大地测量学与导航

  • UWB/LiDAR紧组合室内定位方法

    徐爱功;孟祥鹤;高嵩;陈志键;

    针对室内定位中,超宽带(UWB)定位精度易受非视距(NLOS)误差影响,以及LiDAR定位误差随运行距离累积的问题,该文提出了UWB/LiDAR紧组合室内定位算法。通过激光雷达推算出组合系统与UWB基准站的距离,识别并剔除往返时间(RTT)测距值中的NLOS误差。利用剔除了NLOS误差的RTT测距值以及LiDAR量测的与重观测地标之间的距离和方位角作为扩展卡尔曼滤波(EKF)量测信息定位,最后构建UWB/LiDAR联合优化函数并通过图优化实现全局的位姿优化。实验结果表明,该组合定位系统能有效消除LiDAR的误差累积和UWB的NLOS误差的影响,相对于单一传感器和UWB/LiDAR松组合,能有效提高大范围复杂室内环境下的定位精度,提高组合定位系统的鲁棒性。

    2022年04期 v.47;No.286 1-9+18页 [查看摘要][在线阅读][下载 687K]
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  • 圣安德烈斯断裂Parkfield段断裂应变积累特征分析

    姜思源;徐克科;

    为获取圣安德烈斯断裂Parkfield段的地壳形变特征,该文利用2001—2004年全球导航卫星系统(GNSS)观测数据,计算区域内5条基线时间序列,并提出多边形网的方法计算面应变参数,再利用GNSS站点速率进行剖面分析,研究了区域地壳形变的动态演变过程。结果表明,基线方向与断裂破裂方向越趋于一致,其长度变化对地震越灵敏;研究区域的地壳形变特征表现为E-W向拉张和NE-SW向压缩,与Parkfield段断裂EW方向上的右旋剪切应变相吻合;应变参数在震前发生加速、闭锁和反向加速的趋势异常变化,并且周期性变化趋势符合弹性回跳理论和凹凸体分布;反演所得的断层走滑速率为31.22 mm/a,且断裂带呈现出右旋走滑运动趋势。综合分析下,Parkfield段断裂呈现右旋走滑的长期趋势,并在Parkfield Mw6.0地震中产生右旋剪切构造动力的变化。

    2022年04期 v.47;No.286 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1027K]
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  • 2020斯坦利地震同震形变及断层滑动分布反演

    姜鑫;王世杰;李伟;杨臻康;

    针对2020年3月31日斯坦利地震造成同震形变场及断层运动特征的研究,该文基于D-InSAR技术获取了斯坦利地震同震形变信息。基于两步反演法,获取了发震断层分布式滑动分布,该方法通过非线性反演获取了斯坦利地震断层几何参数,通过线性反演得到断层面上的精细滑动分布。同震形变结果表明:斯坦利地震升轨隆升形变量24.2 cm,沉降量12.5 cm,降轨隆升形变量22.3 cm,沉降量14.1 cm。滑动分布结果显示:断层破裂未延伸至地表,断层滑动以左旋走滑为主,主要集中在地下10~12 km,最大滑动量约为0.9 m,出现在地下12 km处。

    2022年04期 v.47;No.286 19-25+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K]
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  • 模糊度固定技术的GPS/BDS-2/BDS-3精密单点定位性能分析

    孙孝波;顾天琪;谷守周;林爽;贾强;

    针对全球卫星导航系统(GNSS)卫星端相位小数周偏差(FCB)难以有效分离而导致模糊度固定较为困难的问题,该文通过构建基于原始频率观测值上的双频非组合FCB估计模型,实现了全球定位系统(GPS)、北斗二号(Beidou-2,BDS-2)和北斗三号(Beidou-3,BDS-3)卫星端FCB精确估计,并在此基础上实现了GPS、GPS/BDS-2和GPS/BDS-2/BDS-3不同系统融合的静态和动态非组合精密单点定位(PPP)模糊度固定解。结果表明,GPS FCB稳定性最优,BDS-3 FCB稳定性略差于BDS-2;相对于单GPS和GPS/BDS-2系统,GPS/BDS-2/BDS-3融合的PPP固定解在定位精度、收敛时间和模糊度固定率等方面得到显著改善。

    2022年04期 v.47;No.286 26-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 762K]
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  • 组合模型的电离层总电子短期预报研究

    王建敏;唐彦;吕楠;李特;

    针对电离层总电子含量(TEC)是受到众多影响因素的非平稳性、非线性时间序列的问题,该文提出一种基于小波分解与埃尔曼(Elman)神经网络模型和差分自回归移动平均(ARIMA)模型组合的方法。利用db4小波对电离层TEC样本序列分解得到低频信息和高频信息,对高频信息采用ARIMA模型进行预报,对低频信息采用Elman神经网络模型进行预报,将ARIMA模型和Elman神经网络模型的预报值进行重构,从而得到电离层TEC的预测值。实验表明,组合模型在电离层平静期和活跃期预报的均方根误差分别为0.83、1.08 TECu,残差小于1 TECu的比例分别为80.28%、68.00%,较单一模型有了大幅的提升。

    2022年04期 v.47;No.286 34-43+67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1046K]
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  • 一种CORS站高程序列非线性趋势项分析方法

    王志勇;王崇倡;刘宇晨;金泽林;焦亚沁;

    针对传统线性模型通过拟合连续运行参考站(CORS)高程时间序列趋势项,使CORS站运动趋势单一化导致无法体现测站各自运动特性的问题,该文提出一种基于CORS高程时间序列本身的非线性趋势项定量识别与估计方法。首先,用K均值聚类整体经验模态分解方法对CORS站高程时间序列进行分解;其次,基于排列熵理论进行非线性趋势项的定量识别与合成;最后,采用正弦函数模型、线性多项式模型、傅里叶模型对非线性趋势项进行建模拟合并讨论拟合精度。实验结果表明:基于排列熵的非线性趋势项定量识别方法避免了人为判别误差,准确地反映了序列自身的变化趋势;3种模型中,傅里叶模型拟合效果最佳。

    2022年04期 v.47;No.286 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1055K]
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  • 等式约束消除观测方程病态性的条件

    谢波;刘连旺;

    针对等式约束和病态平差模型之间没有定量关系结论的问题,该文利用加权虚拟观测法和谱分解法推导出等式约束消除平差模型病态性的条件。首先将等式约束方程看作加权虚拟观测值,应用求条件极值的拉格朗日乘数法求得其一种正则化最小二乘解,然后利用矩阵的谱分解法推导出当等式约束的个数等于或大于病态平差模型的较小特征根个数时,等式约束能够消除平差模型的病态性。数据实验验证了理论的正确性和有效性。

    2022年04期 v.47;No.286 52-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 455K]
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  • 时变重力场反演地表非潮汐负荷形变及其精度

    丁鑫;陶庭叶;何蓉;陶征广;

    针对高频噪声、条带噪声和信号泄露的问题,该文利用DDK5去相关平滑滤波和逆高斯滤波方法处理GRACE月时变地球重力场数据。由于不同机构月时变地球重力场精度不同,该文首先推导出地表非潮汐负荷形变精度计算公式,并计算4种产品精度,总体上从高到低依次为GFZ、CSR、ITSG、JPL。另外,该文还将GRACE反演的地表非潮汐负荷形变与158个IGS站计算结果进行比较,计算两者相关性和一致性。结果表明:(1)有64%以上IGS站相关系数大于0.5,最高达到0.9,为BRAZ和HYDE站;(2)有84%以上IGS站存在一致性。总之,大部分IGS站GRACE与GNSS时间序列吻合较好,这说明利用GRACE重力卫星时间动态且空间连续地反演由于地表质量变化引起的非潮汐负荷形变具有一定的可行性。

    2022年04期 v.47;No.286 59-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1582K]
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  • RTCM标准的电离层延迟改正信息编解码方法

    梅俊杰;高成发;张瑞成;

    针对传统电离层延迟改正计算方法不能有效消除电离层折射影响的问题,该文通过分析国际海运事业无线电技术委员会(RTCM)发布的RTCM3.X协议标准,根据其中为用户预留的部分自定义消息内容,提出将区域连续运行参考站(CORS)计算得到的高精度电离层延迟改正信息,编排设计为RTCM电文播发给用户使用,并实现了编解码程序设计,用户无需自行建立复杂的改正模型,即可得到高精度的电离层延迟改正信息。经实验验证,在编码、传输、解码后,电离层模型系数的误差在±0.001以内,太阳经度的误差在±0.000 1以内,均处于允许的误差范围以内。实验结果表明,该文提出的电离层延迟改正信息编解码方法是切实可行的。

    2022年04期 v.47;No.286 68-72+121页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K]
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摄影测量学与遥感

  • 一种改进的时间序列下冬小麦遥感识别方法

    李蕊;李国清;卢小平;张向军;于海坤;

    针对现有归一化植被指数(NDVI)阈值方法提取冬小麦种植面积受主观因素影响大,建立的模型不具有普适性等问题,该文以Sentinel-2为数据源,冬小麦种植大县——河南省开封市祥符区(原开封县)为实验区,对基于NDVI时间序列建立的冬小麦识别方法进行改进,使用迭代处理方法改进标准时间序列曲线的确定,提取NDVI时间序列的距离、方向特征以及物候期内最大NDVI值作为识别特征参量,运用数学统计方法确定分类模型阈值,据此构建一种改进的时间序列下冬小麦遥感识别矢量模型。结果表明,该方法对冬小麦遥感识别效果较好,提取的冬小麦种植面积Hellden精度达到92.23%。

    2022年04期 v.47;No.286 73-79+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 616K]
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  • 特征线比例的倾斜摄影三维模型数字水印算法

    贡威腾;朱长青;崔翰川;任娜;

    针对倾斜摄影三维模型的版权保护需求,该文提出一种基于特征线比例的倾斜摄影三维模型数字水印算法。将由切比雪夫(Chebyshev)混沌系统生成的序列作为水印信息,对模型的垂直向特性进行剖析,选择近似垂直于地面的三角网线间的比例作为水印嵌入特征,通过修改奇偶性的方式嵌入水印信息。水印的检测过程不需要原始模型的参与,实现了盲水印。实验表明,该算法对几何攻击以及噪声等攻击具有较强的鲁棒性,可应用于倾斜摄影三维模型的版权保护。

    2022年04期 v.47;No.286 80-86+152页 [查看摘要][在线阅读][下载 739K]
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  • 三角网内插及约束的精细影像点云构建

    胡春梅;夏国芳;张旭;王伟;尉丽霞;

    针对目前几何及纹理复杂对象影像建模在点密度方面不能按需获取及边缘精度不高等问题,该文提出了基于均匀同名特征三角网内插及约束的精细点云构建方法。首先以格网形式提取并匹配同名均匀特征点对,构建同名三角网;其次在上述三角网约束下,以三角形重心为条件,以面积作为精细程度的阈值,确定内插重心同名点,同时,对边缘也进行特征提取和高精度匹配;最后应用前方交会方法生成具有需求点密度和高精度边缘特征的三维影像点云。实验证明,该文方法在点云密度和边缘信息上都有一定的优势,提高了对象点云模型的整体精度。

    2022年04期 v.47;No.286 87-93+168页 [查看摘要][在线阅读][下载 754K]
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  • 大规模空中三角测量的智能分区与合并算法

    骆奇峰;丁华祥;鲁路平;

    针对空中三角测量的处理时间随图像数量的增加呈指数级增长,处理大规模数据集需要大量时间的问题,该文提出了一种测区智能分区与合并算法。该算法可以自动地将无序的图像集分割成若干个有重叠的子集,将每个子集可以并行处理,根据重叠图像的连接点,将各个子集的重建结果合并在一起。实验结果表明,该算法不仅保证了时效性,同时流程也简单,处理速度很快。在一个有10处理节点的集群系统中,该算法成功地处理了大规模航空影像数据集,重建的时间效率和精度满足实际生产要求。与不分区进行比较,时间可以节省至少一半。

    2022年04期 v.47;No.286 94-100+128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1341K]
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  • 倾斜摄影三角网格边界孔洞的自动修补方法

    王岩;张婷婷;李成名;王飞;

    针对现有孔洞修补算法对边界孔洞修补效果差的问题,该文提出了一种基于三角网格进行边界孔洞修补的算法。首先,对孔洞进行预处理,通过半边数据结构提取孔洞边界;然后,通过包围盒与三角网格交点,构建出边界孔洞缺失的边界,将边界孔洞转换内部孔洞;最后,对内部孔洞进行构网后添加质心,用拉普拉斯算法进行平滑处理,完成孔洞的修补。3组实验数据中边界孔洞能够进行自动修补。实验结果表明,边界孔洞区域内修补的三角网格接近原始三维模型,证实了该算法在边界孔洞修补上的有效性和可行性。

    2022年04期 v.47;No.286 101-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K]
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  • 融合语义特征与边缘特征的枸杞空间分布提取

    尹昊;张承明;李剑萍;韩颖娟;侯学会;

    针对当前遥感图像分割结果中提取对象边缘像素的分割精度低的问题,为提高边缘像素特征与内部像素特征的一致性,该文建立了一种融合语义特征与边缘特征的高分辨率遥感图像分割方法(EFFNet)。EFFNet分别从遥感图像中提取语义特征,从遥感图像和边缘图中提取边缘特征,并对两类特征采取多尺度分级融合,以获取到兼有较高的类间区分性和类内一致性的特征向量,实现良好的分割结果。实验结果表明,EFFNet对宁夏地区的枸杞空间分布提取结果的召回率、准确率、精确率和F1分数均优于其他7个对比方法。EFFNet模型可用于获取高精度枸杞等农作物空间分布信息,EFFNet的提取结果能够为大范围枸杞等农作物面积统计提供参考。

    2022年04期 v.47;No.286 111-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 2318K]
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  • 车载激光点云道路场景杆状地物分类研究

    臧静;李永强;赵上斌;刘亚坤;杨亚伦;

    针对车载激光点云数据中杆状地物分类效果不理想以及单一分类算法具有局限性的问题,该文提出一种基于多重投票方式的改进引导聚集(Bagging)集成学习方法。根据地物点云特征值组成特征向量,利用样本集数据分别对多种机器学习算法进行训练并构建分类模型,获取每个分类器识别能力的先验知识;利用改进的Bagging集成分类算法对识别能力较强且可能存在互补信息的算法进行集成;采用多重投票方法实现杆状地物的自动分类。实验结果表明,该文算法对道路场景中杆状地物的分类精度可达98.58%,高于其他单分类器,对点云自动化分类具有一定的参考。

    2022年04期 v.47;No.286 122-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 413K]
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  • 融合双注意力机制模型的遥感影像建筑物提取

    张越;程春泉;杨书成;高瑞;常亚茹;

    针对深度学习模型提取高分辨率遥感影像建筑物效果不理想,存在漏提、误提和提取不完整等问题,该文基于U-Net提出一种融合双注意力机制和残差结构的网络模型。在U-Net的跳跃连接阶段融合了通道与空间双注意力机制,实现精细化特征融合,编码阶段使用残差模块代替普通卷积来提升模型对建筑物特征的学习能力。利用该文的模型在WHU高分辨率遥感影像数据集上进行建筑物提取实验,与SegNet、U-Net和ResUnet的结果进行对比,结果表明该方法能够有效提升建筑物提取的准确性和精度。

    2022年04期 v.47;No.286 129-136+174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1030K]
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  • 青藏铁路沿线NDVI的人类活动和气候变化响应

    杨城;邢艳秋;马超;

    针对青藏铁路建设和运营对青藏高原植被生态的影响程度以及归一化植被指数(NDVI)和气候因子之间的响应关系,该文选用MODIS NDVI遥感数据,利用最大值合成法进行趋势分析、相关性分析、变异系数分析。结果表明:(1)青藏铁路在修建和运营期间对沿线植被生态的影响主要集中在5 km范围内,影响程度与距铁路距离成反比;(2)青藏铁路沿线降水对植被覆盖的影响较气温密切;(3)青藏铁路的工程建设对周边植被有显著影响,核心区植被覆盖变化更为显著;(4)青藏铁路工程整体对周边生态的扰动以中等和较低波动为主。

    2022年04期 v.47;No.286 137-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 1503K]
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  • 半密集连接的U型卷积神经网络红树林提取方法

    郝才斐;桑会勇;翟亮;朱熀;

    针对现有研究中少有针对深层分割卷积神经网络构型进行深入改进的问题,该文提出了一种半密集连接策略,以湛江市沿海5 km范围的红树林为研究区,以Sentinel-2中分辨率多光谱遥感影像为原始数据,并基于U型卷积神经网络分割架构构建了一种红树林提取方法。结果表明:该文所提方法比其他方法效果更好。网络在测试集中获得90.96%的红树林提取精度,高于基于面向对象的支持向量机和面向对象的随机森林方法。使用该文方法提取了2020年湛江市红树林分布,获得89.65%的精度。

    2022年04期 v.47;No.286 146-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 784K]
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地图学与地理信息

  • 一种融合注意力机制的建筑物变化检测模型

    陈良轩;于海洋;李英成;何子鑫;于丽丽;

    针对城市建筑物变化检测问题,该文基于U-net深度学习语义分割模型,提出了一种融合残差结构和注意力机制的遥感影像建筑物变化检测模型,以U-net模型为基础,引入ResNet50的残差结构用来代替编码阶段中的卷积层,在加深网络深度的同时解决梯度消失的问题;在解码阶段横向连接结构中引入注意力机制,加强网络对变化建筑物特征的学习。实验表明,在U-net结构的基础上加入残差结构和注意力模块后,建筑物变化检测的精确率、召回率、F1值分别提升了6.28%、6.02%、5.88%。

    2022年04期 v.47;No.286 153-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 721K]
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  • 面向非关系型数据库的时空数据信息量平衡索引方法

    李龙海;谢鹏;何列松;吴昊天;付少锋;

    针对利用HBase等非关系型数据库存储倾斜分布的时空数据时查询效率明显下降的问题,该文提出了一种面向非关系型数据库的基于非均匀网格编码的时空数据索引方法。首先,按标准STCode编码方法将整个时空区域递归划分为均匀三维网格;然后,根据每个标准网格的数据密度,将该网格与其相邻网格或者进行合并,或者拆分成更小的网格,这样就生成了非均匀网格,每个非均匀网格被赋予一个信息量平衡时空编码(IBSTCode),并建立STCode与IBSTCode之间的映射表;最后,IBSTCode作为前缀被嵌入到时空数据记录的主键索引中。实验结果表明,当利用HBase存储非均匀分布的时空点状数据时,该文提出的信息量平衡索引方法可以显著提高查询效率。

    2022年04期 v.47;No.286 160-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 958K]
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  • 一种改进的群组目标空间方向关系计算模型

    王玉竹;闫浩文;

    针对既有群组目标空间方向关系模型无法全面准确描述各种空间方向关系的问题,该文结合模糊数学的思路提出一种新型空间方向关系描述模型。该模型建立了各参考目标与原目标的空间方向关系矩阵,并引入面积权重表征各参考目标对空间方向关系的影响,同时根据最大隶属度原则粗略描述群组目标之间的空间方向关系,较好地顾忌了参考目标大小和形状。算例结果表明,新模型得到的结果更符合人们的方位认知习惯,较好地解决了既有群组目标空间方向关系模型中存在的不足。

    2022年04期 v.47;No.286 169-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 290K]
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  • 城市生态源地识别与生态廊道构建

    吴静;黎仁杰;程朋根;

    针对当前城市化对生态系统的破坏逐渐加剧问题,该文构建了南昌市生态廊道。基于南昌市自身生态环境状况,采用遥感生态指数,结合高等级河网覆盖的流域,对生态源地进行识别,构建阻力面,模拟潜在生态廊道,提取主要生态廊道。研究结果表明:(1)南昌市生态源地主要由林地、水系和生态保护区等生态元素构成,呈现东多西少的分布趋势;(2)北部和东部生态信息流通性较高,生物多样性保持较好;(3)中部建成区较多,人类活动密集,生态廊道形成难度较高;(4)建议加强人类活动密集区域生态廊道沿线的绿化,以维持其生态功能和生物多样性。

    2022年04期 v.47;No.286 175-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 223K]
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  • 结构主义视角下的室内地图符号设计

    武光莹;黄丽娜;艾廷华;

    针对室内地图表达的空间结构、人本特色以及空间行为的特殊性问题,该文研究在注重整体与要素关系的结构主义理念指导下,以室内会场场景为例构建多模块的地图内容映射概念模型,从空间、语义、时间3个维度诠释室内会场地图符号的内涵。使用“符素”表达符号的语义信息,并将其分为象征和图像两种。同时将“水平的、垂直的”要素关系扩展为设计符号时的组合、聚合、独立过程。通过完成会场符号库设计和符号内部接口设计,将符号成果集成为室内会场地图系统。用户实验结果表明其信息传递效率较好,可为室内空间的信息表达效果和符号设计效率的提升提供一种参考。

    2022年04期 v.47;No.286 181-188页 [查看摘要][在线阅读][下载 996K]
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  • 新冠疫情暴发对城市经济影响的时空差异分析

    张校源;王浩;宁晓刚;刘若文;

    针对现有疫情研究数据的代表性或开放性不足的问题,该文利用NPP/VIIRS夜间灯光数据构建灯光影响指数与灯光恢复指数两类指标,对2020年初期全国新冠疫情在不同时空尺度下对城市经济的异质性影响进行实证分析。相关性分析表明,该文构建的夜间灯光指标通过了市级尺度下疫情暴发、下降及平复阶段的相关性分析和显著性检验,能够对城市经济影响及恢复进行准确评估。空间自相关分析表明,南方多数城市经历由低值到高值的聚类过程,与实际疫情背景下城市发展规律相对应;北京、重庆、广州、上海等地经济受影响较大但恢复较好,体现出其良好的恢复力与城市韧性;沈阳、哈尔滨为代表的东北城市缺乏一定的城市活力;疫情对于工业型城市影响较为严重,但以第三产业为主的城市可以实现快速恢复。夜间灯光反映出的空间聚集特征符合全国疫情发展前后城市经济的实际变化情况。研究表明,大区域尺度下利用夜间灯光监测疫情对城市经济影响具有可行性。

    2022年04期 v.47;No.286 189-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 1254K]
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  • 自然资源分区矢量数据的快速并行统计方法

    亢晓琛;董春;栗斌;杜林丹;钱兴隆;

    针对自然资源数据统计计算所面临的高耗时问题,该文提出了一种支持大规模分区矢量数据的快速并行统计方法。基于该方法构建的高性能计算系统可以解决分布式数据组织、集群计算和统计模型管理3方面问题,从而为利用高性能计算设施提升统计计算效率提供一种有效手段。实验以表面面积和地表覆盖转移矩阵为例,在集群环境下完成全国陆域全要素数据计算测试,性能提升分别达到113.95倍与65.56倍,综合验证了该文方法的性能优势。

    2022年04期 v.47;No.286 199-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 932K]
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