基于ZigBee协议的地震开关的设计

设计了一种基于ZigBee协议的地震开关,布设于大型建筑物,实时采集地震动加速度值,若加速度峰值(PGA)或累积绝对速度(CAV)达到设定阈值时,通过无线网络发出报警指令以及控制命令,切断电源、煤气等次生灾害源。     

基于DEM数字河网提取时集水面积阈值与河源密度关系的研究

以研究区3030个流域水文数据为基础,利用数字高程模型（DEM）并运用非线性拟合法分析中小流域集水面积阈值与河源密度的相关关系,分析集水面积阈值与河源密度的幂函数关系可得,幂指数a近似为-1,拟合公式常系数k具有区域分布特征,反映了不同地区的河网发育程度,k值越大,河源密度越大,河网越密集,河网发育程度越高。对河源密度随集水面积阈值的变化趋势进行分析,发现2个具有统计意义的阈值临界点,分别为河源从坡面到沟道及从沟道到河道的集水面积分界点,在研究区内选择不同k值区间的贡曲流域、辰清河流域和藤条江流域作为样本流域,利用样本流域数字正射影像（DOM）手工提取其沟谷河网及主河道河网的图形信息和水文信息,并与分界点处阈值提取的河网作对比,将分析得出的河网密度相对误差率作为检验标准,对临界点的物理意义进行检验。     

平均误差控制下的频率域矢量数据压缩方法

矢量数据压缩对于受网络带宽限制的WebGIS有着重要意义,其可减少数据存储空间,提高网络传输与处理效率。传统的矢量数据压缩方法主要从空间关系的角度出发,根据原始矢量数据点之间的距离、角度等指标,判断如何对矢量线要素或面要素进行化简,略去冗余的端点。而本文则利用已在图像压缩领域被广泛应用的变换编码的频率域压缩技术,利用能实现能量保持的离散余弦变换和特殊的量化方法,以及无损熵编码,对矢量数据实现了能控制压缩后平均误差的有损压缩。该方法无需事先根据不同的误差限值设计量化表,且能处理指定过大平均误差限值时所出现的问题,有很强的适应能力。最后,使用C#实现了该方法,并验证了方法的可靠性,完成了方法的性能测试。实验结果表明,本文提出的矢量数据压缩方法能获得较大的压缩比,且能较好地保持原始矢量数据所具有的地理形态结构特征。     

基于实时路况的成都市医院可达性分析

以社区居民点为研究最小单元,利用高德地图获取高峰及平峰时间段的实时路况信息,计算基于实时路况的社区居民点至医院的最优路线下的通达时间,采用高斯两步移动搜寻法对医院进行可达性分析。搜寻分析了成都市五城区704个居民点在工作日6个时段内到达99所二级以上医院的可达性。结果表明:在15 min阈值内,成都市就医可达性时段差异显著,各时段可达性一般及以上的等级累积频率由高到低依次是夜晚、中午、上午、下午、早高峰、晚高峰。可达性分布不均衡,随着搜寻阈值的增大,可达性等级有向较好和一般等级靠拢的趋势。     

基于优化随机森林回归模型的土壤盐渍化反演

当前应用于土壤盐分含量（Soil Salinity Content, SSC）反演的随机森林回归（Random Forests Regression, RFR）较少关注对模型精度影响较大的反演参数子集和模型参数的同步优化。本研究选择渭-库绿洲和奇台绿洲为实验区,基于Landsat-5 TM、SRTM、MOD11A2.006遥感数据构建反演参数。首先,利用弹性网络（Elastic Net, EN）筛选出反演参数子集,然后利用遗传算法（Genetic Algorithm, GA）和贝叶斯优化算法（Bayesian Optimization Algorithm, BOA）分别优化随机森林回归（Random Forests Regression, RFR）参数,建立反演参数子集和模型参数分步优化的RFR模型（EN-GA-RFR、EN-BOA-RFR）。建立利用GA和BOA分别同步优化反演参数子集和模型参数的RFR模型（GA-RFR、BOA-RFR）。在每个实验区,对比EN-GA-RFR、EN-BOA-RFR、GA-RFR、BOA-RFR的预测精度。最后分析每个实验区各类盐渍土的空间分布,并对2个实验区的反演参数进行对比分析。结果表明：每个实验区模型预测精度由高到低的排序均为BOA-RFR>GA-RFR>EN-BOA-RFR=EN-GA-RFR,整体上BOA的优化性能均好于GA;渭-库绿洲和奇台绿洲面积占比最大的盐渍土类型分别为盐渍土和中度盐渍土;反演参数对SSC的表征能力存在空间分异性。     

GPSRTK技术在工程施工定位放样中的应用

在等级公路线路放样及测量等工作中,经常会遇到线路途径丘陵、山地、密布的林地等等复杂的地形,这时传统的全站仪、经纬仪、水准仪因为不通视或频繁的转点、搬站而影响测量工作的精度和进程。而RTK是基于载波相位观测量进行实时差分的动态定位技术,它能在施测过程中实时得到三维坐标（平面坐标及高程）,且测量精度达到厘米级,这就使得在高等级公路放样测量中的应用成为可能。     

老挝北部Sentinel-2 A/B云覆盖适宜阈值界定及其影像获取概率时空差异

光学卫星影像云覆盖时空特征评估是衡量其作为重要遥感监测数据源的前提。Sentinel-2 A/B影像因其免费获取、多光谱（红边）、更高时空分辨率等优势,已在全球不同尺度陆面植被与生态监测中受到重视。相较于Landsat等同类影像产品,有关Sentinel-2 A/B的云覆盖分析还未见报道。本文利用2016—2018年老挝北部所有5288景Sentinel-2 A/B影像（Granule/Tile）的云覆盖元数据,基于不同云覆盖阈值（0~100%）水平下的影像获取概率差异确定了影像获取概率分析的云覆盖适宜阈值,并揭示了云量特征阈值水平下的影像获取概率时空差异。主要结论如下:① Sentinel-2 A/B影像获取概率分析云覆盖适宜特征阈值为20%（即云覆盖≤20%）,该阈值水平下老挝北部Sentinel-2 A/B影像的逐月累积平均获取概率最高（约27.41%）;② 在20%云覆盖阈值水平下,老挝北部Sentinel-2 A/B影像逐月累积平均获取概率差异在时间上与旱季（11月—次年4月）雨季（5月—10月）的时间分布较为吻合。旱季获取概率约为42.91%,3月概率（50.27%）最大,4月与2月次之,时间上与刀耕火种焚烧与橡胶林落叶特征吻合;雨季相应概率约为11.81%,6月最低（约1.26%）;③ 老挝北部Sentinel-2 A/B影像逐月累积平均获取概率在空间上存在东西差异,旱季西部省域单元（如琅南塔）影像获取概率远高于东部,雨季西部地区影像获取概率则略低于东部地区。本研究既可为后续开展大区及全球Sentinel-2 A/B影像云量分析提供借鉴,也对开展联合国减少森林砍伐和退化排放（UN-REDD）计划引发的土地利用变化如刀耕火种农业演变、橡胶林扩张等遥感监测有指导意义。     

矢量地理数据密级标识方法研究

密级标识是用于标识信息产品安全等级的隐蔽信息,是信息分级管理、控制与应用的基础和前提。作为涉密地理信息产品主要组织格式的矢量地理数据,其密级标识方法的研究具有重要意义。结合矢量地理数据在遭受几何攻击时,其要素空间关系不变性特征,以及密级标识方法的不可感知性、高鲁棒性要求,本文提出一种基于距离比值调制的矢量地理数据密级标识方法,以实现矢量地理数据的分级管理与保护。其主要研究思路为：① 基于距离比值调制的方法,能够较好地应对几何攻击;② 在每个线面要素内,通过重复嵌入密级标识,有效提高算法对于编辑操作的鲁棒性;③ 运用道格拉斯-普克算法提取特征点,在此基础上进行密级标识的嵌入,能够较好地对抗压缩攻击。实验结果表明：该方法具有良好的不可感知性;同时,对嵌入密级标识后的矢量地理数据进行几何变换、数据编辑、数据压缩等攻击后,其密级标识的提取率能够达到80%以上,表明方法具有较好的鲁棒性。     

基于RTP的矢量数据流式传输研究

针对WebGIS中大规模矢量数据的网络传输问题,提出采用流式传输方式分批次向客户端传输所需数据,从而达到矢量数据在线实时应用的目的。通过研究流式传输机制,建立了适应于矢量数据流式传输的服务框架;按照流式传输的要求,对矢量数据进行分块组织,保证每个批次的要素作为独立的单元传输并在客户端处理;在传输过程中,实时传输协议实现了矢量数据流式传输机制,并参照流媒体文件“边传边播”的模式,设计了矢量数据的封包和解包算法。该方法实现了矢量数据的发送和接收,达到了多次往复传输的目标,且能通过差错控制和压缩加密等手段提高数据传输效率、保证数据传输质量和安全。实验证明,矢量数据的流式传输能降低约一半的数据传输量,有效地提高了传输效率,降低了系统响应时间。     

基于空间插值的风场模拟方法比较分析

计算流体动力学方法是目前风场空间格局模拟的主要方法之一,该方法由于受到软硬件局限,多应用于小尺度的风场模拟及分析。该方法精确程度极大地依赖于3D建模的精细程度和迭代计算模型的准确程度,与现实风场的发育过程存在明显差异。而随着物联网技术的发展,我们可通过大量的现场传感器进行风场数据的实时采集,为风场动态实时化模拟提供精确的参数。为了确定风场动态实时化模拟的最佳方法,本文以中国科学院城市环境研究所园区内32个风场传感器的月平均风速数据为研究案例,综合分析了反距离权重插值、全局多项式插值、局域多项式插值、径向基函数插值、最近邻域法插值、普通克里格插值6种空间插值方法,并采用交叉验证的方法对插值结果进行比较。结果表明,反距离权重插值在模拟的误差范围、模拟的准确度、反映极值的能力上优于其他5种方法,为1:500尺度的风场空间格局模拟提供了参考。     

一种改进的混合差分实时GPS卫星钟差估计算法及其实现

提出一种改进的混合差分算法，实现实时GPS卫星钟差估计。算法实现过程主要采用4个解算步骤，最终生成播发至用户的实时钟差产品。利用全球分布的68个测站实时数据流进行GPS卫星实时钟差解算，并对2018-01-14～01-19的实时GPS卫星钟差产品采用2种方法进行检核：1）与IGS快速钟差产品比较；2）运用实时动态PPP结果检核。结果显示，基于改进的混合差分算法，利用实时数据流实现的GPS实时卫星钟差产品具备STD为0.15 ns、RMS为0.63 ns的精度，可提供实时cm级定位服务。     

面向数据传输的地理栅格数据快速压缩方法

随着对地观测技术的高速发展,高分辨率地理栅格数据已被广泛应用于地貌、环境、水文等领域,传输与存储海量数据亟需通过数据压缩来解决有限信道容量的制约。本文分析了地理栅格数据特征,并基于数据保真性和压缩即时性原则,提出了融合转换压缩和编码压缩的地理栅格数据两阶段压缩方法,并从精度和效率2个视角构建了两阶段压缩方法的评价方法。利用不同大小的规则格网DEM数据,在集群系统上对两阶段压缩方法的数据保真性和压缩性能进行了测试。实验结果表明,本文构建的两阶段压缩方法在数值和地表形态上均有较好的精度,数据保真性高。同时,其压缩率一般在50%以上,解/压速率达到实时层次,能够显著地减少数据传输时间消耗,提高网络传输效率。两阶段压缩方法具有较好的普适性,可为高性能地学并行计算等领域提供技术支撑。     

车载激光扫描数据路坎点云提取方法

车载激光扫描系统能够快速准确地获取街道环境的点云数据,但由于扫描点云的点密度高、数据量大、空间分布不均匀、地物相互遮挡及城市街道环境复杂等特点,难以直接从原始点云数据中提取出路坎点云。本文首先通过分析路坎点云的空间分布特征和局部几何特征,构建包含相对高程、法向量方向、多尺度高程差及多尺度高程方差的点云特征向量;然后,采用SVM提取城市街道环境车载激光扫描数据中的路坎点云,并对提取结果进行聚类去噪,优化路坎点云。最后,通过Street Mapper 360系统和Lynx Mobile Mapper V100 系统采集的4份不同城市街道环境车载激光扫描数据对本文方法进行验证,其中路坎点云提取结果的完整度均超过了94.99%、准确度均超过91.88%、精度亦均达到了90.55%以上。实验结果表明,本文方法能够精确地提取复杂城市街道环境中规则或不规则的路坎点云,且具有较强的稳健性,适用于各类复杂的城市街道环境。     

BDS/GPS/GLONASS组合精密单点定位模型及性能分析

针对精密单点定位中多系统融合的问题,提出BDS/GPS/GLONASS 组合PPP的函数模型及随机模型,实现了基于扩展卡尔曼滤波的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP。利用实测数据进行静态及静态模拟动态的BDS/GPS/GLONASS 组合PPP实验,结果表明:1）静态实验中,BDS PPP平均收敛时间约为80 min,水平方向精度优于3 cm,天向精度优于6 cm;GPS PPP与多系统组合PPP定位精度相当,且收敛时间与组合PPP所应用的各系统中收敛较快的单系统PPP的收敛时间相当;2）动态实验中,BDS PPP的平均收敛时间约为105 min,水平方向精度优于7 cm,天向精度优于12 cm;多系统组合PPP的精度要优于单系统PPP,且有效缩短了收敛时间。     

东北典型林区雪深反演算法的验证与分析

积雪对自然环境和人类活动都有极其重要的影响。积雪参数（雪面积、雪深和雪水当量）反演对水文模型和气候变化研究有着实际的意义。然而,目前森林区的雪深遥感反演精度一直有待于进一步提高。东北地区是我国最大的天然林区和重要的季节性积雪区之一,本文利用FY3B卫星微波成像仪（MWRI）L1级亮温数据和L2级雪水当量数据,以及东北典型林区野外实测雪深数据,对Chang算法、NASA 96算法和FY3B雪深业务化反演算法进行了验证与分析。结果表明：在东北典型林区的雪深反演中,Chang算法和NASA 96算法反演的雪深波动都比较大,当森林覆盖度f≤0.6时,NASA 96算法表现比较好,均方根误差值在3种算法中较小,但当f >0.6时,NASA 96算法失真严重。当考虑纯森林像元（f=1）时,Chang算法低估了雪深47%。当f≤0.3时,FY3B业务化算法始终优于Chang算法。整体上,FY3B业务化算法相对稳定,具有较高的精度。     

地质灾害GPS实时监测预警系统关键技术探讨

利用GPS形变监测、一机多天线(GMS)及CORS等技术,探讨基于GDCORS的GPS监测数据的实时处理、灾害因子分析、灾害趋势分析等关键技术,用于高精度滑坡形变在线监测研究和应用。通过系统设计与集成,开展地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范站建设,为地质灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。     

Douglas-Peucker算法全自动化的多尺度空间相似关系方法

地图综合本质上是空间相似变换,研究Douglas-Peucker算法及其参数的设置,实质是研究算法的最佳距离阈值与尺度变化间的定量关系,但目前二者关系未知,导致参数设置及化简结果的选择主观性强。为此,提出以多尺度线要素空间相似关系为契合点,利用阈值参数寻优原理确定二者间定量关系,以实现基于DP算法线要素的全自动化简。结果表明：① 二次函数是描述最佳距离阈值与尺度变化间定量关系的最优函数;② 针对来源于相同地理特征区,如长江下游平原,的线要素可行,利用同一最佳距离阈值可实现基于DP算法线要素的全自动化简,且化简结果与已有成果数据吻合度较高;而来源于不同地理特征区域,如长江下游平原和江淮平原,的线要素,用同一最佳距离阈值化简是不合理。因此,应选择不同的最佳距离阈值,以实现不同地理特征区域线要素的DP算法全自动化简。     

面向智能导游的双加权图模型及其路径规划

景区游览线路是游客游览不同景点的有效选择路径。在导航系统中通常结合各景点POI(Point of Interest)和景区路网的路径规划而生成,但是,针对具有一定范围与多出入口的景点(如建筑物类景点),单一的POI坐标描述机制规划产生的游览路径,往往与智能导游应用中实际可行的最优游览路径存在明显差异。本文分析了景点大小、多出入口等特征对景区游览路径规划的影响,提出了顶点和边的权重均可动态选择的景区双加权图模型,突破了单一POI描述机制的限制。同时,讨论了景区双加权图模型的化简、构建方法,并以Dijkstra算法和Prim算法为基础,给出了其最优路径规划求解算法。实验表明,本文模型及其最优路径规划算法所得结果更为优化与合理,具有较少的游览规划距离和更为紧凑的游览过程安排。     

DEM地形描述误差(Et)计算模型研究

论文依据DEM地形描述误差（简称Et）的产生机理,在分析现有Et计算模型的基础上,研究建立了顾及DEM格网布设位置的新型Et计算模型,同时以1:5万黄土丘陵地形为例,采用对比分析法揭示了DEM高程插值模型对Et计算结果准确性的影响。实验测试表明：（1）模型能有效地解算出Et的标准差、平均值、最大值、最小值等指标,准确展示出Et的空间分布特征,有助于实现DEM地形描述质量与应用不确定性的分区评价;（2）与双线性、三次卷积、局部二次多项式等常用DEM插值模型相比,以4×4 DEM格网单元为搜索圆的完全规则样条函数插值模型所重构的DEM地表形态,能更为理想地反映Et的量值大小和空间分布。