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两个时期福建省滨海湿地景观格局的比较

湿地科学 2014年第6期12卷 772-776页

作者：徐庆红吴波福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建省空间信息工程研究中心福建福州350002

以2000年7幅Landsat7 ETM+影像和2009年12幅ALOS AVNIR-2影像为主要数据源,通过景观格局指数和转移矩阵,对福建省滨海湿地2000年和2009年两个时期的景观格局进行定量分析和比较。结果表明,与2000年相比,2009年福建省天然滨海湿地面积减... 详细信息

以2000年7幅Landsat7 ETM+影像和2009年12幅ALOS AVNIR-2影像为主要数据源,通过景观格局指数和转移矩阵,对福建省滨海湿地2000年和2009年两个时期的景观格局进行定量分析和比较。结果表明,与2000年相比,2009年福建省天然滨海湿地面积减少了44 296.6 hm2,人工滨海湿地面积增加了31 583 hm2,滨海湿地面积共减少了12 713.6 hm2;红树林、水田、库塘和盐田的保留率较低,滨海湿地大面积向非湿地转移,天然湿地向人工湿地转移;边缘密度指数升高、斑块结合度指数降低,景观格局破碎化程度加深;湿地与非湿地之间的转移过程所占比重最大,整体转移过程以水产养殖和非湿地为优势转出类型,说明了随着滨海地区的发展,人类对环境的改造强度不断加大,特别是养殖业的发展,是滨海湿地景观格局变化的最主要影响因素。

关键词：景观格局转移矩阵滨海湿地福建

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天文辐射空间分布与尺度效应研究

地球信息科学学报 2018年第2期20卷 186-195页

作者：周文臻陈楠福州大学福建省空间信息工程研究中心福州350002 福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350002

天文辐射是地表实际入射太阳辐射的基础背景,也是辐射计算、太阳能资源评估和农业生产潜力估算等方面的重要天文参量。本文基于分辨率为30 m的福建省数字高程模型,使用MATLAB软件提供的并行计算框架模拟了起伏地形下福建省天文辐射空间... 详细信息

天文辐射是地表实际入射太阳辐射的基础背景,也是辐射计算、太阳能资源评估和农业生产潜力估算等方面的重要天文参量。本文基于分辨率为30 m的福建省数字高程模型,使用MATLAB软件提供的并行计算框架模拟了起伏地形下福建省天文辐射空间分布,定量地分析了坡度坡向对天文辐射分布的影响规律,同时探讨数字高程模型对天文辐射产生的空间尺度效应。结果表明:福建省年天文辐射量大部分处于10 000~13 000 MJ/m^2,呈现东南沿海向中西部递减的分布特征;不同季节的天文辐射分布受纬度和坡度坡向的影响具有明显的差异性,呈现季节分布的不对称性;不同坡度和坡向对天文辐射的影响与福建省总体上西北高东南低地势特征相吻合,天文辐射量随坡度增大而减小,东、东南和南坡向是天文辐射分布较集中的区域,总体上呈现山脊多、山谷少、阳坡多、阴坡少的地域差异性;数字高程模型的空间尺度效应在起伏较大的福建中西部丘陵地貌表现更加明显,该区域的天文辐射对分辨率的变化更加敏感。

关键词：起伏地形天文辐射空间分布尺度效应数字高程模型

基于单木位置特征的多源树木三维点云配准方法

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林业科学 2022年第11期58卷 96-107页

作者：黄洪宇骆钰波唐丽玉李肖肖彭巍陈崇成福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350108

【目的】针对不同观测平台获得的树木三维点云特征少、重叠率低、配准较难的问题,以不同视角不同平台的森林点云数据为输入,根据单木平面位置分布一致性原则,提出一种适用于多类型数据的无标记森林点云自动配准方法,实现以单木对象为语... 详细信息

【目的】针对不同观测平台获得的树木三维点云特征少、重叠率低、配准较难的问题,以不同视角不同平台的森林点云数据为输入,根据单木平面位置分布一致性原则,提出一种适用于多类型数据的无标记森林点云自动配准方法,实现以单木对象为语义特征的点对匹配。【方法】首先从不同类型点云数据中分别提取单木平面位置:对于侧视型点云,基于点云主方向离散度与主方向竖直角度偏差剔除部分非主干点云,采用体素点云剖分的连通分量分割方法识别单木主干,统计单木主干点云体素垂直分布最大值点作为单木平面位置;对于俯视型点云,采用标记分水岭算法分割冠层高度模型,提取单木并识别冠层顶点作为单木平面位置。然后以提取的单木平面位置为特征点,基于Laplace谱图匹配理论获取配准矩阵,完成4自由度点云粗配准。最后,采用主干点云匹配完成侧视与侧视点云的精配准,采用全局点云最近点迭代法与主干点云匹配完成侧视与俯视点云的精配准。【结果】侧视-侧视点云配准精度优于侧视-俯视点云,侧视-侧视点云粗配准平均误差为0.24 m,精配准平均误差为0.08 m;侧视-俯视点云粗配准平均误差为1.07 m,全局点云最近点迭代法平均误差为0.44 m,机载激光点云与侧视点云经主干点云匹配后,平均误差为0.36 m。【结论】本研究立足于森林环境,借鉴由粗到精的配准思路,综合多种算法,提出一种适用于多源点云数据类型的配准方法,并通过试验证明了方法的可行性。基于单木位置特征的多源树木三维点云配准方法适用于森林、城市园林绿地等垂直生长结构较为明显的树木配准,可为森林资源调查与评估提供坐标统一、较为完整的高精度三维测量数据。

关键词：点云配准单木分割特征提取图匹配

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三维虚拟植物中非流形结构的紧凑表达

计算机辅助设计与图形学学报 2018年第10期30卷 1810-1816页

作者：化蕾陈崇成唐丽玉江颖福州大学福建省空间信息工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350002 厦门亿力吉奥信息科技有限公司厦门361004

构建紧凑的网格数据结构是高效交互式操控虚拟植物的重要前提.根据虚拟植物的拓扑结构特点,提出一种适用于虚拟植物中非流形结构的紧凑表达方法.在半边结构的基础上,利用顶点的外出半边获得与该半边相对应的反向半边,将该半边和反向半... 详细信息

构建紧凑的网格数据结构是高效交互式操控虚拟植物的重要前提.根据虚拟植物的拓扑结构特点,提出一种适用于虚拟植物中非流形结构的紧凑表达方法.在半边结构的基础上,利用顶点的外出半边获得与该半边相对应的反向半边,将该半边和反向半边分别存放在对方的反向半边列表中;通过反向半边列表判别虚拟植物拓扑结构的类型,实现拓扑信息查询.对虚拟植物实例进行三角网格的数据结构重建的实验结果表明,与传统半边和基于半边的数据结构相比,该方法所需内存空间减少,且更便于几何和拓扑信息处理.

关键词：虚拟植物非流形结构三角网格紧凑表达半边结构

集成LoRa与BDS的应急环境监测数据获取与传输技术

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武汉大学学报（信息科学版） 2021年第4期46卷 530-537页

作者：黄正睿潘淼鑫陈崇成李邦训魏芬娟福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350108 福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福建福州350108

针对灾后快速应急响应体系中常规无线传感网节点间通信距离短及前后端远程通信过分依赖地面基站的问题,设计并实现了基于远程无线传输技术(long range wireless transmission technology,LoRa)与北斗卫星导航系统(BeiDou navigation sat... 详细信息

针对灾后快速应急响应体系中常规无线传感网节点间通信距离短及前后端远程通信过分依赖地面基站的问题,设计并实现了基于远程无线传输技术(long range wireless transmission technology,LoRa)与北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system,BDS)的应急环境监测系统。该系统将无人机作为应急设备的承载平台,通过中继节点将采集的环境参数传递给搭载北斗模块的网关节点。经由BDS,用户可使用手持应急终端实时获取并接收所采集的环境监测数据。测试结果表明,该系统在通信间距为8 km的条件下,实现了不同环境中数据的实时采集与可靠传输,城区测试环境下北斗短报文丢包率仅为7.450%,山区测试环境下为18.395%,因此在常规通信网络缺失或阻断条件下具有一定的应用价值。

关键词：应急环境监测系统远程无线传输技术北斗卫星导航系统短报文丢包率

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基于地图的交互式可视化技术

华南理工大学学报（自然科学版） 2008年第5期36卷 48-52页

作者：樊明辉陈崇成福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350002

地图是最直观、最有效的空间信息可视化载体.文中从地理信息系统(GIS)空间查询与空间分析的角度探讨了地图可视化中人机交互的过程,分析了可视化交互界面的主要功能,阐述了交互式可视化查询的3种方式及其与交互界面的关系,给出了一个交... 详细信息

地图是最直观、最有效的空间信息可视化载体.文中从地理信息系统(GIS)空间查询与空间分析的角度探讨了地图可视化中人机交互的过程,分析了可视化交互界面的主要功能,阐述了交互式可视化查询的3种方式及其与交互界面的关系,给出了一个交互式的可视化空间分析框架,描述了选择、操作、探索和确认这4种基本的GIS空间分析功能模型在空间分析框架中的关系,最后设计并实现了一个基于地图的交互式可视化原型系统,并通过实例验证了系统的实用性.

关键词：数据可视化可视化交互界面可视化查询空间分析

利用三维体素遍历和GPU进行辐射度加速计算——以虚拟植物冠层辐射模拟为例

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武汉大学学报（信息科学版） 2018年第8期43卷 1256-1263页

作者：唐丽玉杨怡斐侯璨陈崇成福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350116 福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福建福州350116

辐射度模型是虚拟植物冠层内光分布模拟的主要算法之一,针对其形状因子计算量大,辐射能量计算效率低等问题,提出了一种辐射度计算加速方法。以虚拟枇杷冠层内光分布模拟为例,利用均匀体素剖分场景包围盒及三维体素遍历方法进行光源与树... 详细信息

辐射度模型是虚拟植物冠层内光分布模拟的主要算法之一,针对其形状因子计算量大,辐射能量计算效率低等问题,提出了一种辐射度计算加速方法。以虚拟枇杷冠层内光分布模拟为例,利用均匀体素剖分场景包围盒及三维体素遍历方法进行光源与树模型之间的遮挡判断,同时结合CUDA技术使辐射度算法的形状因子求解并行化。采用归约求和算法和共享内存实现植物模型接受辐射总能量的快速求解。该方法较CPU串行方法有150多倍的加速比。将太阳直射光合有效辐射（photosynthetically active radiation,PAR）分布模拟结果与光线跟踪模型、传统辐射度模型模拟结果进行对比,天空散射PAR分布模拟结果与龟型算法、传统辐射度模拟对比。计算所得PAR值接近,变化趋势一致,表明该方法有较好的精度保证。

关键词：辐射度 CUDA 光合有效辐射三维体素遍历虚拟植物

基于无人机影像匹配点云的苗圃单木冠层三维分割

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农业机械学报 2018年第2期49卷 149-155,206页

作者：陈崇成李旭黄洪宇福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福州350116 福州大学空间数据挖掘与信息共享省部共建教育部重点实验室福州350116

近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某... 详细信息

近年来较多的树冠提取算法以激光雷达数据为基础,然而激光点云数据量大、冗余多而且采集成本高。本文基于无人机影像匹配点云提取单木树冠轮廓,研究一种成本可控、能够补充甚至部分替代激光雷达的小范围森林制图方案。以福建省三明市某林场内苗圃地作为研究对象,在稠密的无人机影像匹配点云中截取2个25 m×25 m的样地作为测试样本。预处理后,首先构建植被冠层高度模型,以局部最大值法探测树冠位置并标记为种子点;从这些种子点形成的初始区域开始生长,迭代计算直到全部的影像匹配点云归并完毕;最后,将算法提取的树冠轮廓导入Arc GIS中获取树冠轮廓矢量边界,并与手绘参考树冠叠加,利用F测度实现精度的评定。依此方案,在2个林分范围内的树冠提取F测度均达到了89%以上,单木冠幅提取的误差在0.14 m以内。结果表明,该方案简单有效、精度可靠,适用于小范围、高精度的植被制图。

关键词：无人机单木提取影像匹配点云区域生长算法植被高度模型

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基于点云数据的树木三维重建方法改进

农业机械学报 2017年第2期48卷 186-194页

作者：唐丽玉张浩黄洪宇陈崇成福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350002 福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福州350002

激光点云数据以其详尽、高精度的三维信息,在森林参数估算、精确重建植物形态结构三维模型方面具有特殊优势。为进一步提高三维模型精度,综合集成多种算法,在改进现有PC2Tree软件基础上,基于点云数据进行树木三维重建。首先根据树木局... 详细信息

激光点云数据以其详尽、高精度的三维信息,在森林参数估算、精确重建植物形态结构三维模型方面具有特殊优势。为进一步提高三维模型精度,综合集成多种算法,在改进现有PC2Tree软件基础上,基于点云数据进行树木三维重建。首先根据树木局部点云的主方向相似度和局部点云轴向分布密度分离枝干与树叶;其次采取水平集和最小二乘法提取枝干部分的骨架点,通过下采样方法提取冠层部分的特征点;最后根据骨架点和特征点拓扑结构重构树木三维模型。以樟树为例,分析枝叶分割精度,自动分割与手动分割结果相近;以无叶的鸡蛋花树为例,分析重建模型精度,模型主枝长度相对误差范围集中在0~8.0%,半径相对误差范围集中在0~10%;枝条重建过程避免了噪声点的干扰,对噪声点具有一定的不敏感性;重建三维模型与原始点云吻合度高,基本解决了冠层内部枝干遮挡严重带来的三维建模困难的问题;依据模型提取树高、冠幅、胸径、体积等参数,增加了重建模型的应用范围。

关键词：树木三维重建激光点云主方向分割骨架点