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面向电子航海图分发服务的多级可逆水印算法

海洋测绘 2024年第1期44卷 73-78页

作者：董箭张明阳唐露露陈阳谢天海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 海洋测绘工程军队重点实验室辽宁大连116018 海图信息中心天津300450

针对电子航海图(ENC)分发过程中存在的版权归属不清、泄露责任难以认定的问题,在顾及ENC对数据扰动敏感、精度要求高特点的基础上,以高隐蔽性ENC数据多级分发版权保护为目标,提出了一种面向ENC分发服务的多级可逆水印算法。首先通过精... 详细信息

针对电子航海图(ENC)分发过程中存在的版权归属不清、泄露责任难以认定的问题,在顾及ENC对数据扰动敏感、精度要求高特点的基础上,以高隐蔽性ENC数据多级分发版权保护为目标,提出了一种面向ENC分发服务的多级可逆水印算法。首先通过精度移位创造独立水印信息嵌入空间确保算法的可逆,其次通过控制水印信息嵌入的坐标位置减小对数据精度的干扰,然后利用极坐标转换的方式隐藏水印信息,最后基于水印信息的提取与再嵌入实现动态多级分发。实验结果表明:该算法具有较好的不可感知性和充足的水印容量,能有效实现ENC多级分发过程中的版权溯源,预防数据盗版。

关键词：电子航海图不可感知性多级可逆水印快速反应码追踪溯源

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面向人员岸滩行进的三维路径规划算法研究

海洋测绘 2024年第2期44卷 66-71页

作者：董箭王天岳王栋海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室辽宁大连116018 海图信息中心天津300450

针对当前无法为人员岸滩行进提供科学合理的路径规划这一问题,论文基于蚁群算法提出了面向岸滩行进的最优路径规划算法。首先对基本的蚁群算法进行了改良,包括路径搜索方式、信息素更新策略和启发函数的合理设计等,改善了算法的收敛效率... 详细信息

针对当前无法为人员岸滩行进提供科学合理的路径规划这一问题,论文基于蚁群算法提出了面向岸滩行进的最优路径规划算法。首先对基本的蚁群算法进行了改良,包括路径搜索方式、信息素更新策略和启发函数的合理设计等,改善了算法的收敛效率;然后定量结合多类岸滩场路径规划影响因子,构建了满足岸滩行进的代价函数;最终实现了面向岸滩行进的算法构建。该算法可为实现复杂地形条件下岸滩行进的最优路径解算和基于蚁群算法的相关三维路径规划分析研究提供参考借鉴。

关键词：栅格模型岸滩行进三维路径规划蚁群算法十六叉树搜索

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有冰海区溢油的非线性光谱混合模型研究

海洋环境科学 2024年第1期43卷 93-99页

作者：卢慧敏李颖刘丙新张立华大连海事大学航海学院辽宁大连116023 海军大连舰艇学院基础部辽宁大连116018 海军大连舰艇学院军事海洋与测绘系辽宁大连116018 海军大连舰艇学院海洋测绘工程军队重点实验室辽宁大连116018

针对有冰海域小油滴形成冰油混合物中油含量低的特点,本文提出了能够准确反演组成物质丰度的模型。该模型在多项式与三角函数混合模型的基础上,通过添加正则项并对光谱特征进行小波变换,在避免过拟合问题的同时还能突出低能量信息。应... 详细信息

针对有冰海域小油滴形成冰油混合物中油含量低的特点,本文提出了能够准确反演组成物质丰度的模型。该模型在多项式与三角函数混合模型的基础上,通过添加正则项并对光谱特征进行小波变换,在避免过拟合问题的同时还能突出低能量信息。应用渤海湾光谱数据进行拟合实验,该模型能够在溢油含量百分比低至10-4数量级的情况下实现精确反演,保持不同含量溢油的相应数量级。与经典非线性模型方法比较,本文提出的混合模型在溢油丰度的对数均方根误差及溢油分布图像上具有明显优势,可为高纬度地区的溢油响应提供技术支持。

关键词：混合模型丰度反演冰区溢油

内陆水下及近岸地形多源数据获取方法研究及应用

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测绘通报 2024年第3期 75-80页

作者：贾夙解加粉丁仕军张金营王琚自然资源部海洋测绘重点实验室山东青岛266000 山东省国土测绘院山东济南250013

内陆水下及近岸地形数据获取有助于对内陆水域进行综合开发和精细化管理,具有重要的社会、经济和生态意义。针对单一数据获取难以满足复杂地形测量的问题,本文提出一种多源数据获取方法,采用航空摄影、机载激光雷达、多波束和单波束测... 详细信息

内陆水下及近岸地形数据获取有助于对内陆水域进行综合开发和精细化管理,具有重要的社会、经济和生态意义。针对单一数据获取难以满足复杂地形测量的问题,本文提出一种多源数据获取方法,采用航空摄影、机载激光雷达、多波束和单波束测深系统、人工实测等方法获取多源数据,经数据处理后获取全面覆盖水下、近岸、水陆交接处的地形数据,并以尼山水库为例进行试验应用。结果表明,本文方法既实现了水上水下一体化地形数据的获取,又保证了测量成果精度的可靠性,可广泛应用于大中型水库测量工程,为内陆水下及近岸地形测量提供技术支撑。

关键词： DEM 内陆水下及近岸多源数据获取水下地形测量尼山水库

基于蚁群算法优化极限学习机的声学底质分类方法

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海洋通报 2024年

作者：丁德秋马丹陈帆樊妙邢喆唐秋华国家海洋信息中心自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋测绘重点实验室

海洋底质作为深海海底环境的重要组成部分，其类型及分布特征在深海资源开发利用和海洋工程建设中有着巨大的参考价值，是海洋测绘调查的一项重要内容，基于多波束测深系统采集强度数据的监督分类方法逐渐获得广泛应用。随着人工智能的... 详细信息

海洋底质作为深海海底环境的重要组成部分，其类型及分布特征在深海资源开发利用和海洋工程建设中有着巨大的参考价值，是海洋测绘调查的一项重要内容，基于多波束测深系统采集强度数据的监督分类方法逐渐获得广泛应用。随着人工智能的大力发展，神经网络在声学底质分类中得到广泛应用，极限学习机（extreme learning machine，ELM）权值和偏重不再需要迭代优化，是一种学习速度较快的神经网络。针对ELM神经网络中由于初始权值和偏重矩阵随机确定而导致ELM分类器鲁棒性差的问题，本文选取蚁群算法优化ELM神经网络的初始参数，构建了ACO-ELM神经网络分类模型，经多次迭代后，由于信息素的累积，蚂蚁种群不断向最优路径偏移，训练精度逐渐增高，模型逐步达到平稳。通过底质分类实验验证表明，BM3D+ACO-ELM分类器处理的多波束声呐图像斑点噪声得到了有效控制，在西南印度洋脊龙旂热液钙质软泥和硫化物混合区域，BM3D+ACO-ELM分类器相比于其它三种分类器具有明显优势，底质分类精度有了较大提高，其中硫化物分类精度为93.23%，深海钙质软泥分类精度为93.78%。

关键词：极限学习机反向散射强度底质分类蚁群算法图像滤波处理

基于UNet++卷积神经网络的重力异常三维密度反演

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地球物理学报 2024年第2期67卷 752-767页

作者：李柏森鲁宝亮安国强巨鹏朱武苏子旺长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 长安大学西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054 自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室西安710054

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参... 详细信息

三维密度反演是地球物理领域的研究热点,而在大数据及人工智能发展的时代背景下如何快速高效地实现重力数据反演显得更为重要.传统反演方法通常需要存储大型系数矩阵,内存占用大,耗费时间长,同时为约束反演结果而加入的正则化约束项参数难以确定;深度学习可以不依赖先验信息,也不需要计算及存储系数矩阵,使得计算效率大大提高.基于此,本文提出了一种基于UNet++网络的重力异常反演方法.首先将UNet++网络中部分参数进行更改:选择在输入数据绝对值较大时梯度更稳定的LeakyReLU作为激活函数;加入了Batch Normalization层,增强了网络的收敛速度及稳定性.然后为了提高网络的全局最优化能力,引入了基于余弦退火的学习率更新策略,使用梯度的一阶以及二阶矩估计的Adam最优化算法,利用数据集与标签集进行网络训练,实现了重力异常的三维密度反演.通过实验验证了UNet++、LeakyReLU更快速稳定的收敛能力,而余弦退火学习率更新策略具有更强的全局寻优能力.含噪模型实验及实际数据反演结果进一步证明该方法的正确性和有效性,及其良好的泛化能力与抗噪能力.

关键词：密度反演重力异常 UNet++ 余弦退火深度学习

利用扰动重力数据反演海底地形的高斯曲面函数估计方法

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测绘学报 2024年第2期53卷 231-238页

作者：翟振和孙中苗管斌马健李端地理信息工程国家重点实验室北京100029

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反... 详细信息

利用2017年1月—2020年12月的SARAL卫星测高数据反演得到南海海域1′×1′格网扰动重力数据,通过与船载重力数据比较,精度达到5.5 mGal。提出了利用重力数据及高斯曲面函数求解区域特征参数进而估计海底地形模型的方法,利用SARAL卫星反演获得的重力数据在南海海域开展了计算试验。结果表明,利用ETOPO-1先验模型,在10×10格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约10 m;利用DTU18先验模型,在9×9格网一组划分条件下估计得到的1′×1′海底地形精度相对于先验模型提高了约9 m。计算结果表明,利用卫星测高反演得到的重力数据,通过高斯曲面函数解算获得的5个特征参数,可以在一定程度上代表相应区域海底地形的曲面特征,进而可在不依赖外部实测数据条件下对先验海底模型进行精化。对于曲面估计而言,格网划分越小,曲面函数就越能反映区域变化特征。因此,对于未来卫星测高技术发展而言,更高分辨率的重力场探测技术有望继续提升海底地形细节的反演能力。

关键词：扰动重力海底地形 SARAL卫星高斯曲面估计 ETOPO-1 DTU18

青藏高原东北缘岩石圈有效弹性厚度与地震分布关系

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地球物理学报 2024年第2期67卷 520-533页

作者：苏子旺鲁宝亮李柏森朱武长安大学地质工程与测绘学院西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028 西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方... 详细信息

岩石圈有效弹性厚度(T_(e))表征岩石圈综合力学强度,对理解区域深部构造孕震环境具有重要意义.青藏高原东北缘地质构造复杂,强烈地震活动频发.为进一步了解该区域深部岩石圈力学性质特征及其与地震活动的关系,本文利用基于Fan小波的谱方法,使用WGM2012重力异常数据、ETOPO1地形数据和CRUST1.0模型,通过导纳和相关联合反演计算了青藏高原东北缘的岩石圈有效弹性厚度(T_(e))与荷载比(F).结果显示研究区T_(e)整体呈明显的东高西低分布,青藏块体T_(e)变化剧烈,西部高值(>40 km)和东部低值(30 km),变化相对平缓;荷载比F存在局部西南高,巴颜喀拉和羌塘地块荷载比F较高(>0.5),说明以地下荷载为主,其他地块荷载比F较低(<0.2),以地表荷载为主.鄂尔多斯地块结构稳定,岩石圈强度较大,T_(e)值较高;内部构造活动性微弱,深部物质密度横向变化较小,岩石圈所受荷载以地表为主,荷载比F较低.柴达木地块东部与巴颜喀拉地块东部可能发生有下地壳流,岩石圈较为软弱,T_(e)值较低;巴颜喀拉地块内部与鲜水河断裂的荷载比F较高,岩石圈所受荷载以地下为主,可能是地壳物质向东流动导致岩石圈深部物质密度横向变化较大引起的.通过对比分析研究区T_(e)和T_(e)梯度、F和F梯度与地震之间的对应关系,发现地震一般发生在区域相对低T_(e)值、T_(e)梯度值和荷载比F梯度值较大的区域,震级较小的地震多发生在荷载比F较小的地区,6级以上强震则较多发生在荷载比F约为0.1和0.8的区域.因此,岩石圈有效弹性厚度T_(e)值较低、T_(e)梯度和荷载比F梯度较大的地区,更易出现地震.

关键词：有效弹性厚度荷载比重力异常地震分布

联合激光点云与立体卫星影像的露滩地区精准测绘

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自然资源遥感 2024年

作者：王宗伟陆敏燕范仪琳江苏省测绘工程院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室

为解决露滩地区立体卫星影像精准测绘的难题,利用立体光学卫星影像与LiDAR(light detection and ranging)点云数据在几何定位方面的互补特性,提出了以高精度LiDAR点云数据作为广义控制的立体光学卫星影像高精度测绘方法。首先,对LiDAR... 详细信息

为解决露滩地区立体卫星影像精准测绘的难题,利用立体光学卫星影像与LiDAR(light detection and ranging)点云数据在几何定位方面的互补特性,提出了以高精度LiDAR点云数据作为广义控制的立体光学卫星影像高精度测绘方法。首先,对LiDAR深度图与光学卫星影像进行匹配,提取同名点对作为广义控制;然后,将影像和控制一起作为输入进行平差,完成影像准确几何定位;最后,以LiDAR点云数据作为引导,结合多基线、多基元的匹配算法和GRM(geomorphologic refined matching)算法,自动提取露滩地区高精度数字表面模型(digital surface model,DSM)。研究结果表明,综合利用激光点云和立体卫星影像数据,运用摄影测量技术,能够快速准确地生产露滩地区高精度的地形图,对于露滩地形精准测绘具有一定的指导意义。

关键词：立体光学卫星 LiDAR点云几何定位 DSM自动提取