板栗树的红蜘蛛病虫害,以实地采集的板栗树局部感染明显叶片、感染轻重不均匀叶片、恢复中的感染叶片及不同感染程度叶片为研究对象,利用UHD185型高光谱相机和数码相机获取各种叶片的高光谱图像和RGB图像,以RGB图像为参考,选择各种叶片的感兴趣区,在高光谱图像上提取感兴趣区的光谱曲线,通过微分运算提取光谱曲线的绿峰、红谷、低位、红边、高位、高肩6种光谱特征及特征波长,利用大量实测数据分析板栗树叶各个光谱特征及特征波长随红蜘蛛病虫害危害程度的叶片级变化规律,得到识别红蜘蛛病虫害最佳的光谱特征。利用无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)搭载UHD185型相机,获取了实验区高光谱影像。结果表明,监测板栗树红蜘蛛病虫害危害程度的最佳光谱特征为红边和低位,其与红蜘蛛病虫害的决定系数均超过0.6,当发生轻度红蜘蛛病虫害时,红边波长和低位波长出现"蓝移",说明无人机高光谱遥感系统具有早期发现红蜘蛛病虫害的能力,可为板栗树红蜘蛛病虫害的及时治理提供科学依据。

关键词：板栗树红蜘蛛虫害光谱特征无人机高光谱遥感

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结合马氏距离与梯度描述符的稠密匹配

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测绘通报 2022年第8期 149-154页

作者：陈贺郭增长刘轩河南测绘职业学院河南郑州451464 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

针对稀疏匹配点无法满足三维重建工作需要及传统密集匹配算法面对明暗变换影像匹配无力等问题,本文提出了一种结合马氏距离与梯度描述符的密集匹配方案。该方案首先利用初始可靠同名点建立同名三角网;然后以各三角形的对应中点作为加密... 详细信息

针对稀疏匹配点无法满足三维重建工作需要及传统密集匹配算法面对明暗变换影像匹配无力等问题,本文提出了一种结合马氏距离与梯度描述符的密集匹配方案。该方案首先利用初始可靠同名点建立同名三角网;然后以各三角形的对应中点作为加密匹配基元,以描述符与马氏距离作为两种影响因素,建立得分计算公式;最后以超过该得分阈值者作为匹配点,遍历所有三角形,更新三角网重复上述步骤,直至没有新的匹配点产生。利用网络公开数据集进行验证,试验结果表明,本文提出的密集匹配方案较好地解决了传统算法面对明暗变换影像适应性较差的问题,同时对多种变换影像有着较好的适应性与稳定性。

关键词：密集匹配 Delaunay三角网马氏距离梯度描述符得分计算

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小尺度区域GNSS网三种时空滤波方法研究

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测绘科学 2018年第7期43卷 135-140页

作者：侯争郭增长杜久升河南理工大学河南焦作454003

针对时空滤波提取GNSS连续坐标时间序列中的共模误差对探测地壳微形变信息至关重要的问题,该文探索了小尺度区域内叠加滤波、主成分分析、独立分量分析等时空滤波方法的特性,基于华北地区13个GNSS测站连续3年的坐标时间序列进行时空滤波... 详细信息

针对时空滤波提取GNSS连续坐标时间序列中的共模误差对探测地壳微形变信息至关重要的问题,该文探索了小尺度区域内叠加滤波、主成分分析、独立分量分析等时空滤波方法的特性,基于华北地区13个GNSS测站连续3年的坐标时间序列进行时空滤波,并对比分析不同方法的滤波效果。结果显示,3种方法滤波后均不同程度地降低了坐标时间序列的离散度;区域叠加滤波与主成分分析提取的共模误差空间响应一致,滤波后的标准差基本相同,表明提取共模误差的性质相同,都以二阶统计量为主要信息;独立分量分析滤波后坐标时间序列的标准差较高,这与区域叠加滤波和主成分分析过度滤波有关。

关键词：共模误差区域叠加滤波主成分分析独立分量分析时间响应空间响应

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顾及信号振荡特征的慢滑移信息时空提取

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导航定位学报 2024年第5期12卷 44-54页

作者：侯争郭增长杜久升河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003 河南测绘职业学院郑州451464

针对传统滤波和固定函数拟合等方法探测慢滑移信号时易产生信息误剔除或伪信号提取等问题,提出一种基于信号振荡特征的慢滑移时空信息探测方法:利用多通道奇异谱分析分解坐标序列;然后根据慢滑移位移特征确定信号的起止时间;最后基于信... 详细信息

针对传统滤波和固定函数拟合等方法探测慢滑移信号时易产生信息误剔除或伪信号提取等问题,提出一种基于信号振荡特征的慢滑移时空信息探测方法:利用多通道奇异谱分析分解坐标序列;然后根据慢滑移位移特征确定信号的起止时间;最后基于信号的振荡方向和振幅归一化明确空间响应方向和强度。仿真结果表明,相较于主成分分析和独立成分分析,该方法在探测慢滑移起止时间、空间响应方向和强度等方面优势明显:实际应用中,利用该方法成功探测出新西兰马纳瓦图的慢滑移事件,测站WANG和PNUI连线两侧的空间响应方向相反,强度大,地震危险性高;而独立成分分析和主成分分析探测到的空间响应可能受到共模误差影响,时间响应也无法明确慢滑移起止时间。

关键词：多通道奇异谱分析慢滑移独立成分分析谱指数全球定位系统(GPS)

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基于三角模型的城市土地生态安全区域差异分析——以河南省为例

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自然灾害学报 2014年第2期23卷 21-30页

作者：张小虎牛海鹏郭增长河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

城市土地生态安全是城市持续、健康发展的基础。针对河南省城市土地利用现状的特点,从经济可行性、社会接受性、生态合理性三方面建立了城市土地生态安全评价指标体系,利用构建的三角模型对河南省17个地市在2001年、2004年、2007年和201... 详细信息

城市土地生态安全是城市持续、健康发展的基础。针对河南省城市土地利用现状的特点,从经济可行性、社会接受性、生态合理性三方面建立了城市土地生态安全评价指标体系,利用构建的三角模型对河南省17个地市在2001年、2004年、2007年和2010年4个时间断面的城市土地生态安全水平进行了评价,并分析了其区域差异。结果表明:(1)河南省17个地市的城市土地生态安全性总体呈增大态势,但普遍不高,多处于弱安全区域;(2)各地市的社会接受性指数逆向发展,经济可行性指数稳步提升,生态合理性指数不断增大;(3)2001-2010年河南省城市土地生态安全呈两种趋势:一是一般安全趋势,并且持续提升,二是一般安全→很安全→一般安全波动趋势;(4)社会可接受性指数不均衡分布趋向明显,生态合理性指数和非经济可行性指数在各城市趋向均衡分布。

关键词：城市土地生态安全三角模型变异系数河南省

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川滇地壳形变信息的GNSS时空探测及分析

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测绘科学 2022年第6期47卷 30-37,64页

作者：侯争郭增长王小旗杜久升河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003 河南测绘职业学院郑州451464

针对GNSS时空分析过程中地壳异常形变信息量级小、难以发现的问题,该文利用独立成分分析探测川滇地区2011—2017年异常形变的时空影响。计算各分量的贡献值,结合空间响应,确定GNSS坐标时间序列的共模误差,进而利用功率谱分析其物理特征... 详细信息

针对GNSS时空分析过程中地壳异常形变信息量级小、难以发现的问题,该文利用独立成分分析探测川滇地区2011—2017年异常形变的时空影响。计算各分量的贡献值,结合空间响应,确定GNSS坐标时间序列的共模误差,进而利用功率谱分析其物理特征。结果显示,N、E、U 3个方向的共模误差均为分形白噪声,且具有58.07 d的共同周期。此外,在“次要”分量中探测到3个异常信号,持续时间为8~12个月,最大位移超过6 mm。异常信号的影响范围主要为云南地区、龙门山断裂带西南段以及岷江断裂带。地壳形变的时空分析结果有助于探索川滇地区共模误差的地球物理意义,为动态分析川滇地震的时空影响提供了数据参考。

关键词：独立分量分析共模误差贡献值时空响应功率谱

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高光谱技术监测植物病虫害方法研究进展

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测绘地理信息 2021年第5期46卷 46-51页

作者：马书英郭增长王双亭张凯河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000 河南工业职业技术学院城市建设学院河南南阳473000 河南测绘职业学院河南郑州450015

以农作物、生态观赏林、经济果树林为研究对象,从数据采集、处理、分析等方面对基于高光谱技术的病虫害监测方法进行梳理、总结,并提出高光谱技术应用在农林果木方面的不足和展望,为以后的植物分类识别、病虫害监测等研究提供参考。

关键词：高光谱技术植物病虫害监测方法农林果木

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