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基于深度学习的卫星影像立体匹配算法

测绘通报 2024年第1期 83-88页

作者：李冬瑞童鑫李文涛宋欣屿刘洁冰长光卫星技术股份有限公司吉林长春130102

卫星影像立体匹配是大规模地球表面重建的重要步骤之一,现有研究相对较少,且存在匹配效果不佳、模型泛化能力较差等问题。本文提出了一种基于深度学习的卫星影像立体匹配算法,算法流程包括数据集构建、立体匹配网络搭建、多级迁移学习... 详细信息

卫星影像立体匹配是大规模地球表面重建的重要步骤之一,现有研究相对较少,且存在匹配效果不佳、模型泛化能力较差等问题。本文提出了一种基于深度学习的卫星影像立体匹配算法,算法流程包括数据集构建、立体匹配网络搭建、多级迁移学习及后处理。首先将裁剪得到的核线影像对输入改进的注意力成本网络,完成特征提取、注意力成本构建、视差估计与视差优化;然后经多级迁移学习训练的网络,可适应不同数据源,预测得到视差图;最后对视差图进行自适应后处理,以消除错误匹配。使用吉林一号高分02、高分04系列卫星影像进行试验,获取的视差图精度优于1像素,表明使用本文算法可获取准确、清晰的视差估计,决定了后续高质量数字表面模型结果的生成。

关键词：卫星立体影像视差估计卷积神经网络注意力成本体迁移学习

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空间目标轨道外热流计算及辐射特性研究

中国光学（中英文） 2024年第1期17卷 187-197页

作者：郑鸿儒马岩张帅王建超曲友阳北京跟踪与通信技术研究所北京100094 长光卫星技术股份有限公司吉林长春130000

本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,基于非结构四面体网格编写了仿真程序,并对计算结果进行了对比验证。进一步地,对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流,采用带帆板的网格对有无遮挡... 详细信息

本文针对空间目标受到的太阳辐射、地球辐射、地球反照辐射,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)法,基于非结构四面体网格编写了仿真程序,并对计算结果进行了对比验证。进一步地,对太阳同步轨道卫星受到的轨道外热流,采用带帆板的网格对有无遮挡情况下各表面受到的轨道外热流进行了分析。结果显示,在对地模式下考虑遮挡后,−Y表面平均热流值降低了53.79 W/m^(2),+Y−Z侧帆板表面平均热流值降低了32.05 W/m^(2)。结合表面材料属性,分析了各表面的温度特性,并结合帆板温度的在轨遥测数据,验证了计算的准确性。最后,计算了两种模式下各方向的红外辐射强度。结果表明,不同观测模式下各表面受热流的影响不同,对地模式下各表面温度随时间变化较大,而对日模式下各表面热流较为稳定。两种模式下,太阳能帆板的温度较高,辐射强度较大,具有明显的红外特征,便于开展红外观测。

关键词：轨道外热流空间目标探测红外辐射蒙特卡洛方法

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基于GRA和MCR的西双版纳州生态安全格局构建研究

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云南大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 366-378页

作者：蒋艳玲付黎涅夏既胜刘丹莹何士俊贵州省生态气象和卫星遥感中心贵州贵阳550002 云南大学地球科学学院云南昆明650500 云南交发咨询有限公司云南昆明650100

构建基于现状的生态安全格局对维护生态安全、提高生境质量、推动可持续发展意义重大.以西双版纳傣族自治州为例,从水源涵养、土壤保持、生物多样性保护和生态敏感性4个方面选取14个指标因子,采用灰色关联分析(GRA)模型和最小累积阻力(M... 详细信息

构建基于现状的生态安全格局对维护生态安全、提高生境质量、推动可持续发展意义重大.以西双版纳傣族自治州为例,从水源涵养、土壤保持、生物多样性保护和生态敏感性4个方面选取14个指标因子,采用灰色关联分析(GRA)模型和最小累积阻力(MCR)模型划分生态安全等级,识别生态源地、廊道和节点,构建研究区生态安全格局,并提出差异化生态管控措施.结果表明:(1)研究区平均生态安全指数为0.571,处于一般安全水平.其中,安全等级面积占比为7.43%,较安全为39.23%,一般安全为13.23%,预警为23.64%,危险为16.47%;空间分布上,三县(市)生态安全水平均处于一般安全,且景洪市(0.573)>勐腊县(0.571)>勐海县(0.568),预警等级在景洪市和勐腊县的占比均超过27%.(2)研究区共识别出生态源地7934.91 km^(2);生态廊道132条,长度2188.82 km;生态节点53个.(3)研究区划分出3类生态保护分区.其中,生态保护区需保持水土、保护生物多样性;生态控制区需控制建设用地规模,提供生态产品;生产活动区需开展环境综合整治,改善人居环境.研究成果可为区域内开展生态安全保护提供依据,研究探索的基于GRA和MCR的生态安全格局研究方法可为类似研究提供参考.

关键词： GIS空间分析灰色关联法 MCR模型生态安全格局西双版纳

2002年—2022年渤黄东海浮游植物粒径等级月平均遥感数据集

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遥感学报 2024年第6期28卷 1425-1432页

作者：孙德勇环宇王胜强李正浩张海龙齐琳刘建强何宜军南京信息工程大学海洋科学学院南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 美国南佛罗里达大学海洋科学学院圣彼德斯堡33701 国家卫星海洋应用中心北京100081

浮游植物是海洋生态环境中不可或缺的一部分,其粒径等级PSC(Phytoplankton Size Class)是描述浮游植物在不同地球生物化学循环过程中重要作用的关键参量。黄海、渤海和东海整体位于中国东部,呈现半封闭特征,PSC现场测量数据集主要来自... 详细信息

浮游植物是海洋生态环境中不可或缺的一部分,其粒径等级PSC(Phytoplankton Size Class)是描述浮游植物在不同地球生物化学循环过程中重要作用的关键参量。黄海、渤海和东海整体位于中国东部,呈现半封闭特征,PSC现场测量数据集主要来自于近几年开展的航次观测实验,采样点在空间和时间上分布稀疏不均,因此需要结合高频次、覆盖范围广的遥感反演技术来填补现场实测数据的不足。本文基于MODIS/Aqua传感器在2002年8月—2022年5月期间的海表遥感反射率产品,应用Sun等(2019)构建的PSC遥感反演模型,生产PSC长时序数据集。数据集以Matlab标准格式存储,共包含238个文件,便于各软件读取(下载方式:DOI:10.17632/mjg5s9p4wp.3)。产品精度验证结果显示:卫星反演与现场测量结果较为一致(小型、微型和微微型浮游植物的平均绝对百分比误差分别为22.9%、11.4%和35.0%)。同时不同海域的空间分布对比验证发现,优化调整后的叶绿素a反演算法能提高PSC反演模型效果,使其更贴近于现场测量值。基于本数据集的PSC长时序分布统计结果显示:近岸海域主要以小型浮游植物富集,离岸水域主要以微型浮游植物为主。从典型区域的多年月平均曲线来看,以小型浮游植物为例,渤海中心和长江口区域都存在春(5月)、夏季(7月)“双峰”特征,而北黄海区域则呈现春(4月)、秋季(10月)“双峰”特征。同时南黄海和东海离岸海域的春季峰值更显著,分别位于4月和3月。本数据集有助于精细化分析理解黄海、渤海和东海浮游植物各项生理、生态功能的时空变化规律,同时又可以作为水体环境监测常规项目,值得推广使用。

关键词：卫星遥感数据集浮游植物粒径等级渤黄东海 MODIS

基于CiteSpace的地质大数据与人工智能研究热点及前沿分析

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地学前缘 2024年第4期31卷 73-86页

作者：朱彪彪曹伟虞鹏鹏张前龙郭兰萱原桂强韩枫王汉雨周永章中山大学地球环境与地球资源研究中心广东广州510275 中山大学地球科学与工程学院广东珠海519085 广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室广东珠海519085 深圳市中金岭南有色金属股份有限公司广东深圳518000

为研究地质学领域的大数据和人工智能研究现状、热点和前沿,在中国知网(CNKI)核心期刊和Web of Science(WoS)核心数据库收集了2000—2022年相关中文文献3600篇、英文文献1803篇,利用社区结构分析软件CiteSpace,从合作作者、研究国家、... 详细信息

为研究地质学领域的大数据和人工智能研究现状、热点和前沿,在中国知网(CNKI)核心期刊和Web of Science(WoS)核心数据库收集了2000—2022年相关中文文献3600篇、英文文献1803篇,利用社区结构分析软件CiteSpace,从合作作者、研究国家、研究机构、关键词聚类、关键词时空分布图谱等进行可视化分析,并统计了2021—2022年间,地质学领域国际顶级期刊(综合影响因子10以上)的文献进行前沿分析。分析结果表明,近10年内该研究领域全球累计发文量激增,以中国为代表的亚洲国家和以美国为代表的欧美国家研究为主,双方累计发文量相差不大,论文中介中心性欧美国家普遍较高。我国研究机构之间的交流合作居多,与国外的研究机构交流合作较少,国外研究机构则与之相反。该领域以应用机器学习类方法、知识图谱构建等,在地质灾害防治、地震解释、石油与天然气勘查、固体矿产资源预测等方向进行的科学研究为研究热点,以深度学习、集成学习、智能平台搭建等为手段的地球演化过程中的重大地质事件研究、全球性气候变化、极地及海洋地质研究、数字地质建模及定量分析、地震预报、地灾易发性精准评估等为研究前沿。

关键词：地质大数据人工智能知识图谱 CiteSpace 社区发现可视化

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国际空间站商业化发展研究

载人航天 2024年第1期30卷 129-134页

作者：张蕊杨哲宋国梁北京空间科技信息研究所北京100094 北京卫星制造厂有限公司北京100094

美国在建造和运营国际空间站过程中,大力发展商业载人航天,建立了较为成熟的商业模式。综述了国际空间站商业化发展背景、推进举措、实施效果。在国家层面,持续改革完善商业航天政策,美国第一至三号总统航天政策令中,要求相关政府机构... 详细信息

美国在建造和运营国际空间站过程中,大力发展商业载人航天,建立了较为成熟的商业模式。综述了国际空间站商业化发展背景、推进举措、实施效果。在国家层面,持续改革完善商业航天政策,美国第一至三号总统航天政策令中,要求相关政府机构改进对商业航天的监管,营造良好的发展环境;在管理层面,建立商业载人航天管理机制,开展商业货物运输和乘员运输,与空间科学促进中心签订协议管理空间站商业应用。国际空间站商业化相关做法取得了较好的效果,提升综合效益,同时也暴露出运输安全性、应用管理不到位相关问题,在研究国际空间站商业化发展的基础上,提出了建立健全商业化发展机制、健全完善商业应用管理体系、探索发展重点商业应用方向等方面的建议。

关键词：国际空间站商业化空间科学促进中心商业补给服务

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QX-1 GNOS M掩星数据质量分析

空间科学学报 2024年第3期44卷 585-591页

作者：刘智勇刘森王玺张水平武汉大学遥感信息工程学院武汉430072 航天东方红卫星有限公司北京100094 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 国防科技大学气象海洋学院长沙410073

QX-1 GNOS M是首台在轨实现北斗、GPS和Galileo三系统兼容的小型商业化全球导航卫星掩星探测仪. 2021年10月14日18:51 LT,气象一号(QX-1)卫星发射并入轨.自发射以来,该卫星已收集大量观测数据.基于QX-1 GNOS M的结构组成及性能,统计分析... 详细信息

QX-1 GNOS M是首台在轨实现北斗、GPS和Galileo三系统兼容的小型商业化全球导航卫星掩星探测仪. 2021年10月14日18:51 LT,气象一号(QX-1)卫星发射并入轨.自发射以来,该卫星已收集大量观测数据.基于QX-1 GNOS M的结构组成及性能,统计分析了2022年8月17日全天的掩星事件及其全球分布情况.通过将8月17日至9月3日的掩星数据与NCEP再分析模式对比,评估QX-1掩星事件的探测穿透深度和折射率精度,同时检验Galileo掩星数据的可靠性和一致性.初步分析结果表明, QX-1 GNOS M在实现三系统兼容后,掩星事件数量相较于仅使用GPS系统的情况增加了约1.5倍.这一结果进一步证明,不同全球导航卫星系统(GNSS)所提供的掩星数据在精度上具有一致性.此外研究显示,在多系统兼容的背景下, QX-1 GNOS M能够提供更为丰富和精确的气象数据.

关键词：掩星 GNOS 小型化数据质量

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梦想在三万米的高空凌空观测日全食

中国国家天文 2024年第5期18卷 14-23页

作者：徐一凡(文/图) 黄廉渝(文/图) 陈宝龙(文/图) 柳枝繁(文/图) 美国某芯片公司美国科技公司 8RAW 华盛顿大学

我们成功实现了我们的梦想,在三万米的高空中看到了日全食在蔚蓝地球上投下的月亮之影,希望有更多的人可以跟我们一样,去勇敢实现梦想!

关键词：日全食月亮地球梦想

CMA-GFS对一次强降水过程预报评估及诊断改进

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第2期63卷 46-58页

作者：王蕾陈起英徐国强胡江林中国气象局地球系统数值预报中心/中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081

2022年6月6~10日我国江淮-华南地区发生一次大范围强降水过程,造成重大洪涝灾害。强降水发生在850 hPa切变线附近,当切变线南压至华南地区时,配合西南暖湿气流,造成华南地区大暴雨降水。利用ERA5再分析数据及降水融合产品,评估了中国气... 详细信息

2022年6月6~10日我国江淮-华南地区发生一次大范围强降水过程,造成重大洪涝灾害。强降水发生在850 hPa切变线附近,当切变线南压至华南地区时,配合西南暖湿气流,造成华南地区大暴雨降水。利用ERA5再分析数据及降水融合产品,评估了中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)对此次过程的预报效果,诊断了预报偏差来源,进行了针对性敏感试验。结果表明:CMA-GFS对影响此次雨带位置和移动的南亚高压脊线移动、副高范围变化趋势以及850 hPa切变线移动预报与再分析结果一致,因此对雨带位置和移动趋势预报效果较好,但存在切变线降水偏弱,福建东部沿海、广东北部及广西中部的分散性大暴雨漏报,广东北部雨带偏北及暖区暴雨漏报问题;偏差诊断显示,CMA-GFS对切变线北侧风速预报偏弱3~8 m/s,广西、广东中北部水汽辐合偏弱2×10^(-5)~5×10^(-5)g/(m^(2)·Pa·s),导致切变线降水偏弱,南侧南风分量偏强3~5 m/s导致广东北部雨带偏北约60 km,华南沿海850 hPa急流偏弱4~6 m/s,暖区水汽输送偏少4~10 g/(cm·hPa·s),导致暖区暴雨漏报;采用美国全球预报系统(NCEP-GFS)分析场初始化明显改善了雨带位置预报,采用WSM6云微物理方案及收紧积云对流参数化方案中对流触发条件改善了切变线降水中心位置和量级预报,暖区降水量级也由小到中雨增强至中到大雨。

关键词： CMA-GFS 强降水误差诊断预报改进