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国家地理信息公共服务平台(天地图)建设的若干思考

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测绘通报 2024年第4期 145-149,155页

作者：黄蔚张红平徐永王振国家基础地理信息中心北京100830

天地图是政府部门提供地理信息公共服务的重要载体,集成了海量地理信息资源,为用户提供权威、标准、统一的在线地理信息服务。随着经济、社会、技术的发展,各领域对地理信息公共服务提出了更高的要求。因此,本文通过分析天地图建设面临... 详细信息

天地图是政府部门提供地理信息公共服务的重要载体,集成了海量地理信息资源,为用户提供权威、标准、统一的在线地理信息服务。随着经济、社会、技术的发展,各领域对地理信息公共服务提出了更高的要求。因此,本文通过分析天地图建设面临的形势,提出了新时期天地图建设需要着力解决好服务对象、服务内容、服务手段三者间的准确耦合问题。重点推进地理信息公共服务平台建设模式与总体架构在新技术条件下的持续演进,持续完善地理信息资源从离散、离线到集成、在线的服务模式,建立全国一体化的地理信息资源开放与共享体系。

关键词：天地图地理信息公共服务在线一体化

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航空摄影统筹共享管理技术设计

测绘通报 2024年第S1期 196-200页

作者：毕凯赵俊霞国家基础地理信息中心北京100830

针对航空摄影统筹共享管理缺乏有效技术手段的问题,在分析当前技术现状和技术要求的基础上,提出了建立综合管理系统开展航空摄影“事前-事中-事后”全流程在线统筹共享管理的技术思路,设计了航摄统筹共享管理的工作流程、系统组成、数... 详细信息

针对航空摄影统筹共享管理缺乏有效技术手段的问题,在分析当前技术现状和技术要求的基础上,提出了建立综合管理系统开展航空摄影“事前-事中-事后”全流程在线统筹共享管理的技术思路,设计了航摄统筹共享管理的工作流程、系统组成、数据流与接口,详细阐述了“事前”开展航摄需求技术统筹;“事中”进行航摄信息可视化在线共享;“事后”实现航摄成果目录信息快速更新等技术内容。研究成果可为实现全国航空摄影“一获多用”与信息及时共享提供新的解决方案。

关键词：航摄需求技术统筹航摄资源航摄成果目录信息共享

联合空间信息的高光谱遥感协同表示动态集成分类算法

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遥感学报 2024年第1期28卷 187-202页

作者：虞瑶苏红军陶旸江苏省基础地理信息中心南京210013 河海大学地球科学与工程学院南京211100

近年来,集成学习成为高光谱遥感影像分类的研究热点,尤其是动态集成算法根据测试样本的特征自适应地选择最佳分类器,其分类性能显著提升。然而现有的动态集成方法仅考虑测试样本与验证样本的光谱信息,忽略了高度规则化的高光谱遥感影像... 详细信息

近年来,集成学习成为高光谱遥感影像分类的研究热点,尤其是动态集成算法根据测试样本的特征自适应地选择最佳分类器,其分类性能显著提升。然而现有的动态集成方法仅考虑测试样本与验证样本的光谱信息,忽略了高度规则化的高光谱遥感影像包含的丰富空间信息。为进一步提升高光谱遥感影像动态集成算法分类的准确性和可靠性,提出了联合空间信息的可变K邻域动态集成算法VKS(Variable K-neighborhood and Spatial Information)和联合自适应邻域空间信息的可变K邻域动态集成算法VKSA(Variable K-neighborhood with Shape-Adaptive)。两种算法第一阶段综合考虑分类器精度与相似度自适应地改变测试样本的K邻域,第二阶段分别设计固定窗口和自适应窗口的嵌入方式增加地物的局部空间近邻关系,充分利用高光谱遥感影像地物复杂的空间形态结构信息。实验部分采用3组通用的高光谱遥感影像数据对所提出算法的性能进行综合评价。结果表明相比于传统的动态集成算法,本文提出的联合空间信息的动态集成模型能显著提升分类精度,其中基于自适应窗口方式的VKSA算法明显优于基于固定窗口的VKS算法。

关键词：高光谱遥感动态集成自适应邻域协同表示影像分类

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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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高光谱遥感技术在耕地质量反演中的应用

测绘通报 2024年第5期 127-132页

作者：王陈哲刘昭贤付利钊国家基础地理信息中心北京100830 河北省第二测绘院河北石家庄050031 河北省第一测绘院河北石家庄050030

本文基于高光谱影像对耕地质量相关指标进行反演估算,以河北省石家庄市东北部平原部分耕地区域为研究对象,基于辐射、几何校正预处理后的资源一号02D高光谱遥感影像,采集影像覆盖范围内地表土壤样本共110组,并完成理化分析等流程,获取... 详细信息

本文基于高光谱影像对耕地质量相关指标进行反演估算,以河北省石家庄市东北部平原部分耕地区域为研究对象,基于辐射、几何校正预处理后的资源一号02D高光谱遥感影像,采集影像覆盖范围内地表土壤样本共110组,并完成理化分析等流程,获取样本的耕地质量相关指标含量数据。通过Hapke模型、CARS方法与SVM模型建立耕地质量相关指标的反演模型。结合70%的建模样本和30%的预测样本验证表明,水解性氮、有机质等指标达到较高的精度,证实了高光谱遥感技术针对土壤有机质和养分指标反演的应用价值。

关键词：资源一号02D 高光谱遥感耕地质量 Hapke模型

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地学知识图谱引导的遥感影像语义分割

遥感学报 2024年第2期28卷 455-469页

作者：李彦胜武康欧阳松杨坤李和平张永军武汉大学遥感信息工程学院武汉430079 贵州省基础地理信息中心贵阳550004 贵州省第一测绘院贵阳550025

尽管深度语义分割网络有效提升了遥感影像语义分割性能,但其效果远未达到人类领域专家的目视解译水平。原因是人类视觉系统在进行遥感影像解译时,往往会综合运用视觉特征、语义信息和先验知识。然而,深度语义分割网络本质上是数据驱动... 详细信息

尽管深度语义分割网络有效提升了遥感影像语义分割性能,但其效果远未达到人类领域专家的目视解译水平。原因是人类视觉系统在进行遥感影像解译时,往往会综合运用视觉特征、语义信息和先验知识。然而,深度语义分割网络本质上是数据驱动的面向像素级损失反向优化的分类方法。这种基于像素级优化的深度语义分割网络,一方面受限于像素空间尺度,缺乏整体性目标线索挖掘;另一方面难以跨越结构化数据和非结构化知识之间的鸿沟,无法充分利用地学先验知识和空间语义信息。针对以上两方面的问题,本文提出了地学知识图谱引导的遥感影像深度语义分割方法,运用从地学知识图谱中抽取的地物目标语义信息和地学先验知识构建实体级连通约束和实体间共生约束,引导深度语义分割网络训练。其中,实体级连通约束以连通域实体而非像素单元计算损失,得到实体级别的特征表示,使得分割结果更具整体性,边界模糊和随机噪声现象得到抑制。实体间共生约束将共生条件概率量化的空间共生知识嵌入到数据驱动的深度语义分割网络中,实现空间语义信息和地学先验知识对实体空间分布的约束引导和自动优化。验证结果表明,在实体级连通约束和实体间共生约束的引导下,深度语义分割网络可以完成对实体级特征的学习并根据空间共生知识自动优化地物实体的空间分布,有效改善了遥感影像语义分割性能。

关键词：地学知识图谱深度语义分割网络实体级连通约束空间共生知识约束地学知识嵌入优化

结合SBAS-InSAR技术与瞬变电磁法在煤矿区沉降监测中的应用

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遥感信息 2024年第3期39卷 97-103页

作者：施望科贾伟航徐劼杨承文苏凯甘肃煤炭地质勘查院兰州730000 甘肃省基础地理信息中心兰州730000

煤矿长时间开采会导致上覆岩层在重力因素下产生刚性弯曲、断裂等,进而造成一系列安全隐患。如何高效地对煤矿区进行地表形变监测,对煤矿安全、自然生态有着十分重要的意义。文章结合小基线集干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS... 详细信息

煤矿长时间开采会导致上覆岩层在重力因素下产生刚性弯曲、断裂等,进而造成一系列安全隐患。如何高效地对煤矿区进行地表形变监测,对煤矿安全、自然生态有着十分重要的意义。文章结合小基线集干涉测量(small baseline subset InSAR,SBAS-InSAR)技术与瞬变电磁测深法对煤矿区进行沉降监测。此外,采用标准差椭圆分析了沉降体空间形变规律与特征,利用长短时记忆网络(long short term memory network,LSTM)模型预测了沉降体形变趋势。分析结果表明:通过瞬变电磁法与干涉测量结合,地表形变范围基本与瞬变电磁反演的采空区吻合,标准差椭圆分析出形变中心向西南方移动376 m,沉降形态也在向似圆状过渡;LSTM模型可以预测两个月的形变,误差为2 mm,可以实现煤矿区形变趋势的短期预测。

关键词： SBAS-InSAR 瞬变电磁法沉降监测标准差椭圆

融合颜色信息和多尺度几何特征的点云语义分割方法

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地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1562-1575页

作者：张华徐瑞政郑南山郝明刘东烈史文中中国矿业大学环境与测绘学院徐州221116 香港理工大学土地测量及地理资讯学系中国香港999077 贵州省基础地理信息中心贵阳550004

大规模室外点云具有丰富的空间结构,是地理信息获取重要手段之一,由于其本身具有不规则性、复杂几何结构特征及地物尺度变化大等特征,点云分割的准确性依然是一个巨大的挑战。特别是目前大规模点云几何信息及颜色等信息利用不充分等问题... 详细信息

大规模室外点云具有丰富的空间结构,是地理信息获取重要手段之一,由于其本身具有不规则性、复杂几何结构特征及地物尺度变化大等特征,点云分割的准确性依然是一个巨大的挑战。特别是目前大规模点云几何信息及颜色等信息利用不充分等问题,为解决这些问题,本文提出了一种融合颜色信息和多尺度几何特征的点云语义分割方法(Integrating Color Information and Multi-Scale Geometric Features for Point Cloud Semantic Segmentation(CMGF-Net))。该方法中,分别设计了几何特征信息提取和语义特征信息提取模块。在几何特征信息提取模块中,为了充分利用点云数据的几何特征信息,设计了2个特征提取模块,分别是局部邻域的相对位置特征提取模块(RPF)和局部邻域的几何属性提取模块(LGP)。其中,RPF模块利用三维点云的空间法向信息以及相对空间距离,提取邻域点与当前点的相对位置关系;LGP模块利用点云几何属性在不同地物上有独特的表现特性,融合局部区域的几何属性特征;然后通过所设计的几何特征融合模块(LGF)将RPF模块和LGP模块所提取的特征信息进行融合得到融合后的几何特征信息。此外,为了从点云中学习到多尺度的几何特征,CMGF-Net在不同尺度的网络层中都进行了几何特征的提取,最终将所提取的几何特征与基于颜色特征提取的语义特征信息分层进行融合,以提高网络的学习能力。实验结果表明所提出的网络模型在Semantic3D数据集上的平均交并比(mIoU)和平均准确率(OA)达到了78.2%和95.0%,相较于KP Conv提高了3.6%和2.1%;在Sensat Urban数据集上达到了59.2%和93.7%,由此可见本文所提出的网络模型CMGF-Net在大规模室外场景点云分割具有较好的结果。

关键词：大规模点云语义分割法向量几何属性相对位置关系多尺度特征融合几何特征提取

单频低成本GNSS接收机单历元姿态解算新方法

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测绘通报 2024年第5期 71-76,126页

作者：陶诗量王陈哲吴文坛陈永立百度(中国)有限公司北京100141 国家基础地理信息中心北京100830 河北省自然资源档案馆河北石家庄050031 河北省第一测绘院河北石家庄050031

GNSS姿态解算由于其廉价、高效的优点,越来越多地被应用于各导航定位领域。消费市场下的导航定位定姿模块多采用低成本接收机,面临较大的多路径影响、频繁的周跳,甚至矢锁等诸多问题。模糊度固定作为GNSS姿态解算的关键,在城市复杂环境... 详细信息

GNSS姿态解算由于其廉价、高效的优点,越来越多地被应用于各导航定位领域。消费市场下的导航定位定姿模块多采用低成本接收机,面临较大的多路径影响、频繁的周跳,甚至矢锁等诸多问题。模糊度固定作为GNSS姿态解算的关键,在城市复杂环境中将受到更多挑战。本文根据C-Lambda算法,通过单基线固定时另外一个姿态角的自由度搜索,分别将其纳入姿态域和模糊度域,进行模糊度函数的全局最小化搜索计算基线向量,提出C-Lambda-Search及C-Lambda-A Search方法;采用3个低成本接收机(ublox-M8T)和贴片天线,在不同环境中分别进行不同基线长度的静态及动态车载试验。两个试验均证明,在模糊度固定效果及欧拉角计算精度上,本文方法有很大提升,且计算负担在可接受范围内,是一种实用性强的车载定姿算法。

关键词： GNSS 低成本姿态解算单频单历元模糊度固定