基于大数据的无人机云交换平台统计分析技术研究

随着无人机在各行业应用的迅速普及和大规模应用,民航局监管的无人机数量和无人机运行数据呈现海量增长,在给政府和行业监管带来便利的同时,也给传统的数据分析方法带来了极大的挑战。本文阐述了民航局无人机云交换平台的运行大数据的现状,分析了传统无人机运行数据统计分析存在的技术瓶颈,提出了基于大数据进行无人机运行数据统计分析方法,建立了无人机云数据交换平台大数据统计和分析系统的设计框架,并概述了如何基于Apache Spark和Cassandra数据库的大数据分析方法将无人机云交换平台生产的海量数据快速处理、存储、统计和分析的研究思路和方法,以及实现各类无人机运行特征分析的情况。目前基于本文的研究成果不仅可以满足行业主管部门对无人机运行数据统计的需求,还对掌握和了解中国无人机运行特征,探索更合适的无人机管理措施和健全无人机监管体制机制,有非常重要的意义。     

北斗三号新信号中长基线RTK定位研究

针对北斗三号MEO卫星和IGSO卫星新增加的B1C和B2a信号中长基线RTK定位精度仍未确定的问题,利用4组中长基线实测数据对BDS-3新信号、BDS-3的B1I、B3I信号和GPS的 L1、L2信号进行数据质量分析和中长基线双频RTK定位研究。结果表明,在数据质量方面,BDS-3的可视卫星数和PDOP值优于GPS,BDS-3新信号的信噪比和多路径误差与BDS-3的B1I、B3I信号和GPS的L1、L2信号相当;在中长基线RTK定位方面,BDS-3新信号B1C+B2a组合的模糊度首次固定时间优于BDS-3的B1I+B3I组合,BDS-3新信号B1C+B2a组合的定位精度略优于BDS-3的B1I+B3I组合和GPS的L1+L2组合,可为用户提供cm级定位精度。     

2000国家大地坐标系数据处理的若干技术研究

2000国家大地坐标系(CGCS2000)成果的获取技术涉及国际地球参考框架(ITRF)、参考历元、卫星星历及站点速度场等归算问题.介绍了不同参考框架的转换模型和参数,讨论了获取CGCS2000成果的数据处理方法,利用实测观测数据分析了IERS发布的不同ITRF参考框架和不同国际机构发布的各种不同类型的星历对基线结果的影响,以及直接平差与采用框架转换方法求得CGCS2000坐标成果的差异.结果表明:IGS发布的星历精度要高于其他机构发布的精密星历;不同参考框架的精密星历对基线长度在4000km以内的基线影响小于1.3mm,一般在控制网基线解算时可不考虑卫星星历参考框架的影响;在获取CGCS2000成果时,可不考虑星历的类型、参考框架及历元问题;非ITRF97、2000.0成果可采用框架转换公式及转换参数进行成果归算得到CGCS2000成果.     

GIS空间分析技术在地理数据处理中的应用研究

地理空间数据GIS的处理中,空间分析是其分析、模拟、预测和调控过程的基础理论和技术。空间分析大量时空模型的建立与应用是地学分析区域性或全球性地理问题的重要手段,是新的挑战和机遇。作者从空间分析的定义及空间分析的应用研究出发,认为现代地理学的应用离不开空间分析的支撑;另外空间分析日趋成为自然地理学深化研究、应用的重要技术途径。地学数据GIS的分析处理,须与有空间特征的时空模型、数据挖掘、可视化技术整合,以及关注多维信息空间要素关联性的多元应用。     

基于谱系聚类的全球各国新冠疫情时间序列特征分析

COVID-19暴发以来,世界各国疫情呈现出不同的时序特点,研究不同国家疫情发展模式的特点,揭示其背后的主导因素,可为未来防控策略提供参考.为了揭示不同国家疫情时间序列之间的异同,本文提取了主要疫情国家每日新增病例时间序列的标准差、Hurst指数、治愈率、增长时长、平均增长率、防控效率进行谱系聚类,并从经济、医疗、人文...     

多边形统计数据空间分析的不确定性研究——以北京市海淀区人口普查数据为例

普查数据是地理学空间分析的重要数据源。由于受到数据与计算机处理能力的限制,以往的研究对普查数据空间分析的不确定性未给予足够重视,也未形成成熟的研究方法。在建筑物单元的人口普查数据支持下,本文基于多边形统计数据的可塑面积单元问题(Modifiable areal unit problem,MAUP)特征,设计了一种该类数据空间分析不确定性的研究方法,采用不同的尺度(Scale)及分区(Zoning)系统对多边形的统计数据空间分析的准确性进行了分析。实验引入尺度与形态指数,利用可视化分析和数据拟合的研究方法,对尺度及分区对空间分析结果的影响模式进行了模拟。研究结果表明:(1)以统计小区的空间分析,其结果受统计小区空间形态的影响较大,不确定性强,不能充分反映统计数据本身的空间特征;(2)规则格网能较好地保持原始统计数据的空间分布特征,但仍然受尺度及分区影响;(3)规则格网的空间分析结果及其准确性与尺度有较好的拟合关系,不同尺度下的分析结果不确定性是原始数据不同尺度特征的体现;(4)分区效应受空间分析方法的计算尺度影响,两者共同对空间分析结果产生影响。对于固定尺度的规则格网,其邻接多边形数目是分析结果不确定的主要原因。本文研究结果表明,在多边形统计数据空间分析时,应该对其使用规则格网重新聚合,并根据实际应用的需求选择多尺度分析方法,以达到实际应用目的。     

基于模糊集的数量属性关联规则方法的研究

根据模糊集原理,提出了一种数量型数据挖掘关联规则的方法,并通过试验证明了算法的合理性.     

基于行为分析的钓鱼页面检测技术研究

针对通过黑白名单匹配的检测方法检测钓鱼页面准确率低的特点,提出基于钓鱼者行为的图状链接结构特征,对钓鱼页面进行分析,引入数据挖掘的频繁子图挖掘算法,对数据库中积累的数万个钓鱼页面进行子图模式挖掘,提取钓鱼页面的共同子图结构特征,检测网络钓鱼行为。实验结果发现,在加入了子图特征的钓鱼页面检测方法中,检出率能达到80%.因此,基于行为的钓鱼页面检测提高了钓鱼页面检测的能力,并且挖掘出的子图模式为钓鱼者的行为提供了依据。     

基于对象流的地缘环境时空分析模型

地缘环境时空分析是对地缘体、地缘关系及地缘结构进行的解析、评价和预测,是把握地缘环境空间特征、关联关系演化规律的重要途径。本文采用文献研究、类比归纳、建模研究等方法,提出地缘环境对象是地理信息世界中对现实地缘环境实体抽象后的数字化表达,地缘环境对象流是对象间物质、信息和能量数据交互过程的总称,与地缘关系间存在映射关系,对地缘环境态势和演化过程具有关键作用。在对地缘环境对象流相关概念和内涵解析的基础上,探讨了地缘环境对象流的数据表达与组织方法,构建了地缘环境分析模型,模型从地缘环境系统构成出发,将地缘环境对象流的分析逻辑和数据模型结合,分别建立地缘环境对象流分析原理的逻辑表达及地缘环境对象化数据组织体系,在数据支持下利用数据分析算法来确定地缘环境对象与地缘关系间的映射函数,实现面向应用场景和具体问题的地缘环境分析。本文对地缘环境分析模型进行了验证,以“印太地区”地缘经济环境分析为例,基于2009—2018年该区域经济水平排位前10的国家经济数据,进行了地缘经济实体特征的抽象、贸易对象流的数据表达与组织、数据分析及地缘关系测度,分析了贸易流的时空变化过程、地缘影响力以及地缘关系群组等,验证...     

基于室内定位数据的群体时空行为可视化分析

室内定位数据记录了用户在室内空间活动的时空轨迹,是研究人群室内行为的重要信息源。室内数据时空耦合、分布复杂,可视化分析可以更好地揭示其规律。然而,与室外数据不同,室内数据具有时空粒度细、定位精度高等特点,与POI之间的空间关系更为明确,其轨迹受到室内设施和空间的制约,出现高维和不规则的特征,而这给室内行为研究提供依据的同时,又给可视化分析带来一定的挑战。现有的可视化方法主要应用于室外定位数据,关注轨迹自身的活动轨迹分析,往往忽略了所经过POI语义信息表达。针对这一问题,首先分析室内空间结构与定位数据的特征,阐述室内空间可视化分析的特殊性;在此基础上,面向室内人群的时空分布、移动模式及相关POI之间的对比、关联分析的需求,细化可视化分析的内容,明确可视化分析与展示的对象,并设计数据结构;从数据结构、可视化方法、展示图件及用户交互4个层次构建时空行为可视化分析模型;基于上述方法,采用WebGIS和WebGL技术综合设计和实现了面向商场定位的商场客流分析系统;最后,通过某一大型商场的用户定位数据进行可视化分析,从而验证了研究成果的正确性和有效性。     

基于ICA的稀疏编码算法在图像处理中的应用

针对独立分量分析基于数据间的高阶统计特性,并能有效揭示图像的本质特征的优势,分析了自然图像基于ICA的稀疏编码的实质,主要从图像压缩和图像去噪两个方面讨论了稀疏编码算法在图像处理中的应用。仿真实验结果表明,稀疏编码算法能够有效提取自然图像的特征基向量,利用特征系数的稀疏性,可以有效实现自然图像的压缩;结合软门限算子对噪声图像的特征系数进行处理,能有效减小自然图像中的高斯噪声的影响。     

基于遥感资料的陕北黄土高原植被覆盖率时空特征分析

选取黄土高原的典型区域--陕北作为监测区域,以MODIS和TM资料作为主要数据源,从可业务化的角度采用植被指数法进行了植被覆盖率的遥感反演,对4种生态气候区植被覆盖率季相变化特征进行了分析,并对陕北生态环境治理前后植被覆盖率的变化进行了对比,结果表明:生态治理后陕北黄土高原的植被覆盖率绝大多数地区都是正增长,各生态气候区植被覆盖状况都有了不同程度的改善,生态治理效果最明显的区域在陕北南部.     

基于微博大数据的北京市流动人口情绪与职住分布的关系研究

流动人口的职住情绪能够反映其工作与生活状态。本研究首先基于2017年北京市微博大数据,利用jieba分词结合人工筛选得到流动人口发布的微博文本;其次,对Roberta-wwm-ext-large模型进行迁移学习识别北京全人群与流动人口的微博情绪;然后,结合POI数据与微博发布时间得到流动人口的职住分布;最后,基于微博情绪与职住分布得到流动人口的职住情绪,利用Getis-Ord Gi*挖掘职住情绪的空间聚集模式,采用地理探测器分析影响职住情绪热点分布的因素。实验表明,北京流动人口情绪均值（0.56）稍低于北京全人群（0.57）（P<0.01）,但整体表现为积极;从空间分布来看,流动人口在东、西城区情绪均衡,西北部科技创新区情绪相对于流动人口情绪均值较为低落,而东南部中心商务区、文化交流区及国际化社区情绪较高涨;从情绪与职住的关系来看,流动人口的工作情绪与从事的工作类型有关（q=0.03,P<0.05）,高新技术产业园、工业园、物流产业园的流动人口从业人员的工作情绪相对于流动人口工作情绪均值较为消极,健康产业园、文化创意产业园、农业园的流动人口从业人员的工作情绪较积极;流动人口的居住情绪与居住环境有关（q=0.06,P<0.1）,居住在远郊区的流动人口情绪相对于流动人口居住情绪均值较为消极,居住在近郊高密度的流动人口情绪较为积极。因此,相关部门应重点关注从事高新技术产业、工业、物流产业的流动人口以及居住在远郊区的流动人口。     

一种新的基于模糊分析观测信息的局地化方法

地球表层系统是一个极其复杂的巨系统,为了更精确地表达地球表层系统各种过程的动态演进,解决数据同化系统观测误差的估计与处理已经成为地球科学领域备受关注的问题之一。在地球科学系统数值模拟中,一般采用集合数据同化来探讨地学变量预报时的各种误差。集合类卡尔曼滤波通常会由于集合数过小而带来欠采样、协方差低估、滤波发散和远距离虚假相关等问题。针对背景误差协方差被低估问题,局地分析方法（Local Analysis, LA）在一定程度上能起到抑制作用,但无法彻底解决背景误差协方差的虚假相关问题。因此,本文在集合卡尔曼滤波的算法框架下提出了一种与模糊逻辑控制算法相耦合的局地化分析方法（Fuzzy Analysis, FA）。在强非线性Lorenz-96模型中,对不同模型误差下的LA和FA方法进行了性能优劣方面的探讨,并比较分析了2种方法在集合数、观测数和观测位置、放大因子以及强迫参数变化时的同化性能。实验采用均方根误差作为算法评判依据,同时用功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）更直接地对2种算法性能优劣作出了评价。结果表明：在完美模型下,FA相对于LA降低了17.5%的均方根误差（Root Mean Square Error, RMSE）;随着模型误差增大,RMSE减小的百分比和减小幅度都在降低;在严重模型误差下,FA降低了8.6%的RMSE。总体而言,新算法FA的有效性和鲁棒性都得到了验证,并且在EnKF同化基础下有效改进了传统的局地化分析方案,优化了观测误差处理,为今后的数据同化研究提供了一个较为全面的观测误差研究平台。     

基于深度学习的滑坡灾害易发性分析

滑坡灾害成因机理复杂、影响因素众多,深度学习作为当前人工智能领域的热点,能够更好地模拟滑坡灾害的形成并准确预测潜在的斜坡。为了挖掘深度学习在滑坡易发性的应用潜能,本文构建了一维、二维和三维的滑坡数据表达形式,并提出3种基于卷积神经网络模型（Convolutional Neural Networks, CNN）的滑坡易发性分析处理框架：基于CNN分类器、基于CNN与逻辑回归的融合和基于CNN集成,最后以江西省铅山县为研究对象进行验证,结果表明：所有基于CNN的易发性模型都能够获得准确且可靠的滑坡易发性分析结果。其中,基于二维数据的CNN模型在所有单分类器中预测精度最高,为78.95%。此外,二维CNN特征提取能够显著提升逻辑回归的预测精度,其准确率提升7.9%。最后,异质集成策略能够大幅度提升基于CNN分类器的滑坡预测精度,其准确率提升4.35%~8.78%。     

惠斯通电桥教学电路的分析

在惠斯通电桥原理电路的基础上，讨论了教学实验中自组电桥测量电路的仪器选择，举例分析了自组电桥测量电路的使用和测量结果，指出不同自组电桥测量电路在教学应用中的优点，为实验教学中突出教学重点而选择电路提供参考。     

黄土高原地区公路路基土性参数统计分析

选取黄土高原地区公路路基黄土的物理力学参数为研究对象,采用统计分析的方法,分析了黄土物理力学参数在太原—潼关、靖边—铜川和兰州—西安公路一线的变化,得出了粒度组成自西北向东南逐渐变细,ω、ρd、Ipc、逐渐增大;e、a、sδ、φ逐渐减小的变化规律;对黄土的物理力学参数进行了统计,得出了各区路基土性参数的统计表,从而为黄土高原地区的公路建设提供了最基本的科学依据。     

一种适合于科学数据的聚类算法

聚类是科学数据挖掘中的核心问题.在已提出的聚类算法中大都是基于＂距离＂的概念,这类算法的缺点在于处理数据量大和维数高的科学数据时不够有效,因此提出迭代网格算法.这个算法与基于距离的损法有根本不同,它抛弃了距离的概念,而采取一种新的思路.它不仅能够自动发现包含有趣知识的子空间,并将里面存在的所有聚类挖掘出来;而且它能很好的处理维数高和数据量大的科学数据.     

基于边云协同的AR空间分析计算框架

地理数据的增强现实（AR）技术,是地理信息可视化的重要发展方向之一。受限于头戴式AR设备有限的计算能力,已有的地理信息AR研究多集中于地理信息的可视化,并未提供复杂的空间分析计算功能。本文提出了一套基于边缘计算与云计算协同的AR空间分析计算框架。AR端完成空间数据的可视化、人机交互、数据预处理等;云端则完成复杂的空间分析计算任务以及空间数据的持久化存储;边云二元存储方法和三维可视化模型-三维地理模型间的坐标转换模块完成AR端和云端间的高效链接;从而达到高效率的、端对端的协同计算。基于该框架,本文利用头戴式AR设备Hololens,并基于武汉市的建筑物三维数据和天空可视因子算法,实现了在AR可视化的同时进行复杂的空间计算。结果表明,在保证空间分析计算效率和精度的同时,Hololens性能表现稳定,三维空间可视化的体验良好（FPS约35）,证明了边云协同框架下的AR在空间分析计算具有广阔前景。     

基于CORS的高程参考框架的动态监测与维护

通过InSAR技术对山东省地表形变监测发现,黄三角、鲁西南等地区地表沉降明显,这些地球形变的发生,使测绘基准成果的可靠性变差,严重影响了测绘基准的应用服务。高程参考框架本身也是动态的,开展高程参考框架的动态监测与维护是必要的。通过对CORS站网2015—2019年的连续观测成果进行精细处理,2019年开展对CORS站、B级和C级点、水准点进行二等水准观测,通过2015年、2019年两期水准成果检核CORS站点正常高值,探索出一种基于CORS实现对大地高程参考框架的动态监测与维护的新方法,通过研究还发现,大多数水准点发生了沉降,少数水准点发生了抬升,CORS和水准的数据成果也验证了InSAR对地表形变的监测结果。