摘要：在中国自然资源部水资源调查与确权登记的职能需求之下,面向中国“十四五”及二零三五年远景卫星发展规划,亟需厘清水资源属性卫星遥感监测国内外发展现状,并进一步剖析中国卫星地表水资源监测能力。本文在对国内外多种类型卫星(包括光学、激光、雷达、重力、GNSS-R等)水资源监测能力及属性反演前沿技术(以地表固液态水的范围、水位、体积变化等为主)进行总结分析的基础上,针对中国地表水资源卫星遥感监测的现状和不足,从观测体系、技术体系、产品体系和服务体系4个方面提出未来卫星遥感地表水资源监测规划设计建议。

摘要：为提取空间特征更细节和语义信息更全面的道路信息,提高道路信息提取的推理速度,在端到端的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)基础上,提出一种结合空间注意力机制、全局信息感知和特征融合模块的道路提取模型.首先利用空间注意力机制和全局信息感知模块获取道路特征的上下文信息,提高浅层特征的空间信息表达能力;然后构建顾及通道和语义信息的特征融合模块,消除基于端到端的CNN中浅层和深层特征之间的语义差距,完成跨层特征的有效融合;最后使用多层次知识蒸馏学习策略,减少并降低所提模型的网络参数和计算复杂度,快速、准确地获取遥感影像中的道路信息.在公开的Deep Globe和马萨诸塞州2个卫星遥感影像道路数据集,以及京津新城无人机遥感影像道路数据集上进行训练、验证和评估的实验结果表明,所提模型是一种精度高、效果好的道路提取模型,无论是卫星遥感数据源还是无人机遥感数据源均具有较好的道路信息提取能力,其F1分别达到79.36%,78.42%和84.27%,均优于对比的道路提取模型;同时,多层次知识蒸馏学习策略能显著地提高模型的精度、提升泛化能力,其IOU值分别提高0.29,0.77和0.46个百分点,在模型精度和网络参数方面都取得了较优的效果,具有广阔的应用前景.

摘要：网络文本是构建和填补大规模地理知识图谱的重要地理信息来源。但网络文本来源广泛、动态性强、表达方式复杂多样、蕴含地理信息良莠不齐,网络文本蕴含地理信息质量评估面临评估对象多层次、质量维度不明确、评估指标多元化、深层次指标难获取和评估方法多样化的挑战。因此,本文提出了一种网络文本蕴含地理信息质量评估框架(QAF-GIWT)。QAFGIWT面向网络文本获取地理信息过程,明确了数据源、数据项和数据集3层质量评估对象,针对不同层次评估对象定义了包含相关性、新颖性、可靠性和完整性4个质量维度和相应的量化评估指标,系统地梳理了质量评估过程中所涉及指标计算、指标综合和质量预测方法的特点及其适用性。其中,借助自然语言处理技术及相应的指标计算方法,构建了包含单元地理语义比率、地理语义含量比率、平均地理信息含量比率和地理信息含量比率、地理实体比率、窗口地理信息含量比率等指标。实验中针对马蜂窝等类型网站特性设计了QAF-GIWT框架,针对多层次质量指标的综合评估,采用了层次分析法进行可靠性综合评估,应用实验案例验证了QAF-GIWT框架的有效性。QAF-GIWT提供了一整套囊括质量维度、质量指标和质量评估方法的方案,可辅助进行海量异构动态的网络文本数据源的筛选和从中获取地理信息的过滤,大幅度减小信息获取的复杂度,降低数据存储冗余度。

摘要：进入地球大数据与地球人工智能时代,数字地球建模要求也从地表扩展到全域全时全息,而当前数字地球的数据模型还基本停留在瓦片或地球网格剖分数据模型阶段,严重制约了场景化、智能化数字地球应用。本文提出了全息地球概念以及相应的地球数据立方体组织模型,采用全球多级格网参考系统来描述和表达多尺度空间,用平面或立体格元来表达空间位置,将传统“经度、纬度、高程、时间”时空表达发展至“时间粒度、时间覆盖、网格位置、格网尺度”新时空表达体系,并设计了按照“时间—空间—尺度—属性”一致性描述的全息地球数据建模方案,将矢量、栅格、格网、时序阵列、三维模型等多模态数据归纳至一个统一模型中,使得任何引用特定地球数据立方体中的数据值在时间、空间、尺度都是对齐的,解决了全息地球跨专业、多维时空动态场景数据时空融合集成难题,并结合深时数字地球国际大科学计划全球数字化科研平台需求,开发了深时古地形时空动态可视化模拟系统,完成对模型的验证。

摘要：作物生长与气候的互馈是当前气候变化研究的热点之一。陆面模型作为一项重要的研究工具,其模型框架、算法设计及参数化方案的不同会直接导致模拟结果的不确定性。为探究陆面模型DLM(dynamic land model)和CLM5(community land model)在作物生长及农田热通量模拟方面的差异及原因,评估2个模型在华北平原作物研究中的适用程度,论文开展了冬小麦—夏玉米轮作站点的模拟对比研究。结果显示,DLM的夏玉米叶面积指数和生态系统总初级生产力的模拟值更高,与观测值更为接近;CLM5模型则在冬小麦模拟中略优。DLM的潜热模拟值与观测值的相关性普遍更高,可能反映了DLM采用的彭曼公式、双叶策略比CLM5采用基于水势梯度质量守恒、大叶策略的潜热计算方法更具优势。对于产量,模型当前的估测能力并不理想。总的来说,在默认设定下,2个模型的模拟结果能基本反映研究区农田站点内夏玉米和冬小麦的生长规律,但与实测值存在一定偏差。模型在该区域的适用性可能需要通过添加农田管理措施、算法优化和参数本地化等方式进一步提高。

摘要：蒙古高原地处干旱半干旱地区,河流水系对该区域的资源环境格局及其生态环境影响重大。发源于蒙古国的色楞格河是蒙古高原最主要的水资源来源,准确掌握该流域的水体信息对东北亚地区生态环境问题及资源保护具有重要意义。本文以蒙古高原色楞格河流域为研究对象,基于谷歌地球引擎(Google Earth Engine,GEE)云平台,使用Sentinel-2多光谱卫星遥感影像,利用深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)方法对色楞格河流域的水体信息进行提取,并与支持向量机方法进行对比;利用全球30 m SRTM数据生成水系分布矢量图,通过空间分析形成河流提取目标区,结合深度神经网络分类结果,绘制蒙古国色楞格河流域2019年河流分布图。研究结果表明:①该方法能够准确地完成大流域范围内的水体制图,提取结果能够体现色楞格河流域河流的空间分布,且能够减少河流断流、空洞现象;②深度神经网络模型中批量大小设置为8时,在处理数据速度与精度中达到最优,而神经网络结构中隐含层数达到4层时,在精度评价指标测试数据集上达到0.9666,保证了模型特征挖掘能力;③经样本点的验证,结果总体精度达到97.65%,可以满足实际应用需求。本研究预期可以为蒙古高原的水体提取提供方法支持和相关数据支持。

摘要：农药的滥用已造成严重的环境污染,因此开发高效、简便和灵敏的农药检测技术是环境科学领域的研究焦点。荧光传感检测因其灵敏度高,检出限低,操作简单,成本低,目前已逐渐成为农药快速定量检测的一个发展方向。然而,在真实样品检测环境中,污染物不是单独存在的,常伴随结构或化学性质上与待检测分析物相似的污染物进行干扰。而基于阵列的荧光传感器检测技术能够在复杂环境中同时识别和预测多种分析物,已广泛应用于环境样品中农药残留的监测。荧光传感器阵列包含多个传感器元件,它们与目标分析物进行不同程度的交互,最终生成特定的识别模式,结合机器学习算法,实现对多种污染物的识别和预测。本文回顾了荧光传感器阵列检测在农药监测中的研究进展,重点介绍了荧光传感器阵列检测技术在环境样品(如河水、蔬菜、药品等)中的应用。分析现有阵列传感器在设计、构建、数据处理等方面的优点和问题,并提出了相关解决方案。最后,讨论了未来可能改进的方向,促进其潜在商业价值应用研究。

摘要：共享与互操作是信息化建设的必然趋势,也是实现智能化的基础前提。在对地理信息领域现状分析的基础上,指出地理信息行业出现了“泛在、众包,跨界、融合,开放、开源,知识化、关联化”的新时代特征,提出信息共享不应只关注数据层面,还应关注模型和知识层面的观点;在此基础上,按照全域覆盖的理念,提出了海洋地理信息共享与互操作的“数据—模型—知识”新型体系架构,并对3个层级的研究内容进行讨论分析;最后,结合海洋环境领域应用需求,瞄准全时空信息聚合,研究设计了海洋环境信息共享与互操作技术路线,确立“基于S-100标准框架的海洋地理信息统一建模”“基于开放架构的海洋地理信息服务与应用”和“基于关联模式的海洋地理信息知识表达、检索与推荐”等3个主题方向,并对各自重难点问题进行了分析。本文技术路线具备良好推广和应用前景,部分已经过实际验证,同时仍存在不少内容有待后续进一步挖掘分析、归纳总结和实践验证。

摘要：岩爆是在高地应力区域中进行地下隧道建设时所面对的主要风险之一,具有突发性、高危害性等特点。实现岩爆的破坏程度定量化预测,对高地应力区域地下工程的设计与施工具有重要的指导意义。本文通过收集大量国内外典型岩爆隧道的特征参数并进行统计分析,建立了一种能够预测最大爆坑深度的岩爆风险量化预测模型,同时结合室内力学试验、岩体强度损伤准则和地应力场多元线性回归反演等理论和方法,对新建某交通线路色季拉山隧道岩爆风险进行了定量化预测,并与国内巴玉隧道岩爆风险进行相似工程案例对比分析。得出以下结论:(1)本文根据岩爆隧道应力强度比与爆坑深度之间线性统计关系所建立的岩爆预测模型,可实现岩爆风险的量化预测及评估。(2)色季拉山隧道地应力场受构造作用控制明显,同时,全线地应力普遍较高,加之隧道沿线硬岩段落占比大且岩爆倾向性高,高地应力岩爆风险突出。(3)预测色季拉山隧道中等以上等级岩爆风险段落可达12188 m,占隧道全长的32.1%,岩爆将主要发生在弱风化花岗岩、闪长岩以及埋深较大的片麻岩段落中。(4)色季拉山隧道预测最大爆坑深度为3.42 m,小于已贯通的巴玉隧道实测最大爆坑深度(3.5 m),在合理的防控措施下可认为色季拉山隧道的岩爆风险总体可控。

摘要：针对北京市平原地区应对首都功能承接与本地城镇化的双重任务,该文以2016、2020年为研究起止点,利用空间分析、香农均度指数、脱钩理论等方法,系统分析“十三五”期间北京市平原地区对首都功能的承接成效,发掘平原地区实际承接过程与自身发展存在的矛盾与问题,结合平原地区用地发展趋势,针对新发展阶段的平原地区空间发展提出了优化建议。从首都功能承接角度来看,平原新城要持续加强综合承接能力,重点提升科技创新能力。从人地均衡发展角度来看,平原新城应分类施策,差异引导空间优化,强化人地关系动态平衡;平原山区应以生态优先,确保土地开发强度只降不增,稳步提升综合发展效益。