耦合知识图谱和深度学习的新一代遥感影像解译范式

在遥感大数据时代,遥感影像智能解译是挖掘遥感大数据价值并推动若干重大应用的关键技术,如何将知识推理和数据学习两类解译方法有机联合已成为遥感大数据智能处理的重要研究趋势。由此提出了面向遥感影像解译的遥感领域知识图谱构建与进化方法,建立了顾及遥感成像机理和地理学知识的遥感领域知识图谱。在遥感领域知识图谱支撑下,以零样本遥感影像场景分类、可解释遥感影像语义分割以及大幅面遥感影像场景图生成3个典型的遥感影像解译任务为例,研究了耦合知识图谱和深度学习的新一代遥感影像解译范式。在零样本遥感影像场景分类实验中,所提方法在不同的可见类/不可见类比例和不同的语义表示下,都明显优于其他方法;在可解释遥感影像语义分割实验中,知识推理与深度学习的联合方法取得了最好的分类结果;在大幅面遥感影像场景图生成实验中,知识图谱引导的方法精度明显高于基准的频率统计方法。遥感知识图谱推理与深度数据学习的融合可以有效提升遥感影像的解译性能。     

多源异构数据的大规模地理知识图谱构建

虚拟地理环境作为新一代的地理语言,需要通过对多源异构时空数据的分析与挖掘,构建虚拟地理环境知识工程,实现“数据—信息—知识—智慧”的转化,促进智能虚拟地理环境系统中地理知识的快速转换和融合,从而为虚拟地理环境中地理信息的智能化处理、地理知识的智慧化服务提供支撑。知识图谱是人工智能与虚拟地理环境知识工程相结合的桥梁。本文系统评述了知识图谱、地理知识图谱的研究现状,提出了地理知识图谱的构建流程,重点研究了地理知识图谱构建的关键技术,讨论和阐述了地理知识图谱的应用方向。本文的研究将有助于实现地理信息的知识化,提高虚拟地理环境系统的智能化服务水平。     

一种结合地理知识的遥感影像目标实体关联方法北大核心CSCD

遥感影像目标识别技术已广泛应用于目标动态监测与定位等领域。但影像目标识别的结果缺乏与目标属性信息的链接,导致分析人员只能依据影像特征进行分析,难以进行更复杂的目标数据关联分析与挖掘。针对遥感影像目标识别语义属性信息缺失的问题,本文利用知识图谱相关技术将影像判别的目标信息与知识语义网链接。首先,提出了一种遥感影像目标知识图谱构建框架;其次,针对遥感影像目标不同的数据类型,构建遥感影像目标知识抽取模型,提出了基于相似度目标实体识别和预定义模式的关系抽取方法;然后,基于多特征Logistic模型的影像目标实体链接方法,实现了遥感影像目标实体与百科知识库的知识关联;最后,针对预定试验区域进行试验,验证了本文方法的可行性。     

遥感信息图谱支持的土地覆盖自动分类

遥感数据的海量堆积与应用信息的匮乏日益凸显信息认知提取的重要性,在地学信息图谱方法论的指导下,同时参考视觉认知流程,提出了遥感信息图谱认知方法用于遥感数据的自动解译。在地理信息系统的统一框架下逐步挖掘多源遥感数据的"图"、"谱"特征并进行图谱耦合分析,通过多尺度分割、特征分析、监督学习等关键步骤完成"察觉—分辨—确认"的地学认知流程,初步满足自动化和智能化应用需求。在土地覆盖信息自动解译应用中建立了基于"图谱"先验知识的管理与运用机制以实现自动化,采用机器学习算法提升智能化程度,并以自适应迭代控制模型使结果精度向最优逼近。选取了珠江三角洲的试验区域进行了基于ALOS多光谱影像的土地覆盖自动分类,结果符合预期,说明了本文方法的可行性。     

基于时空知识图谱的古城叙事地图设计与实现

作为人类文明的见证,古城文化遗产让文明记忆更加鲜活,城市生活环境得以延续。叙事地图结合了地图学及叙事学对于空间信息、时间信息的表达优势,不仅是近年来地图学的新兴方向,也为古城文化遗产展现提供了新型空间叙事载体。论文针对古城叙事地图表达需求,从地理学时空视角出发,研究了古城叙事地图的组成要素及其结构与关系,构建了古城叙事地图知识图谱。在此基础上,以清江浦古城为例,设计了古城叙事地图的架构,基于清江浦遥感影像、照片、史志等多源资料,利用倾斜摄影测量与三维实景建模技术构建了古城典型景观建筑模型,设计与实现了多尺度、多载体的古城叙事地图。本研究提出的基于时空知识图谱叙事地图设计思路、基于遥感影像等多源资料的古城景观模型构建技术以及多尺度、多载体的古城文化遗产景观复现方法为古城历史文化遗产研究提供了参考。     

面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法研究

大数据为滑坡研究带来了新机遇,但由于数据类型复杂、语义关系多样、共享机制不明等问题,对滑坡数据深层挖掘仍然有限,在滑坡研究中大数据优势较难发挥。提出一种面向工程地质领域的滑坡知识图谱构建方法,抽取、融合、结构化多源异构滑坡知识,实现对滑坡知识大数据的询查、关联和推理。采用自顶向下和自底向上结合方法,划分滑坡概念和本体,形成以滑坡野外调查、滑坡评价、滑坡类型、滑坡地貌特征、滑坡形态特征、滑坡致灾信息、滑坡活动状态、滑坡成因机制、滑坡稳定性分析方法、滑坡防治措施10大类知识为基础的滑坡知识体系,建立了包括概念层、属性层、关系层、规则层、实例层的知识图谱模式层;从广阔数据源抽取滑坡知识信息、建立语义网络,对冗余知识进行融合,构建了知识图谱数据层;利用Neo4j平台存储滑坡知识,实现了知识可视化与检索,为滑坡机理研究与防灾减灾提供新思路、新方法。所提的滑坡知识图谱构建方法可拓展到其他类型灾害知识图谱研究,并与其他学科领域产生联系,促进学科深度交叉与融合。     

一种面向地图认知的城市道路知识图谱构建方法

城市道路网是由城市内各种道路组成的相互联络、交织成网状,且为城市提供空间通道的道路系统。随着我国经济及3S技术的发展,城市道路里程呈几何式增长,“数据爆炸,知识匮乏”的情况愈加突出。知识图谱作为一种使用语义网将概念、实体及两者进行形式化表达的一种知识系统,可实现“数据-知识”的转化。但目前地理领域内的知识图谱普遍存在缺失空间关系描述的问题,因此将知识图谱和地理数据的空间特征相结合,构建成基于城市道路数据的知识图谱。文中介绍地理知识图谱的概念、内涵及现状,分析城市道路知识图谱中空间关系的重要性,讨论构建道路知识图谱的关键技术,最后阐述该知识图谱的应用方向。本研究在地理信息领域有一定的通用性,可为推动的地理知识服务智能化的发展提供理论支撑。     

面向地震应急调查的遥感应用现状及趋势分析

地震是一种会造成人类生命财产重大损失的突发性自然灾害,震后第一时间启动应急响应并开展灾情的快速评估能有效地减轻地震灾害带来的破坏。空间对地观测技术为宏观性的地震应急与调查工作提供了便捷、经济的途径,随着空间对地观测技术与数据处理技术的不断发展,各国学者对遥感应急调查开展了大量深入的研究工作,相关研究成果已广泛地应用于地震应急的实际工作中。但是,遥感数据类型与处理技术的多样化也带来了应急信息的散乱,导致遥感快速应急响应系统性不强,使得应急服务不持续,一定程度上限制了遥感技术的效能;为此,针对现阶段遥感技术在地震应急调查中的应用情况,在总结地震应急调查常用遥感技术手段的基础上,分析了遥感快速应急响应面临的技术挑战,重点梳理了地震应急不同阶段对遥感数据及应急专题产品产出类型与时效性的现实需求,结合震后灾区影像数据的情况,系统地分析了光学、雷达、激光雷达遥感技术在地震应急调查应用中的技术现状与存在的问题。在实际地震应用案例分析的基础,总结剖析遥感应急工作存在的问题,并重点从海量数据快速处理、震害信息智能化提取、多源数据协同分析3个技术层面论述了遥感地震应急面临的核心困难,基于此,结合在轨数据实时、海量数据快速处理就灾情智能化识别的多技术联合、多源数据协同分析、发展敏捷卫星等几个方面论述了未来遥感技术在防震减灾中的发展趋势,以期推动遥感监测手段提供动态、实时、持续的空间信息应急服务能力,提高地震应急工作的快速响应、精细化与业务化应用能力。本文的研究可以为多源遥感技术在地震应急调查中的科研及业务应用提供很好的参考,更高效的发挥遥感技术在防震减灾工作中的应用能力与水平。     

多传感器影像建模的海洋遥感数据管理应用

针对海洋遥感数据多源、异构特点显著、采用传统文件型或关系型数据库难以有效集成管理的问题,该文提出了面向海量多源影像数据集成管理的多传感器影像建模技术。在系统分析各类数据存储、组织结构的基础上,分别构建元数据模型和数据模型;数据模型由惟一标识ID、元数据信息、快视图、空间特征和影像数据实体构成,并由ID进行关联;提出了元数据的自动提取与匹配方法,实现了多源遥感影像数据元数据和快视图的自动提取,以及元数据与数据文件、空间特征和快视图的自动匹配,构成了海量多源遥感影像数据统一入库和集成管理的基础。该文提出的方法在我国海洋部门遥感影像数据管理系统中得到了成功应用,有助于提升现有海洋遥感影像数据集成管理和信息化的服务能力。     

基础地理知识服务的基本问题与研究方向

基础地理数据具有空间载体和知识存量两大作用。以往人们主要关注其空间载体作用,研发和提供了丰富多样的基础地理数据服务与信息服务,但对其知识存量挖掘不够,提供的地理空间知识服务极少。近年来,“数据海量,信息爆炸,知识难求”现象愈加突出,从地理数据信息服务走向知识服务势在必行,已成为测绘科技转型升级的一项重要任务。借鉴知识图谱的最新研究进展,讨论了基础地理数据、信息和知识的基本内涵,提出了以结构化和关联化为重要特征的基础地理知识服务总体思路,分析了由此带来的4方面问题;继而从领域知识体系构建、关键技术、应用服务3个方面讨论了基础地理知识服务的研究方向与重点;以GlobeLand30知识服务为例,介绍了初步研究进展。     

知识图谱驱动下的多源遥感滑坡隐患识别

遥感技术在地质灾害防治领域发挥着重要作用,随着航天航空技术的发展,更多的遥感数据可被获得并有效地运用于地质灾害体的识别,尤其在滑坡隐患识别中广为应用。综合利用InSAR和光学遥感数据开展地质灾害隐患识别是近期研究的热点。传统识别过程完全依靠解译人员的工作经验,其主观性较强,无固定的识别逻辑遵循。本文基于SBAS-InSAR与光学卫星影像,通过分析滑坡隐患识别过程,构建滑坡识别知识图谱和识别提取矩阵模型。在知识图谱逻辑驱动下对“光学遥感+InSAR”组合识别的滑坡隐患进行区域空间特征分析,为滑坡广域识别提供了具有半定量化提取指标意义的参考执行方案,实现了滑坡隐患识别从完全主观到半定量化的识别过程。试验表明,本文方法可为相关研究和工程实际应用提供借鉴,具有一定的应用价值。     

遥感大数据自动分析与数据挖掘

成像方式的多样化以及遥感数据获取能力的增强,导致遥感数据的多元化和海量化,这意味着遥感大数据时代已经来临.然而,现有的遥感影像分析和海量数据处理技术难以满足当前遥感大数据应用的要求.发展适用于遥感大数据的自动分析和信息挖掘理论与技术,是目前国际遥感科学技术的前沿领域之一.本文围绕遥感大数据自动分析和数据挖掘等关键问题,深入调查和分析了国内外的研究现状和进展,指出了在遥感大数据自动分析和数据挖掘的科学难题和未来发展方向.     

高精地图的知识图谱表达

高精地图是自动驾驶的“传感器”,为自动驾驶提供必要的先验数据以及相应的超视距感知、校验定位、动态规划和决策控制。然而,高精地图数据供给与自动驾驶知识需求仍存在鸿沟,包括数据量大导致查询困难、数据关联弱导致语义理解和智能决策困难。知识图谱是将知识以图的结构表达出来,以描述实体及其关系,涉及实体抽取和关系抽取。为此,在高精地图数据基础上,引入知识图谱,提出高精地图知识图谱的构建方法,以架起地图数据供给与驾驶知识需求之间的桥梁,支撑高精地图数据到自动驾驶知识的转化。构建的知识图谱实例,一方面将高精地图海量数据采用图进行了二次表达,建立了类似于索引的结构;另一方面显式表达了面向自动驾驶需求的语义关系。实验结果表明,知识图谱能为高精地图的语义查询、知识推理和局部决策规划提供基础。所提出的方法能实现高精地图先验数据的语义结构化,推进高精地图由数据到信息到知识的跨越,为自动驾驶的落地贡献先验知识。     

大数据环境下遥感图谱应用方法研究——以作物干旱监测为例

正国内外基于多源遥感影像的农业干旱监测研究,就遥感实际应用而言还存在较大发展空间,面临数据量大、多源异构、预处理复杂等问题。本文针对监测对象众多、离散、非均匀分布等特性,实现了海量遥感数据地高效存储管理;并探讨了遥感图谱高效重组、清洗、组织方法及满足实时性要求的遥感数据自动化预处理方法;最后设     

多源遥感影像管理与分发集成研究

从业务现状和功能需求着手,对多源遥感影像管理与分发服务系统的设计进行分析,着重探讨了基于插件式框架的遥感影像信息采集技术、基于建模技术的多源遥感影像管理方法、基于多线程技术的海量影像快速查询方法以及基于订单的内外网一体化数据分发模式。并依托系统建设案例,实现对多源遥感影像的科学管理和高效分发的集成,验证了研究成果的可靠性和实用性。     

利用知识图谱的国土资源数据管理与检索研究

针对国土资源不同数据产品间难以进行有效管理与快速应用的问题,研究利用图数据库对GlobaLand30、FROM-GLC10_2017、GLC_FCS30_2020等公开土地覆盖数据集进行语义层面的结构化存储,建立中国国土资源知识图谱。构建以行政区划为单位进行土地覆盖数据产品管理、知识提取以及数据获取与更新的新型应用框架,利用基于图的异常数据检索算法探究不同产品间的一致性,提出了一种基于知识图谱的感兴趣图节点快速检索算法。通过引入知识图谱,形成了具有447 817个节点、447 816条关系,且可动态更新的中国国土资源知识图谱,并发现了在覆盖全国的2 875个行政单元中有92个区域单元的产品数据一致性不足60%,区域产品精度可能存在较大误差。充分利用了多源土地覆盖数据产品间的信息,缩短了数据预处理的时间,为中国国土资源的知识化管理与应用提供了新思路。     

海量影像数据管理与服务系统建设研究

针对传统海量遥感影像数据管理和共享面临的问题,以镶嵌数据集的影像管理模式为基础,提出了一套海量遥感影像管理平台建设方案,设计了多源海量遥感影像存储、管理、查询以及利用服务,实现了多源海量遥感影像管理与分发。     

多源海量统计遥感数据集成管理技术研究

统计遥感业务是国家统计局基于统计业务对空间信息的发展和应用需求,将GIS、Rs和GPS空间信息技术全面应用于统计数据的获取、管理与分析中,从而提高统计效率和统计科技含量,构建新型国家统计业务体系。统计遥感业务数据具有多源、海量的特点,实现统计遥感数据的集成与管理是新型统计遥感业务成功运转的基础。针对统计遥感业务及数据应用需求,通过对各类空间数据集成与管理技术进行研究,提出在建立统计遥感空间数据库基础上,将影像以县级为单位进行拼接、然后压缩存储到统计遥感空间数据库,同时结合影像编目技术实现海量遥感影像的管理;提出将元数据管理和数据转换、数据直接访问以及数据互操作方式,实现多源统计遥感数据的集成与管理。通过多种方式,从应用层面较好地解决了海量、多源统计遥感数据的集成与管理,提升了统计遥感数据的应用范围。     

面向地震灾害防治的知识图谱构建方法研究

针对现有防震减灾信息服务系统的易用性和可操作性不强,相关信息服务产品难以推广与应用的问题,该文提出一种面向地震灾害防治的知识图谱构建方法.运用知识构建理论,梳理防震减灾策略与地震理论、基础信息、功能服务等地震防治实体间复杂的语义关系,抽取各类地震灾害信息并建立语义网络,构建以防震减灾为核心的地震灾害防治知识图谱,并对知识图谱进行可视化表达.实验结果表明,本文所提出的知识图谱构建方法能够直观的展示地震防治信息间语义关联,实现不同类型信息的综合联动,提高了防震减灾信息服务的智能化水平.     

省级多源遥感影像数据库管理系统建设研究

针对目前省级自然资源部门遥感影像数据存储应用手段单一、生产管理手段和方法比较落后等问题,本文研究运用空间数据库、地理信息系统、大数据存储技术等技术手段,构建影像数据库管理系统支撑海量、多源、多版本的影像数据管理和数据统计分析与分发服务。