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时空信息的基本内涵与赋能机理

地理学报 2024年第5期79卷 1099-1114页

作者：刘万增陈军国家基础地理信息中心北京100830 自然资源部时空信息与智能服务重点实验室北京100830

时空信息赋能是充分释放和放大时空信息作为生产要素的价值,助力经济社会各领域的高质量发展的时代需求。当前时空信息赋能的基础研究还相对薄弱,应用即赋能的观点占主导地位,缺乏对时空信息赋能机理的深层次认知和探究,导致时空信息的... 详细信息

时空信息赋能是充分释放和放大时空信息作为生产要素的价值,助力经济社会各领域的高质量发展的时代需求。当前时空信息赋能的基础研究还相对薄弱,应用即赋能的观点占主导地位,缺乏对时空信息赋能机理的深层次认知和探究,导致时空信息的内涵与外延不清,时空信息赋能的内在机理不明,制约着其科学高效赋能,亟需厘清其基本内涵、赋能机理与赋能模式等。本文针对时空信息赋能问题,梳理了时空信息的基本概念、丰富内涵和基本特征;指出熵是时空信息赋能的物理基础,熵减是时空信息赋能的内生动力;时空信息赋能的本质是以时空信息为载体,以负熵流转为动能,以不确定性转化为特征,通过人、机、物(环境)相互影响、相互作用,实现系统结构优化、效能提升的过程;并提出了时空信息作为自在信息直接赋能、作为自为信息间接赋能、转为时空知识倍增赋能3种模式;最后,探讨了时空信息赋能自然资源高质量发展的路径。

关键词：时空信息高质量发展赋能机理信息熵国土空间

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山东蒙阴金刚石矿床地质大数据三维建模与成矿预测

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矿床地质 2024年第4期43卷 802-820页

作者：陈建平周冠云褚志远赵婕中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 北京市国土资源信息研究开发重点实验室北京100083 山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276600 山东省地矿局金刚石成矿机理与探测重点实验室山东临沂276600 琼台师范学院海南海口571127

大数据时代的到来,需要我们在大数据思维指导下进行三维地质建模工作。笔者以山东蒙阴西峪金刚石矿作为为研究对象,基于大数据发现技术与大数据挖掘技术实现了传统三维地质建模工作和信息技术的深度融合,结合可视化表达等技术方法充分... 详细信息

大数据时代的到来,需要我们在大数据思维指导下进行三维地质建模工作。笔者以山东蒙阴西峪金刚石矿作为为研究对象,基于大数据发现技术与大数据挖掘技术实现了传统三维地质建模工作和信息技术的深度融合,结合可视化表达等技术方法充分提取了文本数据中西峪金刚石矿的成因模式信息与地球物理勘探标准信息;并在此指导下完成了地球物理信息的解译工作,以期降低地球物理信息多解性对三维地质建模干扰,提高三维地质建模的准确性。最后,结合对成因模式与地球物理勘探标准的深入认识,文章实现了蒙阴金刚石深部含矿性分析,并初步圈定了成矿远景区。

关键词：大数据发现大数据挖掘三维地质建模蒙阴西峪金刚石矿

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城市低空通行役权概念建模方法

地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1811-1826页

作者：李程鹏郭仁忠赵志刚贺彪蒯希王伟玺陈学业深圳大学建筑与城市规划学院智慧城市研究院深圳518060 粤港澳智慧城市联合实验室深圳518060 深圳市城市数字孪生技术重点实验室深圳518060 自然资源部国土空间大数据工程技术创新中心深圳518060 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室深圳518060 亚热带建筑与城市科学全国重点实验室深圳518060 深圳市规划和自然资源数据管理中心深圳518034

低空作为城市空间的重要组成,是精细化城市空间管理的目标对象,通过空间坐标进行位置刻画,具备显著地理基因。随着城市低空应用的日益增多,以低空通行为代表形成的复杂空间利用情况已经突破传统空域,介入城市贴地表空间,影响城市建筑和... 详细信息

低空作为城市空间的重要组成,是精细化城市空间管理的目标对象,通过空间坐标进行位置刻画,具备显著地理基因。随着城市低空应用的日益增多,以低空通行为代表形成的复杂空间利用情况已经突破传统空域,介入城市贴地表空间,影响城市建筑和人居环境权益,突显三维土地空间的役使问题。在城市的土地管理方面,宗地被用作管理城市土地空间的基本单元,承载权属关系及空间权益信息,宗地之间构建地役权可以确保权属方对他属空间的合法利用。由于贴地表的低空飞行活动已经进入城市土地空间的管理范围,厘清低空通行过程对宗地空间的利用和影响,构建城市低空通行役权是保障低空权益的迫切需求。常规地役权概念受限于土地平面认知约束,忽视立体空间的建模与表达,城市低空作为立体空间因低空通行活动而形成地役权关系时难以被清晰描述,如何实现低空通行役权的建模与表达成为关键。采用GIS技术对城市空间进行建模,实现物理世界到数字世界的特征刻画与映射是城市空间管理的重要信息化手段。本文以概念建模为目标,提出城市低空通行役权概念建模方法:通过剖析城市低空通行中飞行器运动条件、低空通行的人居权益影响、路径利用,来实现低空通行役权的约束性空间建模,作为概念模型的几何描述;以三维宗地的空间类型为基础,结合宗地内空间利用情况、飞行器起降模式和路径利用情况探讨宗地的供役条件,形成面向通行需求的宗地供役模式;抽取现有研究和法规中关于低空通行的概念,建立低空规划、价值和役权3个方面的语义关系,形成概念模型;最后,采用深圳市的低空物流案例进行实验论证,完成模型实例化与三维视图呈现。结果表明,围绕概念模型实现的“空间利用条件-数据建模-可视化表达”一体化方案能够清晰刻画城市低空通行役权和表达城市土地空间在低空通行情景下的权益关系,为城市低空管理提供支持。

关键词：城市低空通行土地空间建模空间役权法律空间约束条件空间化低空规划低空价值设权模式三维可视表达

基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位

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哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1179-1186页

作者：王鹏严昂陈永康赵春雷石立新中国测绘科学研究院测绘科学与地球空间信息技术自然资源部重点实验室北京100039 湖南省国土资源规划院自然资源部南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室湖南长沙410114 南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京211106 河北省气象科学研究所河北省气象与生态环境重点实验室河北石家庄050022

目前基于多位移光谱遥感图像的亚像元定位方法通常很少考虑点扩散函数效应影响,本文提出了一种基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位方法。为了生成粗糙丰度图像,首先对多个多位移光谱遥感图像进行解混;在点扩散函数效应被... 详细信息

目前基于多位移光谱遥感图像的亚像元定位方法通常很少考虑点扩散函数效应影响,本文提出了一种基于多位移光谱遥感图像的空间引力模型亚像元定位方法。为了生成粗糙丰度图像,首先对多个多位移光谱遥感图像进行解混;在点扩散函数效应被考虑的前提下,对粗糙丰度图像实施面积到点的克里插值处理,然后通过理想方波滤波进行滤波,最终获得改进后的粗糙丰度图像;利用空间引力模型对改进后的粗糙丰度图像进行上采样,从而得到上采样丰度图像,再对上采样丰度图像执行整合处理,以生成精细丰度图像;在完成上述所有图像处理步骤后,最终通过应用类别分配方法,将类别标签分发给各个亚像元,以此获得精确的定位结果。在2组实验数据集上的实验结果表明:本文提出的方法比现有的亚像元定位方法获得了更好的定位效果。

关键词：遥感图像高光谱图像亚像元定位点扩散函数空间引力模型多位移光谱遥感图像

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基于街景数据的城市街道感知特征空间异质性研究——以西安市为例

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地理与地理信息科学 2024年

作者：罗琳杨喜平李君轶陈宏飞陕西师范大学地理科学与旅游学院陕西省旅游信息科学重点实验室自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室

理解城市街道环境感知特征对城市街道规划和更新具有重要参考意义，目前多利用街景数据研究城市街道环境特征，但缺少基于多维街道感知特征的城市街道分类分析。该文以西安市为例，基于百度街景影像语义分割结果，从绿色度、开放性、包... 详细信息

理解城市街道环境感知特征对城市街道规划和更新具有重要参考意义，目前多利用街景数据研究城市街道环境特征，但缺少基于多维街道感知特征的城市街道分类分析。该文以西安市为例，基于百度街景影像语义分割结果，从绿色度、开放性、包围性、步行友好性、成像性5个维度定量研究街道的感知特征，分析各个维度感知变量的空间异质性特征；以5个维度的感知变量构建描述街道环境的感知向量，利用犓 Means聚类算法对街道感知向量进行聚类，将具有相似感知特征的街道分类。结果表明：(1)西安市街道感知特征具有空间分异性，其中绿色感知热、冷点区域交错分布，开放性和成像性空间分布均具有渐变趋势，包围性和步行友好性呈分散团簇状分布；(2)基于感知特征向量可将街道分成4类，其中包围性和步行友好性类别间差异较小，其余感知变量类别间差异显著，C1类街道绿色度感知最强，C2类街道开放性感知最强，C3类街道成像性感知较强，C4类街道各感知变量差异较小。研究结果有助于理解城市街道感知的空间分异特征，为城市街道规划与更新提供参考依据。

关键词：街景影像语义分割街景感知特征空间特征

加载速率影响下板裂化脆性岩石失稳破坏试验研究

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1215-1225页

作者：金爱兵陈龙吴顺川郭沛孙贝贝北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 中铁开发投资集团有限公司云南昆明650500 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 煤炭开采水资源保护与利用全国重点实验室北京102211

深部脆性岩体开挖常发生板裂破坏,并可能进一步发生片帮剥落、岩爆等工程灾害,严重威胁深埋隧(巷)道施工安全。在深部岩体工程中,受构造应力、开挖条件和工程扰动等因素的影响,岩体开挖后应力重分布的速率、来压快慢均存在差别。为探究... 详细信息

深部脆性岩体开挖常发生板裂破坏,并可能进一步发生片帮剥落、岩爆等工程灾害,严重威胁深埋隧(巷)道施工安全。在深部岩体工程中,受构造应力、开挖条件和工程扰动等因素的影响,岩体开挖后应力重分布的速率、来压快慢均存在差别。为探究加载速率对板裂围岩失稳破坏的影响,采用脆性岩石加工成的板裂试样进行单侧限单轴压缩试验,对不同加载速率下试样宏观破裂、强度特性、声发射(AE)特征以及能量机制进行综合研究。结果表明:(1)低加载速率下试样发生大块剥落,整体失稳并发生分离,高加载速率下试样未发生大块分离,但有小块动力弹射现象;(2)低频、高幅信号的增多及b值的变化表明试样产生了突发式的裂纹失稳扩展,且这个过程中大小尺度破裂不断交替产生;(3)在平稳加载阶段,高加载速率使试样AE活动更加剧烈,而临近失稳及失稳破坏阶段则相反,且低加载速率下低频信号、大尺度破裂事件占比更大。因不同开挖方案、施工方法导致的围岩应力重布快慢差异,在工程上会导致围岩发生板裂后,进一步诱发不同模式破坏。

关键词：板裂声发射脆性岩石参数分析破坏模式

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裂隙砂岩应变场演化与超声时移衰减特征研究

岩土力学 2024年第5期45卷 1284-1296页

作者：张朝俊吴顺川储超群庞瑞北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 自然资源部高原山地地质灾害预报预警与生态保护修复重点实验室云南昆明650093

微裂纹萌生、扩展和聚结模式的识别是研究岩体灾害孕育演化过程的基础。为探究裂隙岩石微裂纹发育过程及机制,采用主动超声测量和数字图像相关(digitalimagecorrelation,简称DIC)技术同步监测单轴压缩下预制裂隙砂岩的损伤破裂过程,分... 详细信息

微裂纹萌生、扩展和聚结模式的识别是研究岩体灾害孕育演化过程的基础。为探究裂隙岩石微裂纹发育过程及机制,采用主动超声测量和数字图像相关(digitalimagecorrelation,简称DIC)技术同步监测单轴压缩下预制裂隙砂岩的损伤破裂过程,分析了表面应变场演化及超声衰减特征。结果表明:小倾角预制裂隙尖端的局部拉应力集中利于裂纹更早萌生;随裂隙倾角增加,预制裂隙试样由较为稳定的渐进性破裂转变为突发性破坏,其脆性特征也更明显,表面应变场可实时追踪裂纹的萌生和扩展。P波波速、振幅谱和超声振幅的衰减与微裂纹的发育和宏观裂纹的形成密切相关,可将超声波主频的明显衰减视为宏观裂纹形成的直接证据;不同射线路径P波速度及振幅衰减的差异,是轴向应力和预制裂隙诱导损伤累积各向异性的结果。此外,采用改进谱比法分析了超声衰减的时移特征,发现超声波衰减比P波波速对岩石介质中微裂纹的发育更敏感,进一步对比发现超声振幅、表面应变、P波波速对岩石损伤识别的敏感性依次降低。该研究结果表明,主动超声衰减和DIC表面应变同步监测是识别和量化岩石损伤和裂纹扩展先兆信息的有力工具。

关键词：裂纹扩展主动超声监测衰减数字图像相关应变场演化

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基于图优化的激光SLAM点云整体配准方法

激光与光电子学进展 2024年第10期61卷 273-281页

作者：唐浩黎东王成聂胜刘佳音段烨昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室北京100094

针对激光同步定位与制图(SLAM)算法在扫描轨迹过长时,获得的点云容易出现漂移误差且精度变差的问题,提出一种基于图优化的激光SLAM点云整体配准方法。对于有一定漂移误差的激光SLAM点云,先后构建初始位姿图和迭代位姿图进行级联优化。... 详细信息

针对激光同步定位与制图(SLAM)算法在扫描轨迹过长时,获得的点云容易出现漂移误差且精度变差的问题,提出一种基于图优化的激光SLAM点云整体配准方法。对于有一定漂移误差的激光SLAM点云,先后构建初始位姿图和迭代位姿图进行级联优化。首先基于分段点云相似性和形心距离,构建初始位姿图进行优化,以减小轨迹漂移误差,获得漂移误差较小的SLAM点云。然后基于分段点云重叠度构建迭代位姿图,依次进行点云迭代粗优化和精优化,获得更高精度的SLAM点云。使用一组手持和三组车载激光SLAM数据进行实验。优化后,4组实验数据的各自重复扫描点云很好地重叠在一起,匹配关键点之间的距离的均方根误差(RMSE)分别由优化前的2.667 m、10.348 m、19.018 m和3.412 m降为0.158 m、0.211 m、0.218 m和0.157 m。实验结果表明,所提算法可以有效解决激光SLAM点云长轨迹扫描的漂移误差问题,提升点云数据精度。

关键词：点云整体配准同步定位与制图图优化 K-means算法

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基于客观λ方法的海洋三维涡旋核心线提取

海洋通报 2024年

作者：田丰林李博涵田万林唐蓦然马颖中国海洋大学信息科学与工程学部自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室深圳市海洋发展研究促进中心崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室

涡旋核心线是海洋中尺度涡旋结构的重要组成要素，涡旋核心线提取和可视化对于切入中尺度涡三维结构研究、开展海洋垂直物质能量运输分析具有重要意义。本文基于客观参考框架和λ2准则，提出了使用客观化的流场参数得到λ2区域，并提取... 详细信息

涡旋核心线是海洋中尺度涡旋结构的重要组成要素，涡旋核心线提取和可视化对于切入中尺度涡三维结构研究、开展海洋垂直物质能量运输分析具有重要意义。本文基于客观参考框架和λ2准则，提出了使用客观化的流场参数得到λ2区域，并提取其山谷线作为涡旋核心线的方法，实现了对海洋三维结构中尺度涡旋核心线的提取和可视化。首先，引入了最优局部参考系，使得速度、速度梯度等测度成为在变化的参考系下保持不变的客观量，提升了在海洋科学实践中的可靠性和实用性；其次，针对含有垂向速度的海洋三维流场数据，计算其空间雅可比矩阵，展示了涡旋核心区域的三维结构，实现了海洋涡旋研究从二维到三维的提升；最后，分别在多个半径大小播撒流线种子点，分析不同旋转方向的涡旋，对已提取的涡旋核心线实验结果进行验证，证明了客观λ2海洋三维涡旋核心线提取方法的有效性及可行性。

关键词：海洋流场涡旋核心线客观性三维结构