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基于VR孪生实验的群组疏散时空行为特征分析

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遥感学报 2024年第5期28卷 1314-1329页

作者：黄琳李文航龚建华马浩男胡梦雨中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心北京100094 中国科学院大学北京101408

“数字孪生”概念的提出为人群行为研究提供了新思路,本文提出了数字孪生人群行为实验理论框架,从基本理论、基本原则等方面进行总结,包括地理认知理论、相似性理论、尺度理论、复杂性问题理论和地理智能模拟原理,以及实验相似性、协同... 详细信息

“数字孪生”概念的提出为人群行为研究提供了新思路,本文提出了数字孪生人群行为实验理论框架,从基本理论、基本原则等方面进行总结,包括地理认知理论、相似性理论、尺度理论、复杂性问题理论和地理智能模拟原理,以及实验相似性、协同和异构、规范化和标准化原则,并进一步提出数字孪生人群疏散实验研究内容及分类。根据该理论框架开展基于VR的群组疏散孪生实验,并根据实验数据定性和定量分析群组空间结构特征和疏散行为特征。结果表明,群组成员在孪生疏散过程中呈现出V型和“side by side”结构,在扶梯这类特殊区域中群组的空间结构有较大的变动,疏散个体面向方向与其他群组成员间的夹角小于60°,并且群组成员间的较小间距和信息扩散交互可以大大提高疏散效率。此外,分析孪生场景中的疏散轨迹和眼动轨迹得出疏散人群在柱子、出口、换乘通道等位置与环境交互较多,表明疏散人群在这些位置期望得到环境信息的需求较大。本文的孪生实验结果能够发现地铁站内的疏散瓶颈区域和群组行为规律,为地铁站内的布局规划和应急预案提供优化建议。

关键词：遥感数字孪生人群行为实验地铁疏散群组交互行为

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5米光学02星应用在轨测试

遥感学报 2024年第3期28卷 591-600页

作者：唐新明肖晨超魏红艳刘宇韩波刘银年王军自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 北京空间机电研究所北京100094

5米光学02星于2021年12月26日成功发射,卫星与前序型号组成陆地中分业务卫星星座,建设形成天地一体化大幅宽定量化综合对地观测能力。在轨测试期间,自然资源部根据卫星设计指标要求,围绕土地资源、地质矿产、测绘地理信息、海洋海岛监... 详细信息

5米光学02星于2021年12月26日成功发射,卫星与前序型号组成陆地中分业务卫星星座,建设形成天地一体化大幅宽定量化综合对地观测能力。在轨测试期间,自然资源部根据卫星设计指标要求,围绕土地资源、地质矿产、测绘地理信息、海洋海岛监测等领域业务,梳理共计32个业务测试项,并按照自然资源调查和监测的相关标准和技术规范,开展了应用测试评价工作。在轨测试表明,卫星系统、地面系统和应用系统各项功能正常、运行稳定,双星一致性好,具备组网运行条件,卫星数据质量可满足自然资源执法督察、地质矿产资源调查、生态修复工程跟踪评价、地理空间信息更新、围填海调查、海岸线变化监测、钢铁去产能等业务需求,高光谱和热红外载荷定量应用测试取得良好效果。本文在介绍该卫星的数据特点与应用能力的基础上,重点介绍和分析卫星在轨测试应用评价结果,可为后续业务化应用提供参考。

关键词：遥感 5米光学02星自然资源卫星应用可见光/近红外高光谱热红外

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增强现实地图载体的空间认知负荷特征研究

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 99-109页

作者：张国永龚建华张冬中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心北京100094 中国科学院大学北京100049 浙江中科空间信息技术应用研发中心嘉兴314100

本文依据增强现实数字地图与地理场景在时空、尺度和语义等的上下文关联性,研究并划分了包括存在上下文关联的地理实体空间载体、模型实体空间载体,以及不存在上下文关联的虚位空间载体三类AR地图载体。选取二维纸质地形晕渲图、三维打... 详细信息

本文依据增强现实数字地图与地理场景在时空、尺度和语义等的上下文关联性,研究并划分了包括存在上下文关联的地理实体空间载体、模型实体空间载体,以及不存在上下文关联的虚位空间载体三类AR地图载体。选取二维纸质地形晕渲图、三维打印地形实体模型、以及桌面虚位空间3种不同类型载体的AR地图为研究对象,以目标搜索和路径规划为任务目标,开展不同载体AR地图空间认知实验研究。结果表明,在2组实验中三维实体模型载体AR地图的认知负荷指数(CLI)分别为2.53和4.84均显著低于二维地图和虚位载体,具有认知负荷低、沉浸在场感强的认知特征;二维地图载体的认知负荷指数略低于虚位空间载体,但两者并无显著差异;同时,两组实验对比分析结果显示,随着任务难度提升,二维地图载体和虚位空间载体AR地图的认知负荷显著增加,但三维实体模型载体AR地图的认知负荷未显著增加,表明实体模型载体在面向复杂空间认知任务时具有较低认知负荷的优势。此外CLI和任务难度的同步变化也表明脑电数据对空间认知实验敏感,能有效反映空间认知实验过程中的认知特征变化。

关键词：增强现实地图空间认知地图载体三维打印地形模型虚位空间认知负荷脑电实验

基于有机质特征谱段的土壤Cd含量高光谱遥感反演

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农业机械学报 2024年第1期55卷 186-195页

作者：张霞孙友鑫尚坤丁松滔孙伟超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 自然资源部国土卫星遥感应用中心北京100048

针对土壤Cd高光谱遥感定量反演中的机理性不足及数据冗余问题,提出一种基于有机质特征谱段的反演方法。该方法首先提取土壤光谱中对重金属Cd具有吸附作用的有机质特征谱段,进而通过竞争性自适应重加权采样法(Competitive adaptive rewei... 详细信息

针对土壤Cd高光谱遥感定量反演中的机理性不足及数据冗余问题,提出一种基于有机质特征谱段的反演方法。该方法首先提取土壤光谱中对重金属Cd具有吸附作用的有机质特征谱段,进而通过竞争性自适应重加权采样法(Competitive adaptive reweighted sampling, CARS)优选特征谱段,采用偏最小二乘回归法(Partial least squares regression, PLSR)建立重金属Cd的反演模型,并利用郴州矿区土壤实验室光谱数据和哈密黄山南矿区野外光谱数据进行方法验证。研究表明:有机质特征谱段提取在降低数据冗余的同时提高了重金属Cd的反演精度,CARS算法相对于相关系数法(Correlation coefficient, CC)和遗传算法(Genetic algorithm, GA)特征选择具有更高的反演精度,基于有机质特征谱段的CARS-PLSR算法在土壤实验室光谱和野外实测光谱所得验证精度R2分别为0.94和0.80,表明该算法对于实验室和野外光谱均具有一定适用性。研究可为土壤重金属含量高光谱反演的特征波段选择和算法优选提供参考。

关键词：高光谱遥感土壤重金属土壤光谱活性物质特征选择反演

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复杂场景下小农经营区地块级苹果园模块化制图方法框架

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地球信息科学学报 2024年第1期26卷 197-211页

作者：寇雯齐沈占锋王浩宇李硕焦淑慧雷雅婷中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

实现复杂场景下地块级苹果园的精准制图,是中国苹果产业精细化管理面临的迫切需求。然而,传统的地块级分类制图框架在处理小农经营区内的大量细碎地块时,可靠性大幅度降低。本文提出一种适用于复杂场景下小农经营区的地块级苹果园模块... 详细信息

实现复杂场景下地块级苹果园的精准制图,是中国苹果产业精细化管理面临的迫切需求。然而,传统的地块级分类制图框架在处理小农经营区内的大量细碎地块时,可靠性大幅度降低。本文提出一种适用于复杂场景下小农经营区的地块级苹果园模块化制图方法框架。①基于模拟人类对目标场景视觉感知的分层策略,从深秋季的单幅超高空间分辨率(Very High Resolution,VHR)影像中提取冗余的候选地块;②利用非对称瓶颈网络(Depth-wise Asymmetric Bottleneck Network,DABNet)模型与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)模型,分别从VHR影像与时间序列影像中提取苹果园的空间特征像素与时序特征像素。然后,构建元特征描述特征像素在候选地块中的分布情况,与地块的内在特征共同组成苹果园地块的分类特征;③使用随机森林(Random Forest,RF)将候选地块分类为苹果园地块和非苹果园地块。以山东省栖霞市西城镇为研究区,从43238个候选地块中提取出30292个苹果园地块,分类总体精度达到92.7%。利用RF算法自带的平均精度减少指标(Mean Decrease in Accuracy,MDA)对17种分类子特征进行特征重要性分析,证明本文提出的元特征比传统人工设计特征具有更强的信息抽象与特征表达能力。该框架成功实现场景复杂的小农经营区地块级苹果园制图,可推进精准果园农业的发展。

关键词：苹果园复杂场景地块级分类深度学习元特征时间序列数据超高空间分辨率影像

基于高分遥感的城市内涝数值仿真与风险评价研究

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遥感技术与应用 2024年第4期 971-986页

作者：薛晓萌李红旮黄晓霞魏凯中国科学院空天信息创新研究院国家遥感应用工程技术研究中心中国科学院大学

城市暴雨内涝风险评估是城市减灾防灾研究的热点和难点之一。高分遥感城市内涝数值仿真评价模型有助于内涝灾前风险识别、灾中情景仿真和灾后损失评估，对指导城市规划和内涝应急管理具有重要的应用价值。采用GF-7卫星立体摄影测量技术... 详细信息

城市暴雨内涝风险评估是城市减灾防灾研究的热点和难点之一。高分遥感城市内涝数值仿真评价模型有助于内涝灾前风险识别、灾中情景仿真和灾后损失评估，对指导城市规划和内涝应急管理具有重要的应用价值。采用GF-7卫星立体摄影测量技术、面向对象分类及水文水动力耦合方法构建城市内涝数值仿真模型，结合水深、流速、影响面积、暴雨频率等因素构建风险评价模型。通过对深圳大沙河中下游进行实验，并与历史实测数据进行对比验证，模型精度优于82%，与海绵建设前2017年相较，2021年内涝风险区减少3.36%。研究表明：高精度DEM是提高城市暴雨内涝分析精度的关键因素，以1 h模拟结果为例，2.5 m分辨率DEM的积水深度精度分别比5 m、10 m和20 m高出5.31%、23.88%和58.09%。研究成果已应用于深圳市海绵城市评价并取得较好效果，为城市内涝灾害风险管理提供了科学手段和依据。

关键词：城市内涝数值模拟风险评价高分遥感卫星立体测量

“句芒号”激光光斑质心提取方法与稳定性分析

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光学学报 2024年第6期44卷 362-373页

作者：万科黎荆梅韩启金李功伟王宁徐兆鹏赵航马灵玲中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室北京100094 中国科学院大学北京100049 中国资源卫星应用中心北京100094

根据句芒号足印影像特点,提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法:基于灰度转换模型去除地物背景,结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声,并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实... 详细信息

根据句芒号足印影像特点,提出一种针对复杂背景噪声的激光光斑质心提取方法:基于灰度转换模型去除地物背景,结合距离约束、高斯滤波和大津阈值分割去除影像噪声,并利用灰度重心法计算质心坐标。使用所提方法对多种地物类型仿真光斑和实测光斑进行质心提取,结果表明:所提方法的质心提取均方根误差约为0.074 pixel,最大误差约为0.482 pixel,对句芒号光斑影像的适应性较好。对句芒号足印影像光斑开展了稳定性分析,结果表明,所有激光波束的光斑质心坐标的标准差小于0.34 pixel,激光器与光轴监视相机的相对几何关系较为稳定。所提方法可用于激光光斑质心提取及稳定性监测,对句芒号激光数据处理和应用有一定参考价值。

关键词：遥感足印影像激光光斑影像噪声光斑质心提取

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面向多应用混部的性能保障方法综述

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 43-65页

作者：郭静胡存琛包云岗中国科学院计算技术研究所先进计算机系统研究中心北京100190 中国科学院大学北京100190

数据中心的高投入和低资源利用率一直是云服务提供商关注的问题.面对这个难题,直接的解决方案是在同等资源上混合部署更多的应用以提高资源使用效率.然而,由于混部应用对共享资源的竞争导致了应用间的性能干扰,从而影响了应用的性能、... 详细信息

数据中心的高投入和低资源利用率一直是云服务提供商关注的问题.面对这个难题,直接的解决方案是在同等资源上混合部署更多的应用以提高资源使用效率.然而,由于混部应用对共享资源的竞争导致了应用间的性能干扰,从而影响了应用的性能、服务质量(quality of service,QoS)和用户满意度,因此如何保障应用的性能已成为混部场景下的关键问题.着重从应用和集群特征分析(基础)、干扰检测(前提)、单节点资源分配(微观层面策略)和集群作业调度(宏观层面策略)4个方面阐述多应用混部性能保障的相关背景、挑战和关键技术.在不同的混部场景下,由于应用和集群特征等不同,性能保障工作所面临的挑战和问题复杂度也各异,例如单位资源上混合部署的应用数量会直接影响到搜索资源空间的时间开销,应用的运行方式会影响到共享资源的竞争强度.因此,从问题复杂度角度出发,从应用和集群特征、资源干扰维度和混部应用个数3个维度对相关研究工作面临的挑战进行讨论和分析.探讨了面向高密度混部场景应用性能保障方法的发展方向和挑战,认为全栈式的软硬件协同方法是保障高密度混部下应用性能的趋势,该方法有助于全面地提升应用性能的可靠性和数据中心的资源利用率.

关键词：混部性能保障服务质量资源共享资源隔离干扰检测资源管理作业调度

国产高分辨率热红外数据城市地表温度反演及其应用

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自然资源遥感 2024年

作者：李经纶陈虹李坤窦显辉赵航曾健张学文钱永刚中国科学院空天信息创新研究院数字地球重点实验室可持续发展大数据国际研究中心中国科学院大学中国自然资源航空物探遥感中心自然资源部国土卫星遥感应用中心中国资源卫星应用中心

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissi... 详细信息

与自然地表相比,城市地表的几何结构更加复杂,像元内部的多次散射效应和邻近效应对城市地表温度(land surface temperature, LST)反演结果的影响不可忽视。本研究提出了一种耦合机器学习和改进的温度/发射率分离(temperature and emissivity separation, TES)的城市LST反演算法,并将该方法应用于我国SDGSAT-1热红外数据中。该算法主要包括3个方面:首先,基于XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)算法反演SDGSAT-1城市冠层亮温;其次,考虑城市几何结构,提出了一种基于天空可视因子(sky view factor, SVF)的TES算法,实现了城市LST的高精度反演;最后,评估了算法的准确性,并将该方法应用于北京城区。结果显示,使用XGBoost算法和分裂窗算法均方根误差(root mean squared error, RMSE)分别约为0.2 K和1.2 K;在有/无水汽数据支持下,城市LST RMSE分别为0.36K和0.73K,3个波段的LSE RMSE分别为0.020/0.026,0.018/0.023和0.020/0.023。改进前后的TES算法反演结果差值范围约为0～1.86K。

关键词： SDGSAT-1卫星遥感反演城市地表温度天空可视因子机器学习