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WRF Environment Assessment in Guangzhou City with an Extracted Land-use Map from the remote sensing Data in 2000 as an Example

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Journal of Harbin Institute of Technology(New Series) 2014年第5期21卷 26-32页

作者： yuan Li Ye-Hao Song Akashi Mochida Tsubasa Okaze school of Architecture Tsinghua University Key Laboratory of Eco Planning & Green Building Ministry of EducationTsinghua University Department of engineering Tohoku University

Mesoscale urban environment forecast combined with WRF is a current frontier in international academic. Taking Guangzhou as an example,the new land-use model presented by the present authors,the existing USGS and MODIS models in WRF were firstly compared to the remote sensing model in this *** comparison result shows that the land-use model presented by the authors has the highest similarity with the remote sensing data. Secondly,the new land-use model was used to replace the defaulted land-use data in WRF for simulation. By comparing this simulation results with the WRF results using the defaulted USGS and MODIS model,it was showed that the geographic models have a great impact on the mesoscale environment forecast result. Also,the geographic information model presented in this article shows the best accuracy when comparing with the observation data. Results in this study are going to be an important reference in the contemporary international forefront of mesoscale urban environment studies by WRF.

关键词： mesoscale environmental assessment WRF model remote sensing

A Collaborative Filtering Recommendation Algorithm Based on Item and Cloud Model

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wuhan university Journal of Natural Sciences 2011年第1期16卷 16-20页

作者： WANG Shuliang XIE yuan FANG Meng International school of Software Wuhan University Wuhan430072 Hubei China State Key Laboratory of information engineering in Survey Mapping and Remote Sensing Wuhan University Wuhan 430072Hubei China

Recommender system is an important content in the research of E-commerce technology. Collaborative filtering recom-mendation algorithm has already been used successfully at recom-mender system. However,with the development of E-commerce,the difficulties of the extreme sparsity of user rating data have become more and more severe. Based on the traditional similarity measuring methods,we introduce the cloud model and combine it with the item-based collaborative filtering recommendation algorithms. The new collaborative filtering recommendation algorithm based on item and cloud model （IC-Based CF） computes the similarity de-gree between items by comparing the statistical characteristic of items. The experimental results show that this method can improve the performance of the present item-based collaborative filtering algorithm with extreme sparsity of data.

关键词： recommendation system collaborative filtering cloud model item similarity

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高光谱成像的垃圾分类识别研究

光谱学与光谱分析 2019年第3期39卷 917-922页

作者：赵冬娥吴瑞赵宝国陈媛媛中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

高光谱成像因光谱分辨率高、图谱合一、可实现快速无损检测等特点现已广泛应用于农业、医学、遥感等领域。现有的对可回收生活垃圾检测与分类的方法,都存在检测时间长,分类效率低,而大量多种垃圾无法同时快速分拣等问题。考虑到不同类... 详细信息

高光谱成像因光谱分辨率高、图谱合一、可实现快速无损检测等特点现已广泛应用于农业、医学、遥感等领域。现有的对可回收生活垃圾检测与分类的方法,都存在检测时间长,分类效率低,而大量多种垃圾无法同时快速分拣等问题。考虑到不同类别的生活垃圾由于其主要组成分子结构的差异,对不同波长的光有不同的吸收特性。高光谱图像在记录待分类垃圾的空间信息的同时,可以获得垃圾对不同波长的光的反射率光谱信息,通过建立识别分类模型对反射率光谱信息进行分析可以实现对高光谱图像中待分类垃圾的识别与分类。收集常见纸质、塑料、木质三种材料的可回收的垃圾样本,包括塑料瓶、食品包装袋、塑料玩具(饰品)碎片、一次性筷子、雪糕棒、木制家具碎片、木制包装盒、废旧课本、广告纸、办公用纸等多种物品共30个样本,进行清洗和裁剪处理,避免样本表面污渍对样本反射率产生影响。利用高光谱成像系统采集样本在近红外(780～1 000 nm)范围内的高光谱图像,其中18个样本做训练样本集, 12个样本做测试样本集。对采集的样本图像数据做预处理,包括去噪声以及黑白校正反演反射率信息等处理;通过主成分分析(PCA)方法对训练样本集感兴趣区域(ROI)进行分析,提取到的特征波段为795.815, 836.869, 885.619, 916.409, 929.239, 934.37, 957.463, 972.858和988.253 nm;在特征波段下分别提取这三种类别垃圾的参考光谱,通过光谱角度填图法(SAM)对测试样本ROI区域内提取的测试样本点集在特征波段下与参考光谱进行匹配,由匹配程度进行样本点归类,分析结果表明,测试样本集中纸制样本(A类别)、塑料样本(B类别)、木制样本(C类别)的分类准确度分别为100%, 98%和100%,测试样本点集整体的分类准确度为99.33%;通过Fisher判别方法分析训练样本集得出判别函数式和判别准则,对测试样本点集分类,评价结果为A, B和C类样本分类准确度分别为100%, 100%和97%,测试样本点集整体分类准确度为99%。通过SAM和Fisher两种判别方法对测试样本集的光谱图像进行目标物的检测与分类,结果表明,利用SAM判别方法在可回收垃圾的高光谱图像中实现检测与分类有更高的分类准确度,可达到99.33%。同时,也验证了使用高光谱成像进行可回收垃圾快速分类的科学性以及可行性,对未来系统化、机械化、智能化地解决生活中可回收垃圾的分类具有一定的实用意义。

关键词：高光谱成像垃圾分类 PCA SAM Fisher

从《地理学报》创刊85年载文审视中国地理学发展特征

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地理学报 2019年第11期74卷 2209-2229页

作者：何书金刘昌明袁振杰中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 广州大学地理科学学院华南人文地理与城市发展研究中心广州510006 广东省城市与移民研究中心广州510006

在《地理学报》创刊85周年之际,采用Citespace可视化为特征的科学文献计量方法,对1934-2018年《地理学报》4129篇载文的主题、引文和关键词等特征进行可视化分析,系统分析其1934-1949年创办时期、1950-1966年转型时期、1978-1995年成长... 详细信息

在《地理学报》创刊85周年之际,采用Citespace可视化为特征的科学文献计量方法,对1934-2018年《地理学报》4129篇载文的主题、引文和关键词等特征进行可视化分析,系统分析其1934-1949年创办时期、1950-1966年转型时期、1978-1995年成长时期以及1996年以后的创新发展时期4个不同时期出版的学术论文的主题脉络、知识演进、历史热点和机构发展。《地理学报》历年载文所体现的主题脉络持续变化、知识演进的不断前推、历史热点的交换更替以及载文机构的全面发展都充分体现出地理学在过去、现在与未来的自我革新力和蓬勃生命力。研究分析发现,自然地理学、人文地理学、遥感与地理信息系统和生态环境学在《地理学报》发展的不同时期都起到了重要引领作用。虽然4个主要领域的研究热度长盛不衰,但也大致经历了由自然地理向自然地理与人文地理并举,再向人地环境系统的交叉综合。其过程呈现出四大转变,即:①研究视角的转变:迈向综合、交叉和融合的地理学研究;②研究内容的转变:从自然要素和人文要素,到人地综合系统耦合的过程、机制和影响;③研究范式的转变:迈向理性科学主义和人文主义的融合;④研究方法和技术的转变:从田野观测和数字模拟到多源时空监测和耦合模拟。在此基础上,中国地理学者应进一步健全研究理论体系,改进研究范式,不断夯实地理科学的内核,并同时以更加开放的态度,吸收、引进相关学科的知识和方法,增强共识,走融合发展之路。

关键词：《地理学报》地理学研究热点文献计量分析 Citespace

GF-1与GF-6 WFV影像在滇池悬浮物浓度反演中的对比分析

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光谱学与光谱分析 2023年第1期43卷 198-205页

作者：赵冉杨凤芸孟庆岩康育鹏郑佳媛胡新礼杨杭辽宁科技大学土木工程学院辽宁鞍山114051 中国科学院空天信息创新研究院北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454003

总悬浮物(TSM)是水环境评价的重要参数之一,也是遥感水质反演的重要指标。GF-1/WFV和GF-6/WFV作为高分系列对外免费开放的卫星数据,在遥感监测中的应用较为广泛,但目前针对两种数据的对比分析以及GF-6/WFV新增波段在水体水质参数反演中... 详细信息

总悬浮物(TSM)是水环境评价的重要参数之一,也是遥感水质反演的重要指标。GF-1/WFV和GF-6/WFV作为高分系列对外免费开放的卫星数据,在遥感监测中的应用较为广泛,但目前针对两种数据的对比分析以及GF-6/WFV新增波段在水体水质参数反演中的适用性研究较少。以云南滇池水域为研究区域,对与水体实测数据同步过境(或时相相近)的GF-1/WFV和GF-6/WFV遥感影像采用统计分析的方法进行相同波段(蓝、绿、红、近红外)一致性分析,在此基础上运用经验回归方法分别构建两种数据的TSM反演模型,并将加入GF-6/WFV新增波段的模型与GF-1/WFV构建的模型进行对比分析,选择最优模型应用于滇池2020年的6幅GF-6/WFV图像得到滇池TSM分布图。结果表明:GF-1/WFV与GF-6/WFV的蓝、绿、红、近红外波段的相关系数分别为0.98,0.98,0.97和0.99,两种数据的表观反射率具有很高的一致性。GF-1/WFV基于蓝、绿、近红外波段构建的差值模型“B2+B4-B1”反演精度较高,模型反演的均方根误差为6.35 mg·L^(-1),平均绝对百分比误差为23.60%。GF-6/WFV基于近红外、红边1和红边2波段构建的比值模型“1/B5+B6”反演精度较高,模型反演的均方根误差(RMSE)为3.07 mg·L^(-1),平均绝对百分比误差(MAPE)为20.65%,以GF-1/WFV构建的差值模型“B1-B4”与GF-6/WFV构建的“B5-B4”对比发现后者均方根误差减小了2.61 mg·L^(-1),平均绝对百分比降低了32.33%,实验表明加入红边波段的模型反演效果较其他模型更好。采用建模公式得到了2020年滇池TSM分布图,滇池TSM的变化范围在4~45 mg·L^(-1),均值为18.23 mg·L^(-1),总体空间分布呈现北重南轻的分布态势,滇池TSM时间分布表现为上升-下降趋势。该研究不仅可以为湖泊水质监测传感器波段设置提供参考和借鉴,也为滇池水资源监管部门进行水质遥感监测提供了技术支撑。

关键词： GF-1/WFV GF-6/WFV 滇池总悬浮物对比分析

基于长短期记忆网络的冬小麦连续时序叶面积指数预测

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光谱学与光谱分析 2020年第3期40卷 898-904页

作者：龙泽昊秦其明张添源许伟北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所北京100871 地理信息基础软件与应用工程技术研究中心北京100871 空间信息集成与3S工程应用北京市重点实验室北京100871

连续时序的叶面积指数(LAI)可反映冬小麦长势的变化情况,预测冬小麦未来时段的LAI对指导田间管理决策具有重要作用。以WOFOST(World Food Studies)为代表的作物生长模型可通过模拟冬小麦的生长发育过程对未来LAI曲线进行预测,但其预测... 详细信息

连续时序的叶面积指数(LAI)可反映冬小麦长势的变化情况,预测冬小麦未来时段的LAI对指导田间管理决策具有重要作用。以WOFOST(World Food Studies)为代表的作物生长模型可通过模拟冬小麦的生长发育过程对未来LAI曲线进行预测,但其预测过程依赖于未来的气象数据等难以获取的输入参数。由于冬小麦的LAI时序变化具有连续性和规律性的特点,可通过深度学习方法仅以历史LAI为输入参数对未来LAI进行预测,但深度学习方法需要大量样本参与训练,训练样本的稀缺性限制了其在LAI预测方面的实际应用。针对上述问题,通过数据同化方法将遥感数据与WOFOST模型相结合,采用SCE(Shuffled Complex Evolution)算法最小化校正后的MODIS LAI产品与模型模拟LAI之间差值来优化作物模型初始参数,从而构建出京津冀地区15年的逐日冬小麦LAI数据集。在该数据集基础上,利用长短期记忆网络(LSTM)分别建立了不同输入历史LAI天数的多个冬小麦预测模型,探究了不同预测模型表达冬小麦生育期中LAI变化规律的能力。结果表明:基于LSTM网络的预测模型都能较好进行冬小麦LAI未来曲线变化的预测,其中当模型输入LAI长度为20时,预测冬小麦从返青到成熟阶段的LAI精度最高,其决定系数(R^2)、均方根误差(RMSE)值分别为0.9865和0.1836。对于冬小麦生长各个阶段,预测模型对于返青至开花期的预测精度高,开花至成熟期的预测精度稍有降低。总体而言,构建训练数据集的方法对于深度学习方法在相似问题中的应用具有借鉴意义,建立的预测模型验证了LSTM网络对于冬小麦时序LAI曲线具有较好的预测能力,为预测作物未来时序LAI提供了一种有效的方法。

关键词：叶面积指数长短期记忆网络 WOFOST模型数据同化 MODIS LAI遥感影像

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SO2气体排放的紫外成像遥感监测

光谱学与光谱分析 2020年第4期40卷 1289-1296页

作者：熊远辉罗中杰陈振威于光保段为民刘林美李发泉武魁军中国地质大学数学与物理学院湖北武汉430074 中国科学院武汉物理与数学研究所湖北武汉430071

工业烟囱及船舶尾气中SO2气体排放是造成大气污染的重要因素。SO2容易被氧化生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶,产生酸雨,严重危害大气生态环境平衡及人类健康。现有的SO2光学遥感测量技术,如拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达(DIAL)、傅里叶... 详细信息

工业烟囱及船舶尾气中SO2气体排放是造成大气污染的重要因素。SO2容易被氧化生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶,产生酸雨,严重危害大气生态环境平衡及人类健康。现有的SO2光学遥感测量技术,如拉曼散射激光雷达、差分吸收激光雷达(DIAL)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、紫外差分吸收光谱(DOAS)、高分辨光谱成像等,难以兼顾气体污染监测对高时间分辨率、高空间分辨率以及便携机动等应用需求。近年来,紫外SO2相机成像探测因探测精度高、实用性强得到迅速发展,该技术时间分辨率高、空间分辨力强,能从解析图像中直观在线获取污染气体浓度在空间的二维分布及随时间的排放率,对于监测环境污染有重要作用。基于紫外SO2相机成像探测技术,围绕SO2柱浓度探测的测量原理及影响因素、仪器设计及实验方法、反演算法及结果比对等方面开展研究。取得的成果主要有:(1)利用窄带滤光片的窄波窗口,用紫外相机测量310 nm附近的SO2紫外吸收,建立了紫外成像遥感监测理论模型,介绍了紫外成像遥感检测获取SO2浓度图像的测量原理;(2)将滤光片放置镜头前后,讨论了不同入射角对滤光片中心波长及透过率曲线的影响,发现滤光片放置镜头后,相机系统对SO2的灵敏度受入射角影响更小,对SO2浓度图像的反演误差更小;(3)分析了太阳高度角对SO2浓度图像反演的影响,阐明了SO2浓度反演曲线实时校准的不可或缺性;(4)通过理论分析设计出了紫外成像遥感探测装置,开展了基于紫外成像遥感监测SO2气体排放的实验研究,通过2-IM法拟合出了人工天空背景,获得了SO2光学厚度图像,利用标准泡进行校准,反演出了SO2浓度图像;(5)采用DOAS技术对SO2气体排放进行监测,与紫外成像遥感获得的SO2浓度进行对比表明,两方法实验结果所计算得到的浓度信息趋势相一致,从而证明紫外成像遥感监测技术测量结果的准确性,同时展现了该技术在工厂烟囱及船舶尾气污染排放遥感监测中的巨大应用前景。

关键词： SO2相机紫外光谱差分吸收成像遥感

集成SIFT算法与检测模型优化的UAV影像匹配方法

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光谱学与光谱分析 2022年第5期42卷 1497-1503页

作者：高莎袁希平甘淑胡琳毕瑞李绕波罗为东昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省高校高原山地空间信息测绘技术应用工程研究中心云南昆明650093 滇西应用技术大学云南省高校山地实景点云数据处理及应用重点实验室云南大理671006

低空无人机(UAV)测量凭借着低成本、高效率、高精度的数据采集模式,可快速获取高空间分辨率的影像数据,已经成为遥感领域的一种重要技术手段。其中,影像匹配技术是UAV影像数据处理的重要步骤,图像间的匹配直接影响后期三维场景的精度及... 详细信息

低空无人机(UAV)测量凭借着低成本、高效率、高精度的数据采集模式,可快速获取高空间分辨率的影像数据,已经成为遥感领域的一种重要技术手段。其中,影像匹配技术是UAV影像数据处理的重要步骤,图像间的匹配直接影响后期三维场景的精度及视觉效果。针对高原山地的高差起伏变化大地形复杂,植被覆被率高及地物分布不规则等问题存在,致使在该区域UAV地形测量处理中因局部噪声造成影像匹配较难。由于影像获取时受到该区特殊地形的限制,大场景影像需要借助多幅影像匹配拼接得到。目前,基于特征点的影像匹配是一种图像配准技术,不仅适用于低重叠度影像之间的匹配,还可以运用到运动恢复图像间的匹配。为探索特殊地形地貌条件下快速有效的UAV影像匹配技术,提出一种面向高原山地复杂地形的集成尺度不变特征变换(SIFT)算法与最近邻次近邻距离比(NNDR)、随机抽样一致算法(RANSAC)模型约束改进的UAV影像匹配方法。主要技术流程为:首先,基于SIFT算法,进行尺度空间的极值检测,构建高斯金字塔函数,通过高斯差分运算来实现特征点定位,并对所检测到的特征点的邻域位置、方向、尺度等进行统计分析,据此生成适合UAV影像特征的描述符;其次,集成“马式距离”和NNDR模型的综合运用,进行特征点对的第一次约束优化提取及相似度检测,在此基础上,利用RANSAC算法,引入匹配点对的均方根误差值(RMSE)进行第二次约束,以实现匹配错误点对的剔除,保证了影像匹配精确优化。此外,为了证实所提出优化算法的有效性,选择了1组高原山地典型地貌UAV影像数据进行匹配试验,结果表明:面向高原山地复杂地形进行无人机影像匹配中,所提出的改进算法不仅可以提取大量的特征点对,同时还可以提高同名特征点的检测正确率,并且配准正确率达到了85%,因此更加适用于高原山地复杂地形的无人机影像匹配处理技术优化。

关键词： UAV 影像匹配改进SIFT算法对比分析

基于改进差分进化算法的机载激光雷达波形分解

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红外与毫米波学报 2021年第3期40卷 381-390页

作者：赖旭东袁逸飞徐景中王明威武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 自然资源部地理国情监测重点实验室湖北武汉430079 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074

全波形机载激光雷达数据记录了完整的回波波形,包含了目标的立面细节和后向散射系数等信息,但是这些信息无法在未经处理的情况下直接获取,波形分解是处理波形数据以提取有效信息的重要方法。针对波形分解中常用的参数优化算法对初值敏感... 详细信息

全波形机载激光雷达数据记录了完整的回波波形,包含了目标的立面细节和后向散射系数等信息,但是这些信息无法在未经处理的情况下直接获取,波形分解是处理波形数据以提取有效信息的重要方法。针对波形分解中常用的参数优化算法对初值敏感,易陷于局部最优的缺点,提出一种基于改进差分(Modified Differential Evolution,MDE)算法的波形分解方法:以广义高斯函数为模型,在预估初值后,将全局优化的MDE算法用于参数优化,最终生成点云。实验结果表明,与基于其他优化算法的波形分解方法相比,该方法在分解精度以及点位精度等方面都有提高。

关键词：激光雷达全波形波形分解参数优化改进差分进化算法