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火星乌托邦平原浅表层结构与物质组成:来自SHARAD雷达数据的约束

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第4期54卷 199-220页

作者：台钰山法文哲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

乌托邦平原是火星北方大平原的重要组成部分,中国“祝融号”火星车着陆在乌托邦平原南部,研究乌托邦平原表层结构和物质组成对于深入认识火星北半球的地质演化历史具有重要意义.本文以乌托邦平原内中亚马逊纪低地单元(mAl)、亚马逊纪和... 详细信息

乌托邦平原是火星北方大平原的重要组成部分,中国“祝融号”火星车着陆在乌托邦平原南部,研究乌托邦平原表层结构和物质组成对于深入认识火星北半球的地质演化历史具有重要意义.本文以乌托邦平原内中亚马逊纪低地单元(mAl)、亚马逊纪和西方纪火山单元(AHv)、晚西方纪低地单元(lHl)、早亚马逊纪盆地单元(eAb)、亚马逊纪火山单元(Av)以及亚马逊纪和西方纪撞击单元(AHi)6个主要地质单元为研究对象,使用火星轨道器激光高度计(MOLA)、浅表层雷达(SHARAD)和火星小型侦察成像光谱仪(CRISM)数据,计算各个地质单元的地形粗糙度,反演地层结构、介电常数与损耗角正切,并估算浅层物质组成、识别矿物类型,依此推演乌托邦平原的地质演化历史.结果表明,(1)AHv和Av地质单元表层物质是火山熔岩,其余地质单元表层物质属于北方荒原物质(VBF);(2)AHv和Av地质单元火山熔岩的厚度约为50 m,mAl,lHl,eAb和AHi地质单元VBF的厚度约为71-96 m,82-92 m,121-141 m,57-64 m;(3)在3 km×3 km的均方根高度计算窗口内,AHi地质单元地形最为粗糙,AHv和Av地质单元表面地形由火山作用主导,l Hl地质单元表面风化和沉积作用明显,mAl地质单元的粗糙度与lHl地质单元同纬度粗糙度特征相似,e Ab地质单元地形平坦,主要受沉积作用影响.区域地质作用是各地质单元次表层结构与表层物质形成的关键因素,火山、构造、撞击、沉积和风化作用对各地质单元具有不同程度的影响,本研究从多角度分析了各地质单元经历的地质过程,可以为“祝融号”火星车巡视区表面土壤成分以及来源认识提供背景信息,有望为研究乌托邦平原复杂的地质过程提供有效约束.

关键词：火星乌托邦平原表层物质粗糙度介电常数

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激光点云深度学习的输电杆塔部件分割研究

测绘科学 2024年第2期49卷 124-133页

作者：李旭晖李永荣刘正军陈一铭张赓兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070 中国测绘科学研究院北京100830

针对无人机电力巡检过程中对输电杆塔精细化巡检时,现有的杆塔部件点云提取精度不高,难以满足无人机自主巡检航线规划以及数字化信息管理等问题,该文使用基于点云数据的深度学习方法进行输电杆塔部件分割,并提出PCTTS模型,实现点云输电... 详细信息

针对无人机电力巡检过程中对输电杆塔精细化巡检时,现有的杆塔部件点云提取精度不高,难以满足无人机自主巡检航线规划以及数字化信息管理等问题,该文使用基于点云数据的深度学习方法进行输电杆塔部件分割,并提出PCTTS模型,实现点云输电杆塔各部件的精准提取。首先,对原始输电走廊点云数据进行数据预处理,将数据质量较完整的杆塔作为样本;其次,对输电杆塔点云数据进行八叉树采样,抽稀点云的同时尽可能保留更多局部特征;最后,将样本输入深度学习模型,在保证平移、旋转不变性的同时,结合多尺度特征提取策略与Offset注意力机制,完成特征提取与传播,实现点云输电杆塔的部件分割。经实验验证,该文提出的方法在自建的部件分割数据集上mIOU达到94.1%,分割精度优于PointNet、PointNet++、DGCNN、Point Transformer、PointMLP等点云分割的方法。

关键词：深度学习激光雷达点云输电杆塔部件分割注意力机制

附加先验声速结构约束的GNSS-A观测反演声速剖面

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：李保金薛树强肖圳朱冀星中国测绘科学研究院地理信息工程国家重点实验室

实施现场声速剖面测量不仅会增加海底大地测量观测的成本，也会制约各类海底大地测量监测的时效性。基于观测信息反演声速剖面是实现免现场声速剖面测量的有效途径。本文利用日本公开的GNSS-A观测数据集，比较分析了三种不同约束方案对M... 详细信息

实施现场声速剖面测量不仅会增加海底大地测量观测的成本，也会制约各类海底大地测量监测的时效性。基于观测信息反演声速剖面是实现免现场声速剖面测量的有效途径。本文利用日本公开的GNSS-A观测数据集，比较分析了三种不同约束方案对Munk模型、双线性模型和自构经验模型反演声速剖面精度及实施海底大地测量定位精度的影响。实验结果显示，自构经验模型通常具有相对更高的反演精度，与现场实测声速剖面互差的RMS在10-1000 m的浅海约5 m/s，在1000-1727.80 m的深海约1 m/s。海面适当约束且海底梯度松约束时全水深反演精度相对最高。在声线跟踪定位模型中参数化估计声速时空变化补偿参数时，海面适当约束下的自构经验模型反演声速剖面具有相对最高的定位精度，与现场声速剖面定位结果互差的RMS在E、N和U方向分别为2 mm、2 mm和2.2 cm。结果表明，反演声速剖面若要实现高精度定位必须在定位模型中考虑声速时空变化影响。建议采用海面适当约束且海底梯度松约束下的自构经验模型及两级优化方法实现免现场声速剖面测量的海底大地测量定位。

关键词：海底大地测量 GNSS-A 声速剖面函数反演精密定位

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多维CNN耦合的滑坡易发性评价方法

武汉大学学报(信息科学版) 2024年第8期 1466-1481页

作者：赵占骜王继周毛曦马维军路文娟何毅高轩宇兰州交通大学测绘与地理信息学院中国测绘科学研究院山东科技大学测绘与空间地理信息学院

卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）因其强大的特征提取能力被广泛应用于滑坡易发性评价。然而，随着场景多样化和高精度的需求，CNN算法不断改进，通过加深网络层次或联合其他模型来提高精度的做法往往大幅增加模型参... 详细信息

卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）因其强大的特征提取能力被广泛应用于滑坡易发性评价。然而，随着场景多样化和高精度的需求，CNN算法不断改进，通过加深网络层次或联合其他模型来提高精度的做法往往大幅增加模型参数量和计算量，导致模型训练困难或结果过拟合，进而限制其实际应用。提出构建多维CNN耦合模型解决以上问题，通过特征图非对称聚合连结二维CNN(two-dimensional CNN,2D-CNN)和一维CNN(one-dimensional CNN,1D-CNN)，维持网络深度而限制模型参数并减少计算量；利用多维卷积核参数共享捕获各滑坡影响因子不同维度及因子之间的深层耦合特征，实现特征充分利用而避免过拟合。以中国西藏自治区色东普沟为实验区，选取11种滑坡影响因子分析该地滑坡易发性。结果表明，因计算量减小，多维CNN耦合结构与参数较少的浅层2D-CNN效率相当，而比参数量近似的深层2D-CNN训练时长大幅减小，模型训练成本降低。此外，耦合模型相比独立1D-CNN和2D-CNN特征学习能力增强，模型精度提升，在测试集数据各混淆矩阵指标下拥有更高评分，进而获得了具有更高可信度的滑坡易发性评价结果。所提出的多维CNN耦合模型是一种适用于滑坡易发性评价的可靠方法，为进一步滑坡灾害监测和预防提供了新的理论指导与技术支持。

关键词： 1D-CNN 2D-CNN 滑坡易发性评价耦合模型

Noah-MP陆面过程模式在雅鲁藏布江流域径流模拟中的适用性评估

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科学通报 2024年第4期69卷 630-644页

作者：杨恒雷享勇郑辉费雯丽刘志武林佩蓉中国长江三峡集团有限公司科学技术研究院北京100038 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 中国科学院大气物理研究所北京100029

雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点.Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径... 详细信息

雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点.Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径流模拟能力进行过系统性评估,限制了模式在该区域的水文应用.本研究基于中国区域地面气象要素数据集CMFD(China Meteorological Forcing Dataset)驱动Noah-MP模式,对雅江流域2000~2018年的径流进行时空分辨率为3 h/5 km的数值模拟;选取与流域径流产生机制相关的10个主要物理过程,评估了16种参数化方案组合对于径流模拟的影响,并确定了最优参数化方案组合.结果表明:(1)采用默认参数化方案,Noah-MP在奴下站的月尺度模拟纳什效率系数NSE(Nash-Sutcliffe efficiency)为0.23、偏差百分比PBias为–35.79%,而采用基于临界温度的雨雪分离方案、改进的二流近似辐射传输方案以及基于BATS的产流方案后,PBias分别减少至–23.36%、3.85%、–17.19%,NSE分别提高至0.37、0.58、0.60,显著优于默认方案;(2)进一步基于优选方案进行组合,奴下、羊村、奴各沙的月尺度径流NSE分别提高至0.89、0.87、0.81,而最上游拉孜站NSE仅为–0.06,低于个别方案,这表明拉孜流域的产流机制可能不同于下游流域.研究结果表明,无参数率定的Noah-MP模式在雅江径流模拟中的表现较为优异,具有较高的应用潜力,未来可通过进一步改进雨雪分离、辐射传输、产流过程的参数化方案来提高模式在高寒区的径流模拟能力.

关键词：陆面过程模式参数化方案雅鲁藏布江流域径流模拟适用性

利用FS-InSAR技术精细监测内蒙古新井露天矿地表形变

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第3期49卷 389-399页

作者：吴宏安张永红康永辉魏钜杰刘莹李柏鹏中国测绘科学研究院北京100036 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

2023-02-22,中国内蒙古自治区新井露天矿发生大面积坍塌事故,造成重大人员伤亡。为了全面获取新井露天矿的地表形变信息及灾前形变特征,采用全散射体合成孔径雷达干涉测量(full scatterer interferometric synthetic aperture radar,FS-... 详细信息

2023-02-22,中国内蒙古自治区新井露天矿发生大面积坍塌事故,造成重大人员伤亡。为了全面获取新井露天矿的地表形变信息及灾前形变特征,采用全散射体合成孔径雷达干涉测量(full scatterer interferometric synthetic aperture radar,FS-InSAR)技术,利用2021-09-09—2022-08-11的24期哨兵1号雷达影像,对该露天矿开展了精细化监测。结果表明,对于低相干露天矿地区,FS-InSAR技术能够获取全域精细的地表形变信息,监测点密度可达4758个/km~2;2022年2月以后,坍塌体底部开始出现加速失稳的形变异常先兆特征,南帮西侧底部形变最为严重,多处形变速率超过200 mm/a,存在较大坍塌风险。卫星InSAR技术可以全面掌握露天矿的形变空间分布及灾前时序变化特征,对于矿区安全生产具有重要意义。

关键词：合成孔径雷达干涉测量全散射体地表形变精细监测露天矿

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基于旅伴效应的游客就餐行为分析

地球信息科学学报 2024年第2期26卷 408-423页

作者：牟乃夏卞书娣王艳慈张灵先郑允豪 Teemu Makkonen 杨腾飞山东科技大学测绘与空间信息学院青岛266590 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 东芬兰大学卡累利阿研究所约恩苏FI-801014 中国科学院空天信息创新研究院北京100094

美食已成为游客旅途中乐意分享的热点话题,进一步揭示了游客的旅游行为特征,分析不同旅伴角色下游客就餐行为的差异能更好地理解旅游中的旅伴效应。本文以2012—2020年重庆市美食游记为研究数据,采用社会网络分析等方法研究不同旅伴游... 详细信息

美食已成为游客旅途中乐意分享的热点话题,进一步揭示了游客的旅游行为特征,分析不同旅伴角色下游客就餐行为的差异能更好地理解旅游中的旅伴效应。本文以2012—2020年重庆市美食游记为研究数据,采用社会网络分析等方法研究不同旅伴游客的就餐行为差异,研究表明:(1)游客就餐网络(食物网络和餐厅网络)结构受旅伴影响显著。旅伴的加入有效提升了食物网络节点联系的紧密程度,并扩展了餐厅网络节点关联的空间范围;(2)旅伴角色影响游客在旅程中对特色食物类型的选择。其中,无旅伴的游客(独自一人)在体验特色食物类型时呈现“被动保守型”、旅伴角色为三五好友的游客呈现“遍历型”,而其他旅伴角色的游客呈现“随意/兴趣型”;(3)独自旅行游客和旅伴角色为闺蜜、家庭、情侣以及三五好友游客的就餐行为差异反映了旅伴和社会关系的交叉影响,是美食旅游动机下个体和群体面向多因素综合作用的就餐决策结果。本文从食物类型和餐厅2个视角揭示了不同旅伴角色下的游客就餐行为特征,为深度刻画人群移动行为机理和社会因素影响下的人群活动时空动态提供了科学指导。

关键词：美食旅游游记数据旅伴角色社会网络就餐行为食物类型餐厅重庆

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海底震后形变多基站联合估计模型

地球物理学报 2024年第3期67卷 1013-1021页

作者：薛树强肖圳董杰韩保民孙悦杨文龙中国测绘科学研究院地理信息工程国家重点实验室北京100830 山东理工大学建筑工程与空间信息学院山东淄博255049

海底基准站坐标时序可用于海底震后形变监测,但受观测条件和观测成本所限,海底基准站定位精度相对较低,难以获取高时间分辨率海底基准站坐标时序.针对小样本、非连续海底观测时序分析问题,本文提出将站速度、震后形变参数作为多个邻近... 详细信息

海底基准站坐标时序可用于海底震后形变监测,但受观测条件和观测成本所限,海底基准站定位精度相对较低,难以获取高时间分辨率海底基准站坐标时序.针对小样本、非连续海底观测时序分析问题,本文提出将站速度、震后形变参数作为多个邻近基准站的公共参数进行联合估计,并将N-E方向震后形变弛豫因子也作为公共参数;提出了求解站坐标、站速度等线性参数与震后形变非线性参数进行混合非线性估计的“一步法”.试验表明,相对单站估计模型,本文提出的多站联合估计模型可克服海底基准站坐标时序样本有限和精度受限等问题,且相对于站速率和震后形变参数分离估计的“两步法”,“一步法”更为严密,可获得更为有效的震后形变参数估计.

关键词：海底大地测量站速度海底地震震后形变

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一种基于地理实体数据自动派生斜坡符号方法

测绘工程 2024年第1期33卷 57-61页

作者：杨健男殷勇郭沛沛燕雨晗中国测绘科学研究院地理信息与地图研究所北京100036

斜坡符号是地形图符号中一种绘制难度较高的符号,现有方法绘制过程存在人工参与量大和平台符号编辑功能局限性的问题,且不同的斜坡绘制场景适应性差,总体绘制效率低等问题。为了实现全自动绘制斜坡符号,且适用于更多斜坡类型的绘制场景... 详细信息

斜坡符号是地形图符号中一种绘制难度较高的符号,现有方法绘制过程存在人工参与量大和平台符号编辑功能局限性的问题,且不同的斜坡绘制场景适应性差,总体绘制效率低等问题。为了实现全自动绘制斜坡符号,且适用于更多斜坡类型的绘制场景,提出一种基于地理实体数据的斜坡符号自动派生方法。首先,从全局的角度阐述斜坡符号的派生技术;然后,分析斜坡符号在派生过程中的问题,提出解决方案,从而达到优化全局式斜坡符号派生结果的目的。最后,经陕西省某区域实际数据验证,试验表明,该方法能从地理实体数据直接自动派生出斜坡符号,并具有较高的适用性,可视化效果好。

关键词：斜坡符号复杂符号绘制自动派生地理实体数据