工作经历

  • now 2017/09

    教授、百人计划领军人才

    广州大学地理科学与遥感学院
    广州大学

  • now 1998/11

    教授、博导

    地理科学与规划学院
    中山大学

  • 1997/09 1994/03

    副教授/室主任

    中山大学地理学系
    中山大学

  • 1994/02 1990/07

    讲师

    武汉测绘科技大学地图制图系
    武汉测绘科技大学

  • 1987/07 1985/08

    工程师

    湖北省测绘局制图队

  • 1985/07 1982/03

    助工

    新疆测绘局内业队

学术兼职

  • now 2005/02

    国家科学技术奖评审专家、国家自然科学基金会评专家

    国家科技部

  • now 2007/10

    广东省科协技术委员会委员、广东省国土测绘技术委员会委员、广东省测绘学会监事长、广东省佛山市政府重大行政决策专家委员会委员、广东省肇庆市人才发展咨询顾问等

  • now 2006/10

    中国GIS产业协会理事和副秘书长、中国测绘学会智慧城市工作委员会副主任委员、中国测绘学会人工智能与大数据工作委员会副主任委员、中国自然资源学会资源制图专业委员会副主任等

  • now 2000

    杂志编委

    《测绘学报》《测绘通报》《测绘科学》《地理信息世界》《地理与地理信息科学》等杂志编委

教育经历

  • 2004/06 2001/08

    博士研究生

    地图制图与地理信息工程
    武汉大学

  • 1998/10 1997/10

    高访学者

    城市地理信息系统
    英国东伦敦大学

  • 1990/06 1987/08

    硕士研究生

    地图制图与地理信息工程
    武汉测绘科技大学

  • 1982/02 1978/02

    本科生

    地图制图
    武汉测绘学院

奖励情况

  (一)荣誉称号

团队成员

赵元

副研究员

主要从事地理信息建模理论方法与技术应用和土地利用时空结构模拟等方面的教学与研究工作。在国内外期刊上发表学术研究论文26 篇,其中5 篇被 SCI 或 EI 收录;先后获省部级(或全国学会)科技进步奖5 项。具有较为丰富的学术研究基础和积累。

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其他科研人员

博士后/博士生/硕士生

下载联系方式

辛秦川

教授

主要从事遥感与地理信息系统的研究与教学工作,研究方向集中在遥感与地理信息系统、陆地生态模型、全球气候变化与生态系统反馈等方面。主持科研项目4项,其中在研项目包括国家自然科学青年科学基金项目1项(编号41401484,项目期限2015-2017),中山大学青年教师重点培育项目1项(编号31620003,项目期限2017-2018)。参加国家自然科学基金重点项目4项,科技部公益性科研专项项目1项、清华大学自主科研计划项目1项(2015年结题)。在《Remote Sensing of Environment》、《Agricultural and Forest Meteorology》等国际学术期刊上公开发表英文论文23篇,其中SCI论文38篇,属于中科院检索中心分类的一区论文5篇,二区论文10篇。担任《International Journal of Remote Sensing》杂志的副编辑,是美国地球物理学会会员,电气和电子工程师协会会员,为《Remote Sensing of Environment》、《Atmospheric Chemistry and Physics》等行业内主流杂志进行审稿服务。

个人主页

孙颖

副研究员

从事城市环境的遥感监测研究,主要利用遥感大数据和人工智能技术进行城市精细空间结构的监测,探究不透水面和植被的内部作用机理。主持国家自然科学基金青年项目1项,广东省自然科学基金面上项目1项,其他课题5项,参与包括国家基金重点项目在内的10项课题;发表论文25篇,其中SCI论文15 篇(一作/通讯8篇,其中JCR一区6篇),EI论文 3篇, 申请专利 3 项。以参与人的身份获得科技成果奖6项,并在2016年获得“高校GIS新锐”;担任《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》,《International Journal of Remote Sensing》,《Remote Sensing letters》,《IEEE Access》等多个SCI期刊的审稿人以及国家基金的通讯评议人。此外,积极协助团队建设运维《地理信息系统概论》MOOC课程;并指导了多位本科生、硕士生和博士生的学术论文以及毕业论文撰写。获得了中国地理信息产业协会教育与科普工作委员会、教育部高等学校地理科学类专业教学指导委员会举办的第四届全国高校青年教师讲课比赛一等奖的荣誉,并以参与人的身份获得了包括省部级教育教学成果奖和协会特等奖在内的5项教学奖励。

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小组成员

当前研究团队成员有教授一名,副研究员两名,两名讲师,两名博士后,3名博士生以及6名硕士生。

Research Projects

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Multiscale Fusion CNN-Transformer Network for High-Resolution Remote Sensing Image Change Detection

Ming Jiang、Yimin Chen、Zhe Dong、Xiaoping Liu、Xinchang Zhang、Honghui Zhang
2024 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 17, pp. 5280-5293, 2024, doi: 10.1109/JSTARS.2024.3361507.(SCI收录)

Abstract

Accurate change detection using remote sensing data is crucial for understanding surface dynamics. Despite the impressive success of current convolutional neural network (CNN)-based techniques, their feature extraction and representation capabilities are limited, leading to pseudochanges and omissions. To address this issue, we propose a multiscale fusion CNN-transformer network (MSFCTNet), which incorporates the strengths of CNN and transformer to improve change detection capability. The network utilizes a Siamese CNN to extract features from the bi-temporal image pairs and then combines multiscale features using a CNN-transformer hybrid structure to extract global and local features. In the decode stage, a gated attention module is used to filter the extracted features layer by layer. Moreover, before outputting the prediction results, a feature refinement head is employed to further refine the features, suppress background noise, and improve detection capability. LEVIR-CD, SVCD, and SYSU-CD datasets are used to evaluate the proposed network. Experimental results indicate that MSFCTNet outperforms other state-of-the-art change detection methods, proving the potential of MSFCTNet for change detection tasks.

A Survey of Point Cloud Completion

Zhiyun Zhuang、Zhiyang Zhi、Ting Han、Yiping Chen、Jun Chen、Cheng Wang、Ming Cheng、Xinchang Zhang、Nannan Qin、Lingfei Ma
2024 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2024, DOI: 10.1109/JSTARS.2024.3362476.(SCI收录)

Abstract

Point cloud completion is able to estimate the complete point cloud starting from the missing point cloud, which obtains higher quality point cloud data for widely used in remote sensing 3D modeling, medical imaging, robot vision, etc. The challenge of point clouds mainly lies in the disordered and unstructured nature, which makes point cloud completion difficult. Point cloud completion research can be broadly categorized into traditional approaches and deep learning based methods. Recently, intensive research has primarily focused on deep learning based methods, given robustness and efficiency in processing the substantial missing data encountered in complex real world scenes. In addition, deep learning based methods have higher generalization performance. To stimulate future research, this survey presents a comprehensive review of existing traditional and deep learning based 3D point cloud completion methods. This review conducts extensive examinations of each stage of the process, providing a compilation of famous datasets, metrics, and their respective characteristics. Additionally, the impacts of subsequent downstream application tasks with or without completion are discussed, followed by some potential future issues in point cloud completion.

A maps-to-maps approach for simulating urban land expansion based on convolutional long short-term memory neural networks

Zihao Zhou、Yimin Chen、Xiaoping Liu、Xinchang Zhang、Honghui Zhang
2024 International Journal of Geographical Information Science, DOI: 10.1080/13658816.2023.2298296.(SCI收录)

Abstract

Cellular automata (CA) have been prevalently used for the simulation of urban land change. However, how to effectively learn the spatial-temporal dynamics of urban development from time-series data remain an important challenge for CA-based models. To address this issue, we propose a new model for the simulation of urban development based on convolutional long short-term memory (ConvLSTM) neural networks. The core of the proposed model is a sequence of vanilla ConvLSTM cells integrated with the modules of channel attention and contextual embedding. Compared with conventional CA-based models, the proposed ConvLSTM model is more advanced in that it can better leverage the open access annual urban land maps to capture simultaneously the spatial structure and the temporal dependency of historical urban development, and further predict multiple maps of annual development for subsequent years (i.e., Maps-to-Maps). The performance of the ConvLSTM model is evaluated through the case studies in China’s three mega-urban regions, and ConvLSTM outperforms other state-of-the-art deep learning architectures at both the pixel level and the coarser grid level. The results also suggest the satisfactory transferability of ConvLSTM in that the model trained in one mega-urban region can be successfully re-used in others without fine tuning.

实景三维下的AIGC变形监测算法分析

贺异欣、张新长吴福成
2024 测绘科学,2023,48(11):211-217.

摘要

针对建筑工程变形监测中对地下结构变形认知缺乏综合性、系统性的问题,提出了一种人工智能变形监测AIGC算法。该算法以BIM为基础架构,融合三维点云技术,通过三维模型建立和更新、图像处理技术和布尔沙模型,构建了一个模拟仿真空间实体,利用已知数据集进行模型训练,人工智能生成地下结构的高精度姿态与位移结果, 实现了对实景三维场景中地下结构的变形进行准确表示、定量分析和实时监测,具有较高的时效性和准确性。经过广州市鸦岗基坑支护项目实际试验,结果表明:该算法减少了对近位勘察的需求,进一步挖掘出大量高质量的变形数据,有效发现了地下结构中重点、难点部位的深层水平位移特征,为建筑工程整体稳定性的调查、检测、验算、分析和安全性评定等活动提供了重要的方法依据。

基于模糊层次理论的城市群路网匹配模型构建及其应用

李朝奎、李婷、周新邵、唐炉亮、张新长、胡焜豪
2023 地球科学.https://kns.cnki.net/kcms/detail/42.1874.P.20230305.1749.004.html.

摘要

随着国家城市群基础设施建设步伐的加快,对城市道路网数据现势性的需求急剧增加。针对当前以位置和长度为主要参数的道路网匹配算法的不稳定性,以及分析结果的不确定性和可靠性差等问题,提出了一种新的基于模糊层次理论的路网匹配模型,该模型通过融合多个评价指标进行构建,并对其指标权重进行优化,采用该模型对路网的一致性进行评价。以长株潭城市群道路网为实验对象进行实验验证。实验结果表明:本文提出的匹配模型能够有效改善道路网匹配精度,且具有较好的稳定性和可靠性。道路匹配的准确率和召回率分别达到了 92.9%和86.2%,比现有的典型匹配方法的86.7%和83.8%均有了显著提高。研究成果为道路网匹配与评价提供一种新的更为有效之方法。

实践与创新双轮驱动的DSRT教学模式GIS空间分析课程教学创新

李少英、张新长、吴志峰、陈澄静
2023 测绘通报,2023(11):168-72.

摘要

对标新工科发展理念,教学团队立足于“GIS空间分析”的学科交叉特点,针对过往教学痛点,探索面向国际学术前沿和行业最新需求的地理信息科学专业授课模式, 提出了兼顾实践与创新能力的多元化情境-角色-任务(DSRT) 教学模式。通过知识体系重构、综合培养导向的情境活动设计、四维兼顾的考核评价体系构建, 激发学生学习兴趣, 全面培养学生的地学素养、工程实践和创新能力, 有效提升学生解决复杂问题的综合能力, 为高校复合型地理信息科学人才培养提供参考。

Automatic Plastic Greenhouse Extraction from Gaofen-2 Satellite Images with Fully Convolution Networks and Image Enhanced Index

Yongjian Ruan、Xinchang Zhang、Xi Liao、Baozhen Ruan、Cunjin Wang、Xin Jiang
2023 Sustainability 2023, 15, 16537. https://doi.org/10.3390/su152316537.(SCI收录)

Abstract

Plastic greenhouses (PGs) play a vital role in modern agricultural development by providing a controlled environment for the cultivation of food crops. Their widespread adoption has the potential to revolutionize agriculture and impact the local environment. Accurate mapping and estimation of PG coverage are critical for strategic planning in agriculture. However, the challenge lies in the extraction of small and densely distributed PGs; this is often compounded by issues like irrelevant and redundant features and spectral confusion in high-resolution remote-sensing imagery, such as Gaofen-2 data. This paper proposes an innovative approach that combines the power of a full convolutional network (FC-DenseNet103) with an image enhancement index. The image enhancement index effectively accentuates the boundary features of PGs in Gaofen-2 satellite images, enhancing the unique spectral characteristics of PGs. FC-DenseNet103, known for its robust feature propagation and extensive feature reuse, complements this by addressing challenges related to feature fusion and misclassification at the boundaries of PGs and adjacent features. The results demonstrate the effectiveness of this approach. By incorporating the image enhancement index into the DenseNet103 model, the proposed method successfully eliminates issues related to the fusion and misclassification of PG boundaries and adjacent features. The proposed method, known as DenseNet103 (Index), excels in extracting the integrity of PGs, especially in cases involving small and densely packed plastic sheds. Moreover, it holds the potential for large-scale digital mapping of PG coverage. In conclusion, the proposed method providing a practical and versatile tool for a wide range of applications related to the monitoring and evaluation of PGs, which can help to improve the precision of agricultural management and quantitative environmental assessment.

地图学与智慧城市(Book)

张新长、李少英、阮永俭
2023北京:《科学出版社》出版发行

地图学是一门有着几乎和世界最早文明同样悠久历史的古老的科学,又是一门年轻且充满生机与活力的科学。它在长期的人类社会实践、生产实践和科学实践的基础上形成和发展起来,有着强大的生命力。如今,地图学已经成为跨越时间和空间、跨越自然和人文、跨越技术和工程,且具有较完整的理论体系、技术体系和应用服务体系的科学。作为地图学研究“主阵地”的地图(集),是国际上公认的三大通用语言(绘画、音乐、地图)之一,是诠释世界的杰作和浓缩历史的经典,是重构非线性复杂地理世界的最佳形式,是人们工作、学习和生活不可缺少的科学工具。今天,地图的社会影响力比历史上任何时期都要更加强大。 地图学在其4500余年发展史上,共经历了三次发展高峰,即:以古希腊托勒密(90~168年)《地理学指南》的经纬线制图理论和方法及我国裴秀(221~273年)《禹贡地域图十八篇·序》的“制图六体”制图理论和方法为标志性成果的古代地图学;以15世纪末至17世纪中叶的世界地理大发现奠定世界地图的基本轮廓和以大规模三角测量为基础的地形图测绘等为标志性成果开启的近代地图学;以20世纪50年代信息论、控制论、系统论三大理论问世和电子计算机诞生彻底改变了包括地图学在内的世界科学图景和包括地图学家在内的当代科学家的思维方式,从而导致了地图制图技术的革命等为标志性成果的现代地图学(信息时代的地图学)的形成和发展。总结地图学发展历史进程中的三次发展高峰,每一次都离不开当时的科学家在先进科学技术和社会需求推动下的思维变革的先导作用。 当今,大数据、互联网、物联网、人工智能等技术的快速发展,正在彻底改变地图学家和地图(集)制图工程师们的思维方式和工作方式,地图(集)产品“设计→编绘→出版”全过程数字化取得了标志性成果,人工智能赋能地图科学技术由数字化到智能化已成大势,地图学已进入以“数据密集型计算”为特征的科学范式新时代。“地图学丛书”(以下简称“丛书”)编写出版正是在这样的背景下启动的。 “丛书”旨在总结进入21世纪以来我国地图科学家、地图(集)制图工程师们的科研实践,特别是地图理论、方法和技术成果,突出科学性、前瞻性、先进性和系统性,以引领地图学科健康持续发展,加强研究生教材和课程建设,提升研究生教育质量。“丛书”读者对象定位为测绘科学与技术、地理学及相关学科的研究生或学科优势特色突出高校的高年级本科生。 本“丛书”即将陆续出版。“丛书”是开放的,热烈欢迎从事地图学研究与实践的学者、专家,特别是中青年地图科技工作者积极参与到“丛书”的编写工作中来。让我们共同努力,把“地图学丛书”打造成精品!——王家耀院士

全尺度特征聚合的高分辨率遥感影像变化检测网络

姜明、张新长、孙颖、冯炜明、阮永俭
2023 测绘学报, 2023, 52(10): 1738-1748.(EI收录)

摘要

利用遥感影像检测地表变化对了解地表动态至关重要。近年来,基于深度学习的变化检测方法因其优异的特征提取和表达能力而成为研究的热点。在全卷积网络结构方法中,融合多尺度特征信息是提高变化检测性能的关键,以往方法大多采用跳跃连接或密集连接结构,一定程度上提高了变化检测方法的精度。然而,此类方法只对相同尺度上的特征进行融合,无法从多尺度上融合足够的信息而导致达不到令人满意结果。本文提出了一种全尺度特征聚合网络(FSANet),用于解决遥感影像变化检测问题。首先,使用孪生网络提取双时相影像的特征;然后,利用全尺度特征连接结构将提取的特征有效地连接起来,为了防止特征冗余,使用特征细化模块将特征细化;最后,为了优化模型训练,采用多尺度监督策略,在解码器中额外输出多个检测结果,共同计算最终的损失值。为了验证方法的可行性,本文使用LEVIR-CD数据集和SVCD数据集来评估模型。试验结果表明,本文方法优于其他主流的变化检测方法,同时在精度和复杂度之间有着较好的平衡。

不动产测量成果构建地理实体的方法研究

王化娟、张新长、贠法长
2023 测绘科学,2023,48(03):16-24.

摘要

针对建筑物实体的快速融合构建模式,实现场景数据的结构化和语义化,是目前自然资源部和各新型基础测绘试点城市研究的重要内容。该文提出了一种基于不动产测量成果构建建筑物房屋、层、户实体的方法。以不动产测量图元为基准,基于业务规则对图元进行定性描述并编码,并变换成竣工验收测量图元,解决了在构建实体数据时提取不同专题要素间数据的关联关系问题;通过解析图元编码,可快速识别图元的语义,实现对构成实体的图元要素快速提取和按规则高效融合。实验结果表明:该方法不仅有效解决专业测绘数据自动适配组装基础测绘建筑物实体数据的问题,同时以不动产登记业务和工程项目竣工验收业务为驱动,解决了数据更新及时、动态持续的问题。

高分辨率遥感影像耕地提取研究进展与展望

张新长、黄健锋、宁婷
2023 武汉大学学报(信息科学版).doi: 10.13203/j.whugis20230114.(EI收录)

摘要

耕地资源的快速、精准提取是支撑耕地保护和耕地用途管制的重要基础。随着高分辨率遥感和人工智能技术的快速发展,高分辨率遥感耕地提取已逐渐由传统的基于像元和面向对象的分类算法过渡至以深度学习为代表的智能化耕地提取新阶段,并取得不少成果,但也同样面临着诸多挑战。 本文首先梳理和分析了传统耕地提取算法和基于深度学习的智能化耕地提取算法的研究现状,阐述了深度学习支持下的耕地提取研究的必要性;然后结合全卷积神经网络的发展历程介绍了深度语义分割技术的基本原理以及在耕地提取应用中的实验流程,并归纳了主要的智能耕地提取算法;最后,围绕智能化耕地提取研究存在的不足,探讨了智能化耕地提取技术的发展趋势。

phenoC++: An open-source tool for retrieving vegetation phenology from satellite remote sensing data

Yongjian Ruan、Qinchuan Xin、Xi Liao、Fengrui Jing、Xinchang Zhang
2023 Front. Environ. Sci. 11:1097249.doi:10.3389/fenvs.2023.1097249.(SCI收录)

Abstract

Satellite-retrieved vegetation phenology has great potential for application in characterizing seasonal and annual land surface dynamics. However, obtaining regional-scale vegetation phenology from satellite remote sensing data often requires extensive data processing and computation, which makes the accurate and rapid retrieval of regional-scale phenology a challenge. To retrieve vegetation phenology from satellite remote sensing data, we developed an open-source tool called phenoC++, which uses parallel technology in C++. phenoC++ includes six common algorithms: amplitude threshold (AT), first-order derivative (FOD), second-order derivative (SOD), third-order derivative (TOD), relative change rate (RCR), and curvature change rate (CCR). We implemented the proposed phenoC++ and evaluated its performance on a site scale with PhenoCam-observed phenology metrics. The result shows that SOS derived from MODIS images by phenoC++ with six methods (i.e., AT, FOD, SOD, RCR, TOD, and CCR) obtained r-values of 0.75, 0.76, 0.75, 0.76, 0.64, and 0.67, and RMSE values of 21.36, 20.41, 22.38, 19.11, 33.56, and 32.14, respectively. Satellite-retrieved EOS by phenoC++ with six methods obtained r-values of 0.58, 0.59, 0.57, 0.56, 0.36, and 0.40, and RMSE values of 52.43, 46.68, 55.13, 49.46, 71.13, and 69.34, respectively. Using PhenoCam-observed phenology as a baseline, SOS retrieved by phenoC++ was superior to MCD12Q2, while EOS retrieved by phenoC++ was slightly inferior to that of MCD12Q2. Moreover, compared with MCD12Q2 on a regional scale, phenoC++-retrieved vegetation phenology yields more effective pixels. The innovative features of phenoC++ are 1) integrating six algorithms for retrieving SOS and EOS; 2) quickly processing data on a large scale with simple input startup parameters; 3) outputting phenology metrics in GeoTIFF format image, which is more convenient to use with other geospatial data. phenoC++ could aid in investigating and addressing large-scale phenology problems of the ecological environment.

Toward 30 m Fine-Resolution Land Surface Phenology Mapping at a Large Scale Using Spatiotemporal Fusion of MODIS and Landsat Data

Yongjian Ruan、Baozhen Ruan、Xinchang Zhang、Zurui Ao、Qinchuan Xin、Ying Sun、Fengrui Jing
2023 Sustainability 2023, 15(4), 3365; https://doi.org/10.3390/su15043365.(SCI收录)

Abstract

Satellite-retrieved land surface phenology (LSP) is a first-order control on terrestrial ecosystem productivity, which is critical for monitoring the ecological environment and human and social sustainable development. However, mapping large-scale LSP at a 30 m resolution remains challenging due to the lack of dense time series images with a fine resolution and the difficulty in processing large volumes of data. In this paper, we proposed a framework to extract fine-resolution LSP across the conterminous United States using the supercomputer Tianhe-2. The proposed framework comprised two steps: (1) generation of the dense two-band enhanced vegetation index (EVI2) time series with a fine resolution via the spatiotemporal fusion of MODIS and Landsat images using ESTARFM, and (2) extraction of the long-term and fine-resolution LSP using the fused EVI2 dataset. We obtained six methods (i.e., AT, FOD, SOD, RCR, TOD and CCR) of fine-resolution LSP with the proposed framework, and evaluated its performance at both the site and regional scales. Comparing with PhenoCam-observed phenology, the start of season (SOS) derived from the fusion data using six methods of AT, FOD, SOD, RCR, TOD and CCR obtained r values of 0.43, 0.44, 0.41, 0.29, 0.46 and 0.52, respectively, and RMSE values of 30.9, 28.9, 32.2, 37.9, 37.8 and 33.2, respectively. The satellite-retrieved end of season (EOS) using six methods of AT, FOD, SOD, RCR, TOD and CCR obtained r values of 0.68, 0.58, 0.68, 0.73, 0.65 and 0.56, respectively, and RMSE values of 51.1, 53.6, 50.5, 44.9, 51.8 and 54.6, respectively. Comparing with the MCD12Q2 phenology, the satellite-retrieved 30 m fine-resolution LSP of the proposed framework can obtain more information on the land surface, such as rivers, ridges and valleys, which is valuable for phenology-related studies. The proposed framework can yield robust fine-resolution LSP at a large-scale, and the results have great potential for application into studies addressing problems in the ecological environmental at a large scale.

智慧城市建设中的数字孪生与元宇宙探讨

张新长、廖曦、 阮永俭
2023 测绘通报,2023,0(1):1-7,13.

摘要

随着城市管理和空间大数据、5G、人工智能等新型技术的深入结合,新型智慧城市相关的应用成为地理信息行业领域与社会重点关注的对象。本文主要介绍了智慧城市的背景与概念、理论与技术,阐述了数字城市、智慧城市及数字孪生城市三者的关系,总结了数字孪生城市现状及趋势,并探讨了元宇宙时代的智慧城市。智慧城市的萌芽期依靠空间信息技术、数据库技术、虚拟现实技术及计算机网络技术等构建数字城市,发展期在数字城市基础上融合人工智能技术、物联网技术、云技术及时空大数据技术等建设新型智慧城市,建设期结合新型智慧城市相关技术和实景三维技术等实现数字孪生。展望了跨时代的元宇宙智慧城市,或许会在数字孪生的基础上融合增强现实、扩展现实、脑机接口与体感设备等技术或设备,实现人类生活在两栖世界的美好憧憬。

智慧城市快速建设背景下的老旧社区智慧化改造探讨

阮永俭、张新长、居圣哲、廖曦、 阮宝珍、刘江、 敬峰瑞
2023 测绘通报, 2023,0(1):14-19.

摘要

我国城镇化在持续高速发展数十年后,城市系统慢慢形成了规模庞大的老旧社区。老旧社区总体智慧化水平较低,与居民智慧便捷的生活需求相矛盾。因此亟须一些合理的方案提升老旧社区的智慧化水平,从而更好地服务于社区居民,进一步推动城市的智慧化建设与发展。本文以广州市三眼井社区为例,介绍了老旧社区智慧化改造的关键技术,如CIM、5G、云计算、人工智能技术等,提出了切实可行的老旧社区改造建设方案,包括社区服务、智慧安防、智能基础设施、公共信息安全、智能居家养老等,为智慧城市建设中的老旧社区智慧化改造提供了有价值的参考。

顾及地面POS信息的空地一体城市三维实景重建

康停军、夏义雄、张新长、周剑锋
2023 测绘通报, 2023,0(1):8-13.

摘要

实景三维模型为数字孪生提供了统一的数字空间底座。在城市场景中,贴近地面及在空中视角下被遮挡的地物是实景三维重建的难点。针对城市复杂空间环境和无人机飞行局限的问题,本文基于倾斜摄影与空地一体融合建模的基础理论,考虑POS信息对空地一体空三融合的影响,提出了一种顾及地面POS信息的城市实景三维重建方法,并使用此方法对佛山市历史文化街区进行了精细化建模。试验表明,与常规方法相比,该方法的模型效果好、效率高,对实景三维产品的生产与空间数据多尺度表达具有重要意义,可为数字孪生应用提供更精细的地理场景表现形式。

Counting trees in a subtropical mega city using the instance segmentation method

Ying Sun、Ziming Li、Huagui He、Liang Guo、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin
2022 International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 106, 102662.(SCI收录)

Abstract

Counting the trees in a given area or city is meaningful when making decisions for government policies and administration, including the international afforestation effort (i.e., the Trillion Trees Campaign). Determining individual trees on a large scale poses significant challenges, especially in subtropical and tropical areas, because of their diverse crown characteristics. Using very high-spatial-resolution images, we can see the tree crowns clearly. In this study, we counted the population number of trees in the subtropical mega city of Guangzhou, and we used an end-to-end tree-counting deep-learning framework in the regional-scale tree detection by delineating each tree crown. It is a simple framework in which individual trees can be detected directly without manual operation. We used the cascade mask regions with convolutional neural networks (CMask R-CNN) as the backbone and added three types of attention modules to build the derivatives of the CMask R-CNN. The experimental results showed that the CMask R-CNN performed the best among all of the methods, and more than 112 million individual trees with crown sizes of large than 1 m2 were detected. The experimental assessment indicated that the accuracy was 88.32% in terms of the R2 value and 82.56% in terms of the F1-score. This study not only revealed the number of trees, but it also provided the tree density at different scales, which is a prominent component of the ecosystem structure. We also analyzed the tree density at the 30 m and 1000 m scales. The experimental results showed that Guangzhou has a high canopy cover with a tree density of 150 trees per hectare. For the entire city, the tree density is highest in the northern area of Guangzhou, followed by the central part. From the central-western part to the central-eastern part, the tree density increases. The lowest tree density is located in the southern part of Guangzhou near the Pearl River estuary, which is a basic farmland conservation area. It is notable that the tree density of the urban land is about 15 trees per 900 m2, indicating a good living environment. The method developed in this study provides a flexible means of large-scale tree counting without manual operation based on very high-spatial-resolution images.

深度学习提取不透水面的自然环境影响因素研究

侯幸幸、张新长、赵怡、孙颖、阮永俭
2022 测绘科学,2022,11:73-84.

摘要

针对遥感影像提取不透水面通常会受到自然环境因素影响的问题,该文采用改进的U2-Net模型对北京市五区和南京市五区的Landsat 8 OLI影像进行季节性不透水面提取,探索深度学习提取不透水面时的自然环境影响因素及其影响机制。选择植被、水、裸土及地表温度作为影响因素,通过地理探测器研究以上因素对不透水面提取的影响机制。基于改进的U2-Net模型提取不透水面精度较高,其中北京市研究区域的提取精度为93.81%,南京市研究区域的提取精度为94.04%;4项自然环境因素对不透水面提取精度均有影响,单因素分析中地表温度影响最大,交互作用分析中地表温度与植被覆盖影响最大。研究结果表明:夏季不透水面提取精度最高,受自然因素及交互作用影响最小;提取不透水面建议采用夏季影像。本文探究了自然因素对不透水面提取的影响机制,为进一步不透水面遥感提取和动态差异分析提供有力支撑。

一种改进DFT和QR码的矢量地图数字水印算法

奚旭、张新长、鲍建腾、张亚洲
2022 测绘科学(OL), https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.4415.P.20220714.1404.006.html.

摘要

针对矢量地图频率域水印无法兼顾不可见性与水印容量的问题,该文提出一种改进的离散傅里叶变换(DFT)和快速响应(QR)码的矢量地图数字水印算法。该算法利用QR码作为水印信息的载体,通过QR码高荷载的能力提升水印信息容量。在水印嵌入时,对顶点坐标进行DFT变换后获取幅度值序列,设计了一种奇偶性判断规则,在嵌入强度可控的情况下,将二值QR码信息嵌入至DFT的幅度值序列中。实验结果表明,所提水印算法对平移、旋转等几何攻击有很好的鲁棒性,以QR码为载体实现了在频率域水印算法中高荷载水印信息的嵌入,且基于奇偶性规则嵌入的方式不仅实现了水印盲提取,对数据的干扰程度也很小。

基于区间映射和最大扰动区域的矢量地图可逆水印算法

奚旭、张新长
2022 测绘学报, 2022, 51(11): 2379-2389.(EI收录)

摘要

针对传统矢量地图可逆水印算法往往因片面追求水印容量而容易暴露水印的问题,本文设计了一种扰动程度可控的矢量地图可逆水印算法。首先,基于量化索引调制的思想设计了坐标点的状态区间轴,利用水印信息调制坐标点的状态值实现水印的嵌入;然后,利用最大扰动区域方法限定坐标点状态区间的范围,确保水印信息的嵌入对数据的扰动控制在合理范围内,不会对数据质量造成较大影响;最后,将二进制水印信息十进制化,利用十进制数在最大扰动区域范围内调制坐标点的状态值,实现水印信息的大容量嵌入。试验结果表明,本文提出的矢量地图可逆水印算法不仅容量大,而且扰动程度可控,对常规几何攻击、坐标点攻击等具备较强的稳健性,能够较好地处理水印容量、不可见性及稳健性之间的相互制约关系。

融合Transformer结构的高分辨率遥感影像变化检测网络

冯炜明、张新长、孙颖、姜明、甘巧、侯幸幸
2022 测绘通报, 2022(8):36-40.

摘要

为解决遥感影像变化检测全局上下文信息捕获的问题,本文提出了基于孪生结构、跳跃连接结构及Transformer结构的TSU-Net.该模型编码器采用混合CNN-Transformers结构,借助自注意力机制捕获遥感影像的全局上下文信息,增强了模型对于像素级遥感影像变化检测任务的长距离上下文建模能力.该模型在LEVIR-CD数据集和CDD数据集进行测试,F1得分分别为90.73和93.14,优于各对比模型.

AFSNet attention guided full scale feature aggregation network for high resolution remote sensing image change detection

Ming Jiang、Xinchang Zhang、Ying Sun、Weiming Feng、Qiao Gan、Yongjian Ruan
2022 GIScience & Remote Sensing, 59:1, 1882-1900, DOI:10.1080/15481603.2022.2142626.(SCI收录)

摘要

Using change detection technique precisely analyzes remote sensing images, it has a broad range of applications in resource surveys, surveillance systems, and map updating. In recent years, deep learning-based methods have become a focus area owing to their excellent feature extraction and representation ability. The fusion of multi-scale features is the key to improving change detection performance in fully convolutional network-based structural methods, primarily based on an architecture with skip connections or nested and dense skip connections. However, these methods only fuse features on the same scale and lack sufficient information from multiple scales to generate appropriate results. Traditional feature fusion with redundant and unsupervised information leads to poor model fitting. To solve these problems, we proposed a novel attention-guided full-scale feature aggregation network (AFSNet). The proposed method used a Siamese structure as the backbone network to extract features, which were then aggregated using full-scale skip connections, and an attention mechanism to avoid feature redundancy. Finally, to obtain a highly accurate final change map, a multiple side-outputs fusion strategy was used to fuse the change maps at different scales. To check the reliability of AFSNet, we tested it on two public datasets, the LEVIR-CD and SVCD datasets. The F1-Score/IoU scores improved by 0.57%/0.95% and 1.14%/2.07% in the two datasets, respectively, compared to those obtained using the methods that achieved suboptimal values. The results showed that AFSNet outperforms other mainstream methods while maintaining a good balance between computational costs and model parameters.

智慧城市课程思政:核心元素和实施策略

张新长、李少英、阮永俭
2022 测绘通报, 2022, 0(9): 158-161.

摘要

在城市管理从数字化向智慧化高级阶段转变的新时代背景下,结合“金课”的时代性、前沿性、高阶性、创新性和挑战性的人才培养要求,课程团队对数字城市通识课程进行了拓展,加入了在数字城市基础上实现智慧城市的相关技术理论和大量应用案例,并将其重构提升为智慧城市课程。在重构建设过程及教学实践中,将爱国主义情怀、个人三观树立、社会道德素养、专业伦理意识、职业道德素养等思政元素融入专业理论与应用案例的讲解,潜移默化地培养学生的国家认同感、民族自豪感及爱岗敬业精神。此外,课程还突破性地融入了“互联网+”创新创业大赛的模式,培养学生敏锐的思维、敢于创新及其团队协作能力,激发学生投身于智慧城市相关的科学研究与创新创业工作,进而为国家智慧城市建设奉献力量。

Deep Learning Classification by ResNet-18 Based on the Real Spectral Dataset from Multispectral Remote Sensing Images

Yi Zhao、Xinchang Zhang、Weiming Feng、Jianhui Xu
2022 Remote Sens. 2022, 14(19), 4883; https://doi.org/10.3390/rs14194883.(SCI收录)

摘要

Owing to the limitation of spatial resolution and spectral resolution, deep learning methods are rarely used for the classification of multispectral remote sensing images based on the real spectral dataset from multispectral remote sensing images. This study explores the application of a deep learning model to the spectral classification of multispectral remote sensing images. To address the problem of the large workload with respect to selecting training samples during classification by deep learning, first, linear spectral mixture analysis and the spectral index method were applied to extract the pixels of impervious surfaces, soil, vegetation, and water. Second, through the Euclidean distance threshold method, a spectral dataset of multispectral image pixels was established. Third, a deep learning classification model, ResNet-18, was constructed to classify Landsat 8 OLI images based on pixels’ real spectral information. According to the accuracy assessment, the results show that the overall accuracy of the classification results can reach 0.9436, and the kappa coefficient can reach 0.8808. This study proposes a method that allows for the more optimized establishment of the actual spectral dataset of ground objects, addresses the limitations of difficult sample selection in deep learning classification and of spectral similarity in traditional classification methods, and applies the deep learning method to the classification of multispectral remote sensing images based on a real spectral dataset.

The Impact of Urbanization on Extreme Climate Indices in the Yangtze River Economic Belt, China

Wentao Yang、Yining Yan、Zhibin Lin、Yijiang Zhao、Chaokui Li、Xinchang Zhang、Liang Shan
2022 Land 2022, 11(9), 1379; https://doi.org/10.3390/land11091379.(SCI收录)

Abstract

Urbanization has been proven to be a critical factor in modifying local or regional climate characteristics. This research aims to examine the impact of urbanization on extreme climate indices in the Yangtze River Economic Belt (YREB), China, by using meteorological observation data from 2000 to 2019. Three main steps are involved. First, a clustered threshold method based on remote-sensing nighttime light data is used to extract urban built-up areas, and urban and rural meteorological stations can be identified based on the boundary of urban built-up areas. Nonparametric statistical tests, namely, the Mann–Kendall test and Sen’s slope, are then applied to measure the trend characteristics of extreme climate indices. Finally, the urbanization contribution rate is employed to quantify the impact of urbanization on extreme climate indices. The results indicate that urbanization has a more serious impact on extreme temperature indices than on extreme precipitation indices in the YREB. For extreme temperature indices, urbanization generally causes more (less) frequent occurrence of warm (cold) events. The impact of urbanization on different extreme temperature indices has heterogeneous characteristics, including the difference in contamination levels and spatial variation of the impacted cities. For extreme precipitation indices, only a few cities impacted by urbanization are detected, but among these cities, urbanization contributes to increasing the trend of all indices.

多尺度空间数据联动更新技术研究现状及展望

张新长、何显锦、孙颖、黄健锋、张志强
2022 测绘学报,2022,51(7):1520-1535.(EI收录)

摘要

多尺度空间数据库是国民经济建设各级行政决策规划的重要依据, 在智慧城市、 国防建设中发挥着关键作用. 数据的现势性影响着空间数据库的运行效率, 而多尺度空间数据联动更新为保证数据的现势性提供重要技术支撑. 伴随着人工智能、 地理空间大数据和地图综合智能化发展, 空间数据联动更新取得了不少成果, 同时也面临诸多挑战. 本文首先, 围绕多尺度空间数据的更新策略、 匹配方法、 更新信息检测及更新信息传递等方面阐述了联动更新的研究进展; 然后, 梳理和分析了联动更新过程各阶段人工智能技术运用现状; 最后, 结合自动地图综合和地理空间大数据背景, 探讨了多尺度空间数据联动更新的发展趋势。

《智慧城市》线上线下混合式一流课程建设与探索

张新长、李少英、阮永俭
2022 地理信息世界,2022,29(3):82-85.

摘要

课程是影响高等学校教育质量的首要因素。目前我国高校存在许多“水课”,极大地影响了我国高等教育人才培养质量。与“水课”相对的是“金课”,即具有高阶性、创新性和挑战度的一流课程。在新冠疫情肆虐、传统教学模式“满堂灌”、毕业生创新创业思维缺乏、社会价值观多元化的背景下,传统高等教育教学模式已无法满足当代大学生全面发展需求,急需探索一种新型教学模式。本文介绍以一流课程建设为目标导向的《智慧城市》线上线下混合课程的教学改革探索和实践经验。通过课程历史沿革、慕课资源建设、多维度课程设计和组织实施过程以及课程特色的阐述,以期为我国高等教育的教学模式创新改革和线上线下混合一流课程建设提供借鉴。

Effectiveness of Semi-Supervised Learning and Multi-Source Data in Detailed Urban Landuse Mapping with a Few Labeled Samples

Bo Sun、Yang Zhang、Qiming Zhou、Xinchang Zhang
2022 Remote Sensing, 2022, 14(3):648. https://doi.org/10.3390/rs14030648.(SCI收录)

Abstract

Detailed urban landuse information plays a fundamental role in smart city management. A sufficient sample size has been identified as a very crucial pre-request in machine learning algorithms for urban landuse classification. However, it is often difficult to recognize and label landuse categories from remote sensing images alone. Alternatively, field investigation is time-consuming with a high demand in human resources and monetary cost. Therefore, previous studies on urban landuse classification have often relied on a small size of labeled samples with very uneven spatial distribution. This study aims to explore the effectiveness of a semi-supervised classification framework with multi-source data for detailed urban landuse classification with a few labeled samples. A disagreement-based semi-supervised learning approach, the co-forest, was employed and compared with traditional supervised methods (e.g., random forest and XGBoost). Multi-source geospatial data were utilized including optical and nighttime light remote sensing and geospatial big data, which present the physical and socio-economic features of landuse categories. Taking urban landuse classification in Shenzhen City as a case, results show that the classification accuracy of the semi-supervised method are generally on par with that of traditional supervised methods, and less labeled samples are needed to achieve a comparable result under different training set ratios. Given a small sample size, the accuracy tends to be stable with training samples no less than 5% in total. Our results also indicate that the classification accuracy by using multi-source data is significantly higher than that with any single data source being applied. Among these data, map POI and high-resolution optical remote sensing data make larger contributions on the classification, followed by mobile data and nighttime light remote sensing data.

Logical and Innovative Construction of Digital Twin City

Xinchang Zhang、Shaoying Li、Qiming Zhou、Ying Sun
2021 Journal of Geodesy and Geoinformation Science, 2021, 4(4): 113-120.(EI收录)

Abstract

This paper first introduces the background and basic concept of digital twin city, then analyzes the relationship between digital twin city and smart city. Next, it introduces the primary supporting technologies for the construction of a digital twin city, and finally summarizes the current application status and development trends regarding digital twin city. The authors argue that digital twin technology will face challenges in regards to data, basic knowledge base, system integration, and talent issues if it is to be more widely applied in the construction of the smart city. Additionally, the authors propose institutional and technical suggestions for solving these problems at the macro and micro levels.

多尺度空间数据联动更新技术研究及其应用(Book)

张新长、孙颖、黄健锋、何显锦、张志强
2021北京:《科学出版社》出版发行

Abstract

本书总结了作者近年来在多尺度空间数据联动更新领域的研究成果。全书共分9章,详细介绍了多尺度更新信息建模与检测,阐述了矢量数据的自适应更新方法与过程。对单要素以及多要素的多尺度地理实体匹配进行了系统的探讨,并针对地图实体匹配的时空级联关系进行了研究。在此基础上,介绍了多尺度地图实体的联动更新方法与应用。

构筑城市“智能生命体”

张新长、赵怡
2021 中国自然资源报.

摘要

纵观各地的智慧城市发展过程,其所遵循的技术变革思路大致是:先依托空间信息技术+数据库技术+虚拟现实技术+计算机网络技术等构建数字城市,再依托数字城市相关建设技术+物联网技术+云技术+时空大数据技术等建设智慧城市,最后依托智慧城市建设相关技术+万物相联技术+实景三维技术+人工智能技术等实现城市的数字孪生。由此,笔者认为基于人工智能技术、5G通信技术、物联网技术以及地理信息大数据的加持和迭代,未来智慧城市将不仅仅是一个信息模型,而是一个系统的“智能生命体”。

数字孪生,推动新型智慧城市建设

张新长
2021 中国自然资源报.

摘要

数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体,借助历史数据、实时数据以及算法模型等,用于模拟、验证、预测、控制物理实体全生命周期过程的技术方法。数字孪生技术打通了物理世界与虚拟空间的通道,联结现实世界与数字世界,在虚拟空间打造“全真世界”。

粤港澳大湾区智慧社会建设研讨会纪略

周启鸣、张新长、 眭海刚、孙博
2021 中国自然资源报.

摘要

新冠肺炎疫情发生以来,部分地区智慧城市建设暴露了短板和不足。业界专家提出智慧社会的理念:社会是最为贴近城市民生的环境之一,是城市治理的“最后一公里”,智慧社会是城市智能体的“基础肌肉”,可实现智慧城市的“自主反应”。智慧社会的发展不应再局限于以地为中心的城市空间管理和区域整合,而是逐渐扩展到以人为中心、开展智能服务和管理。

广东省自然资源调查监测分类标准体系研究

杨娜娜、张新长、朱紫阳、淳锦、金诗程
2021 测绘通报, 2021, 0(9): 145-150.

摘要

自然资源分类是自然资源管理和国土空间规划的基础,是开展调查监测工作的前提,应遵循山水林田湖草是一个生命共同体的理念。本文首先综合分析了现有自然资源分类标准的现状和面临的问题,然后结合广东省特色,对其自然资源调查监测分类标准的总体思路、分类原则、体制机制及具体分类建议等进行了深入探讨,着力解决现有自然资源分类中存在的概念不一、内容有交叉、指标相矛盾等问题,以期为正在开展的广东省自然资源调查监测试点工作提供思路,同时为国家自然资源分类标准的制定提供一定启发。

Graph Attention Feature Fusion Network for ALS Point Cloud Classification

Jie Yang、Xinchang Zhang、Yun Huang
2021 Sensors 2021, 21, 6193. https://doi.org/10.3390/s21186193.(SCI收录)

Abstract

Classification is a fundamental task for airborne laser scanning (ALS) point cloud processing and applications. This task is challenging due to outdoor scenes with high complexity and point clouds with irregular distribution. Many existing methods based on deep learning techniques have drawbacks, such as complex pre/post-processing steps, an expensive sampling cost, and a limited receptive field size. In this paper, we propose a graph attention feature fusion network (GAFFNet) that can achieve a satisfactory classification performance by capturing wider contextual information of the ALS point cloud. Based on the graph attention mechanism, we first design a neighborhood feature fusion unit and an extended neighborhood feature fusion block, which effectively increases the receptive field for each point. On this basis, we further design a neural network based on encoder–decoder architecture to obtain the semantic features of point clouds at different levels, allowing us to achieve a more accurate classification. We evaluate the performance of our method on a publicly available ALS point cloud dataset provided by the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS). The experimental results show that our method can effectively distinguish nine types of ground objects. We achieve more satisfactory results on different evaluation metrics when compared with the results obtained via other approaches. View Full-Text.

基于多源信息与深度学习特征提取的人口空间抽样方法

淳锦、张新长、郭海京、张建国、金诗程
2021 测绘通报, 2021, 0(8): 42-47.

摘要

人口抽样调查是通过人口样本估算区域人口总体的一种手段。由于人口分布通常具有空间差异性,传统的抽样调查理论难以满足日益增长的空间抽样需求,合理高效的人口空间抽样调查方法对于人口统计、研究人类活动、解决城市问题等有重要意义。本文提出一种基于多源信息与深度学习特征提取的人口空间抽样方法。在不透水面信息的辅助下,利用四叉树分割进行分层抽样,初步选择出可能存在人口分布的调查样本,并通过深度学习的常用模型——卷积神经网络估算样本建筑物密度,以辅助最终调查样本的选择与调查方案的制定。研究结果证明,该方法能够有效地筛选与人口分布密切相关的抽样区域,排除大量的无用样本,提高了人口调查的效率,节约了大量调查成本。

新型城镇化建设地理空间信息智能处理关键技术及应用

张新长、刘小平、李朝奎、邓敏、 吴志峰、曹凯滨、辛秦川、孙颖、黄健锋、李乐林、杨文涛、石岩、刘慧敏、黄悦
2021 建设科学,2021,13:92-100(华夏建设科学技术一等奖).

摘要

本项目基于新型城镇化智能管理对地理空间信息智能处理技术的迫切需求,以信息感知->信息融合->知识发现->应用服务为主线,构建了现代城镇地理空间信息“感-融-知-用”完整的技术体系,为新型城镇化建设与精细管理提供了原创性的技术支撑,推进了国土空间优化和城镇统一监管,从而创新了新型城镇智能化的管理模式。项目开发了空间数据管理与更新系统,地理空间信息融合与快速更新软件平台等技术与平台,有效地提高了应用单位的数据质量和项目实施效率。开发了集成地理模拟和空间优化模块的FLUS模型提供给近200所国内外的高校使用,并应用于全国三十多座城市,为空间规划提供了技术支撑。

Evolution of Frequency and Intensity of Concurrent Heavy Precipitation and Storm Surge at the Global Scale: Implications for Compound Floods

Yangchen Lai、Qingquan Li、Jianfeng Li、Qiming Zhou、Xinchang Zhang、Guofeng Wu
2021 Front. Earth Sci. 9:660359. doi: 10.3389/feart.2021.660359.(SCI收录)

Abstract

Compound flood raised from the concurrent heavy precipitation and storm surge receives increasing attention because of its potential threat to coastal areas. Analyzing the past changes in the characteristics of compound flood events is critical to understand the changing flood risks associated with the combination of multiple drivers/hazards. Here, we examined the evolution of the compound flood days (defined as days of concurrent extreme precipitation and extreme storm surge exceeding the 90th percentiles) based on the observed precipitation and storm surge data across the globe. Results show that the annual number of compound flood days increased significantly by 1–4 per decade (α 0.1) on the east coast of the US and northern Europe, while the annual number of compound flood days decreased significantly in southern Europe and Japan. The increasing trends in precipitation under extreme storm surge and storm surge under extreme precipitation were found extensively across the world except in Japan, suggesting that more intense precipitation appeared when extreme storm surges occurred, and higher storm surge emerged when extreme precipitation occurred. Comparatively, the global fractional contributions of storm surge (i.e., 65%) on changes in compound flood days were higher than that of precipitation (i.e., 35%), demonstrating that storm surge was more likely to dominate the changes in the number of compound flood days. This study presents the spatial and temporal characteristics of the compound flood events at the global scale, which helps better understanding the compound floods and provides scientific references for flood risk management and an indispensable foundation for further studies.

Attention-Guided Label Refinement Network for Semantic Segmentation of Very High Resolution Aerial Orthoimages

Jianfeng Huang、Xinchang Zhang、Ying Sun、Qinchuan Xin
2021 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing,4,4490-4503.https://doi.org/10.1109/JSTARS.2021.3073935.(SCI收录)

Abstract

The recent applications of fully convolutional networks (FCNs) have shown to improve the semantic segmentation of very high resolution (VHR) remote-sensing images because of the excellent feature representation and end-to-end pixel labeling capabilities. While many FCN-based methods concatenate features from multilevel encoding stages to refine the coarse labeling results, the semantic gap between features of different levels and the selection of representative features are often overlooked, leading to the generation of redundant information and unexpected classification results. In this article, we propose an attention-guided label refinement network (ALRNet) for improved semantic labeling of VHR images. ALRNet follows the paradigm of the encoder–decoder architecture, which progressively refines the coarse labeling maps of different scales by using the channelwise attention mechanism. A novel attention-guided feature fusion module based on the squeeze-and-excitation module is designed to fuse higher level and lower level features. In this way, the semantic gaps among features of different levels are declined, and the category discrimination of each pixel in the lower level features is strengthened, which is helpful for subsequent label refinement. ALRNet is tested on three public datasets, including two ISRPS 2-D labeling datasets and the Wuhan University aerial building dataset. Results demonstrated that ALRNet had shown promising segmentation performance in comparison with state-of-the-art deep learning networks. The source code of ALRNet is made publicly available for further studies.

A method for quality management of vegetation phenophases derived from satellite remote sensing data

Yongjian Ruan、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin、Ying Sun、Zurui Ao、Xin Jiang
2021 International Journal of Remote Sensing,42:15,5801-5820.https://doi.org/10.1080/01431161.2021.1931534.(SCI收录)

Abstract

Remote sensing has become an important technique for monitoring vegetation phenology. The quality of remote-sensing images and derived products is key to successful extraction of vegetation phenophases. There is a need to develop quality management methods to evaluate the data uncertainty and assist the removal of the noises. This paper developed a shape quality assurance score threshold (SQAT) method which accounts for the trend in satellite-derived vegetation index associated with the process of vegetation growth. The proposed method was tested on six widely used methods for extracting vegetation phenophases. Results showed that the SQAT method can effectively identify noises in the vegetation index time series and improve the accuracies of estimated start of season (SOS) and end of season (EOS) of the six methods. After removal of identified noises, the Pearson correlation coefficient (r) averagely increased by 8% for SOS, and 11% for EOS. Regression analyses of vegetation phenophases between the PhenoCam observations and MCD12Q2 product showed that the proposed method performs better than the QA score of MCD12Q2 for quality management. This paper provides promising method for quality management; it has the potential to reduce the uncertainty of the vegetation index time series that can support studies of vegetation phenology monitoring.

地理信息科学基于慕课和翻转课堂教学模式的探索与实践

张新长、箭鸽、王猛
2021 地理信息世界,2021,28(1):12-15.

摘要

推进信息技术与教育教学的深度融合,通过课程内容、教学模式与教学方法的改革,打造高阶性、创新性和具有挑战度的金课是目前我国高等教育的重要任务。随着科技的发展和互联网的普及,传统地理信息科学教学模式中以课堂为载体、以教师为主导的教育形式已经满足不了大学生和社会公众对于了解和掌握知识的需求,急需探索一种新的教学模式让学生更加主动地投入学习以及让知识更有效地传递。因此,有必要将地理信息科学学科结合互联网技术,在教学模式中加入慕课和翻转课堂元素,对地理信息类课程的教学模式进行探索与实践。

建设数字孪生城市的逻辑与创新思考

张新长、李少英、周启鸣、孙颖
2021 测绘科学,2021,46(3):147-152,168.

摘要

介绍了数字孪生城市的提出背景以及基本概念,分析了数字孪生城市与智慧城市之间的关系,并介绍了构建数字孪生城市的主要支撑技术,最后总结了数字孪生城市的应用现状及发展趋势。作者认为,数字孪生技术要在智慧城市建设中得以更广泛的应用还将面临数据、基础知识库、系统融合以及人才问题等方面的挑战,并从宏观与微观层面提出解决这些问题的制度路径和技术路径。

Regional Land Eco-Security Evaluation for the Mining City of Daye in China Using the GIS-Based Grey TOPSIS Method

Xinchang Zhang、Min Chen、Kai Guo、Yang Liu、Yi Liu、Weinan Cai、Hua Wu、Zeyi Chen、Yiyun Chen、Jianguo Zhang
2021 Land.2021,10,118.https://doi.org/10.3390/land10020118.(SCI收录)

Abstract

Regional ecological security assessment is a significant methodology for environmental protection, land utilisation, and human development. This study aims to reveal the regional constraints of ecological resources to overcome the difficulties and complexities in quantification of current models used in land ecosystems. For this purpose, the technique for order preference by similarity to an ideal solution (TOPSIS) was linked to a grey relational analysis and integrated with a geographic information system. The obtained method was used to construct a land eco-security evaluation on a regional scale for application in a traditional mining city, Daye, in central China. Parameter analysis was introduced to the method to produce a more realistic spatial distribution of eco-security. Subsequently, based on the pressure–state–response framework, the eco-security index was calculated, and the carrying capacity of land resources and population for each sub-region were analysed. The results showed that: (i) very insecure and insecure classes comprised 5.65% and 18.2% of the total area, respectively, highlighting the vulnerable eco-environmental situation; (ii) moderate secure classes areas comprised a large amount of arable land, spanning an area of 494.5 km2; (iii) secure areas were distributed in the northwest, containing mostly water and wetland areas and accounting for 426.3 km2; and (iv) very secure areas were located on the southeastern region, involving traditional woodland with a better vegetation cover and an overall higher eco-environmental quality. In addition, for each sub-region, the extremely low and low ecological security areas were mainly arable and urban lands, which amounted to 305 and 190 km2, respectively. Under the current ecological constraints, sub-region 1 cannot continue supporting the population size in Daye City. The present results demonstrate the accuracy of our methodology, and our method may be used by local managers to make effective decisions for regional environment protection and sustainable use of land resources.

Contour line simplification method based on the two‐level Bellman–Ford algorithm

Guangjing He、Xinchang Zhang、Ying Sun、Guowei Luo、Liyan Chen
2020 Transactions in GIS. 2020;00:1–28. https://doi.org/10.1111/.(SCI收录)

Abstract

The contour line is one of the basic elements of a topographic map. Existing contour line simplification methods are generally applied to maps without topological errors. However, contour lines acquired from a digital elevation model (DEM) may contain topological errors before simplification. Targeted at contour lines with topological errors, a progressive simplification method based on the two‐level Bellman–Ford algorithm is proposed in this study. Simplified contour lines and elevation error bands were extracted from the DEM. The contour lines of the elevation error bands were initially simplified with the Bellman–Ford (BF) algorithm. The contour lines were then segmented using the vertices of the initial simplification result and connected curves with the same bending direction were merged into a new curve. Subsequently, various directed graphs of the merged curves were constructed and a second simplification was made using the BF algorithm. Finally, the simplification result was selected based on the similarity between several simplification results and adjacent contour lines. The experimental results indicate that the main shapes of the contour groups can be maintained with this method and original topological errors are resolved.

多深度神经网络集成的道路提取

张新长、江鑫
2020 地理信息世界,2020,27(6):87-92.

摘要

本文分别探讨了深度神经网络的宽度及模型结构对高分辨率遥感图像道路提取的影响。首先,选取三种不同网络结构的端到端的模型(SegNet、U-Net 和 FRRN)执行道路提取,对比分析不同深度学习网络的道路提取效果。为了提取不同尺度感知域的特征信息,对每种深度学习网络结构依次设置 3×3、5×5、7×7 的卷积核,剖析卷积核的尺度对网络模型道路提取的影响,提出一种多深度学习网络集成的道路提取方法。

Prediction and Analysis of Lake Ice Phenology Dynamics Under Future Climate Scenarios Across the Inner Tibetan Plateau

Yongjian Ruan、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin、Yubao Qiu、Ying Sun
2020 Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125, e2020JD033082. https://doi.org/10.1029/2020JD033082.(SCI收录)

Abstract

How climate change influences lake ice phenology is important in understanding the climate‐lake interactions. This study investigates the response of lake ice phenology to future climate scenarios. Thirty‐five lakes in the Tibetan Plateau were studied. Firstly, we applied a random forest (RF) model to simulate lake ice condition under different representative concentration pathways (RCPs). The results of the virtual experiments show that lake ice freeze‐up start date (FUSD) and break‐up end date (BUED) are well simulated by the RF model, with R2FUSD > 0.91 under different RCPs, and R2BUED > 0.84, except in RCP2.6 (R2 = 0.74). Secondly, two non‐parametric methods (Mann‐Kendall and Sen's slope estimator) were used for analyzing the trends in lake ice phenology and its response to various emission scenarios. Lake ice phenology was largely affected by temperature changes under different RCPs, and it had a larger inter‐annual variability in the early period (2002–2050) than in the later period (2050–2099). FUSD of 35 lakes delayed by an average of 0.01, 0.04, and 0.04 days/yr from 2002 to 2098 under RCP4.5, RCP6.0, and RCP8.5, whereas BUED advanced by an average of 0.04, 0.11, and 0.21 days/yr from 2003 to 2099. Both delays in FUSD and advances in BUED contributed to shortened average ice duration of 35 lakes, which shortened by 0.05, 0.14, and 0.25 days/yr from 2002 to 2098 under RCP4.5, RCP6.0, and RCP8.5, respectively. These findings could help to tackle the impacts of climate change on the lake systems.

Fine-Grained Building Change Detection From Very High-Spatial-Resolution Remote Sensing Images Based on Deep Multitask Learning

Ying Sun、Xinchang Zhang、Jianfeng Huang、Haiying Wang、Qinchuan Xin
2020 IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, 2020.(SCI收录)

Abstract

Building change detection from very high-spatial-resolution (VHR) remote sensing images has gained increasing popularity in a variety of applications, such as urban planning and damage assessment. Detecting fine-grained ``from-to'' changes (change transition from one land cover type to another) of buildings from the VHR images is still challenging as multitemporal representation is complicated. Recently, fully convolutional neural networks (FCNs) have been proven to be capable of feature extraction and semantic segmentation of VHR images, but its ability in change detection is untested and unknown. In this letter, we leverage the semantic segmentation of buildings as an auxiliary source of information for the fine-grained ``from-to'' change detection. A deep multitask learning framework for change detection (MTL-CD) is proposed for detecting building changes from the VHR images. MTL-CD adopts the encoder-decoder architecture and solves the main task of change detection and the auxiliary tasks of semantic segmentation simultaneously. Accordingly, the change detection loss function is constrained by the auxiliary semantic segmentation tasks and enables the back-propagation of the building footprints' detection errors for the improvement of change detection. A building change detection data set named the Guangzhou data set is also developed for model evaluation, in which the bitemporal R-G-B images were collected by airplane (2009) and unmanned aerial vehicle (UAV, 2019) with different flight heights. Experiments on the Guangzhou data set demonstrate that the MTL-CD method effectively detects fine-grained ``from-to'' changes and outperforms the postclassification methods and the direct change detection methods.

Arbitrary-Shaped Building Boundary-Aware Detection with Pixel Aggregation Network

Xin Jiang、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin、Xu Xi、Pengcheng Zhang
2020 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2020.(SCI收录)

Abstract

Large-scale building extraction is an essential work in the field of remote sensing image analysis. The high-resolution image extraction methods based on deep learning have achieved state-of-the-art performance. However, most of the previous work has focused on region accuracy rather than boundary quality. Aiming at the low accuracy problems and incomplete boundary of the building extraction method, we propose an architecture that optimizes the boundaries of buildings, BAPANet. Notably, the architecture consists of an encoder-decoder network and residual refinement modules responsible for prediction and refinement, respectively. The objective function optimizes the network in the form of three levels (pixel, feature map, and patch) by fusing three loss functions: binary cross-entropy (BCE), intersection over-union (IoU) and structural similarity (SSIM). The five public datasets' experimental results show that the extraction method in this paper has high region accuracy, and the boundary of buildings is clear and complete.

数字城市 数字课程

张新长
2020北京:《高等教育出版社》出版发行

Abstract

本书从数字城市提出的背景出发,系统全面地介绍了其建设内容、支撑技术和应用,涵盖支撑数字城市的多种空间信息技术、地理空间框架与公共服务平台建设应用、城市网格化管理、数字城市与人文社会发展、云时代GIS与物联网技术、数字城市的未来——智慧城市等各个方面,体现出内容的系统性、准确性、科学性、前沿性、新颖性,以及普及性。本书可以作为高等院校地学专业高年级本科生、研究生的教材,也可供城市规划和管理人员,数字城市、智慧城市研究和开发人员,以及高等院校相关专业的教师阅读参考。

广东省房屋空置识别及空间特征分析

箭鸽、张新长、江鑫、王猛、张鹏程
2020 地理信息世界,2020, v.27;No.140(02) 130-133.

摘要

快速的城镇化建设为城市带来了大范围的扩张以及可观的经济效益。但同时部分地区也因发展过快产生了人口资源配置与区域发展脱节的问题,大量房屋存在空置的情况。以广东省作为研究区,结合NPP-VIIRS夜间灯光影像数据、土地覆盖利用数据及人口格网数据构建了用于评价房屋空置情况的指数。以区县为研究单元,探查了2015年广东省123个行政区县的房屋空置情况并分析其空间分布特征。结果表明广东省房屋空置程度呈现粤北>粤西>粤东>珠江三角洲的趋势,而且房屋空置存在明显的空间相关特性,高-高类聚集主要出现在深圳市及广州市部分地区,低-低类聚集主要出现在粤北省级临界处。该指数的构建为房屋空置识别提供新的视角,有助于城市化的健康可持续发展。

Establishment of an integrated decision-making method for planning the ecological restoration of terrestrial ecosystems

KaiGuo、Xinchang Zhang、Jiamin Liu、Zhifeng Wu、Yiyun Chen、Min Chen、Kexin Zhang
2020 Science of The Total Environment,2020,139852;https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.139852.(SCI收录)

Abstract

Ecological restoration of terrestrial ecosystems facilitates environmental protection and enhances sustainable development of land resources. With increasingly severe land degradation, new and effective methods must be developed for the restoration of ecological functions. In this study, we developed a regional risk assessment approach to support the planning of ecological restoration of a terrestrial ecosystem located in the Daye area in central China. The study area was divided into six sub-regions where ecological risks were characterized by building a non-linear model to represent ecological interactions among the risk components there. Socio-economic conditions in the areas were evaluated and presented using an analytic hierarchy process. Assessment of different stakeholders there was conducted based on multiple-criteria decision analysis. Then, integrated assessment was performed using the technique of order preference for an ideal solution. We divided the degraded land in Daye into areas with different priorities for restoration or rectification and presented corresponding sequential time intervals for the action. The results are as follows: (i) the top priority rectification areas (totaling 358 km2) are mainly distributed in northeast and northwest regions; (ii) the high priority rectification areas are concentrated in the central region spanning 226 km2; (iii) the medium priority rectification areas comprised a large amount of arable and forest land spanning 605 km2; and (iv) the low priority rectification areas cover the rest part of the Daye area spanning 195 km2. The assessment tool was proven to be useful in planning regional ecological restoration in terrestrial ecosystems.

结合随机森林面向对象的森林资源分类

王猛、张新长、王家耀、孙颖、箭鸽、潘翠红
2020 测绘学报,2020,49(2):235-244; doi:10.11947/j.AGCS.2020.20190272.(EI收录)

摘要

针对森林资源分类研究较少且缺少相对简单有效的方法的情况,提出一种结合面向对象和随机森林的森林资源分类方法.面向对象分割技术可减少“椒盐效应”,随机森林分类算法具有高准确度、抗噪声能力强、性能稳定等优势.鉴于此,通过调整面向对象的分割参数,构造最优特征空间及估算随机森林中决策树的数量等,构建了最优的面向对象随机森林分类模型.另外,选择了SVM 算法作对比试验.试验结果显示,本文分类算法的总体精度达到83.34%,Kappa 系数为0.7892,明显高于SVM,能够有效提高森林资源分类的精度。

Topology-preserving and geometric feature-correction watermarking of vector maps

Xu Xi、Xinchang Zhang 、Ying Sun、Xin Jiang、Qinchuan Xin
2020 IEEE Access,2020.(SCI收录)

Abstract

Digital watermarking is an effective method of vector map copyright protection. However, the topology and geometric features are potentially influenced by the disturbances of vertices caused by watermark embedding, thus reducing the availability of watermarked vector maps. In this research, we propose a post-correction method for two-dimensional vector map watermarking, by which the topology and geometric features of the input data can be preserved, while using only conventional watermarking techniques. In the proposed method, the Maximum Perturbation Regions (MPR) of vertices and direction angle constraints methods of adjacent lines are adopted to undergo multi-azimuth checks of watermarked vertices, which may cause changes of the geometric features and topology. After that, the coordinate adjustment method which is based on the homonymous vertices topology association and the MPR are combined for topology and geometric feature correction. For watermark embedding, two classic frequency domain watermarking techniques, Discrete Fourier Transformation (DFT) and Discrete Wavelet Transformation (DWT), phase based and low-frequency coefficient based respectively, are also adopted. The scheme was conducted on a building vector map and a road vector map. The experimental results show that the proposed method can ensure the topology consistency and geometric feature similarity of vector maps before and after embedding watermarks. Moreover, this method has little interference with the maps, which improves the usability of the watermarked vector map.

The delineation of urban growth boundaries in complex ecological environment areas by using cellular automata and a dualenvironmental evaluation

Dachuan Zhang、Xiaoping Liu、Ziyu Lin、Xinchang Zhang 、Honghui Zhang
2020 Journal of Cleaner Production, 2020: 120361.(SCI收录)

Abstract

Urban growth boundaries are an efficient tool for protecting non-urban land uses from being dominated by urban sprawl and can promote sustainable urban development. Previous studies have explored the use of a cellular automata simulation and its visualization products in delimiting future UGBs. However, existing CA-UGB delineation models lack a transcendental component for ecological evaluation and are difficult to apply to areas with complex ecological environments or heterogeneous resource endowments. Therefore, this paper introduces an innovative model by coupling the dual-environmental evaluation and the Future Land-use Simulation CA model for delimiting future UGBs. To prioritize ecological protection, some intermediate products of the DEE are processed as pivotal components in the CA simulations. Strict urban simulation constraints are also applied in the FLUS model to meet the DEE regulations and prioritize ecological protection. This model was implemented to plan future UGBs in Chungking, China. After quantifying and comparing the proposed UGB scheme with other UGB delineations of Chungking by using various landscape metrics, the DEE-UGBs show a stronger ability to manage urban patches via aggregation with the simultaneous reconciliation of contradictions among land uses.

A spatial bayesian-network approach as a decision-making tool for ecological-risk prevention in land ecosystems

Kai Guo、Xinchang Zhang 、Xi Kuai、Zhifeng Wu、Yiyun Chen、Yi Liu
2020 Ecological Modelling 419, 2020.(SCI收录)

Abstract

Prevention of ecological risks in land ecosystems is crucial for environmental protection and sustainable land use. With increasingly severe land degradation, new and effective methods must be developed for the management of ecological risks. In this study, a conceptual decision-making model in ecological risk prevention was developed using the Bayesian belief network with a geographic information system (GIS) for the regional-scale land ecosystem in the traditional mining city of Daye in Central China. Based on the results of a sensitivity analysis, the variable of eco-resilience reduction was identified as the most sensitive to habitat removal with the highest mutual information at 0.71. The two variables of soil pollution and water-quality deterioration were selected for a cross-validation analysis, and the changes in both the calibration and validation performance were very small. The scenarios we considered based on the interests of various stakeholders presented the spatial distribution of the following regulative effects of various management measures on a regional scale: (1) the variable of urbanisation showed that the probability of 11.5 % of all the grids decreased at a high state over an area of 177 km2; (2) the variable of mining showed that the probability of 35.5 % of the all the grids at a high state decreased, over an area of 554 km2; (3) the variable of habitat removal showed that the probability of 6.7 % of all the grids at a high state decreased, over an area of 87 km2; and (4) the variable of health threats showed that the probability of 8.4 % of all the grids at a high state decreased, over an area of 135 km2. The Bayesiannetwork-GIS based tools can support the decision-making process used for ecological-risk prevention in land ecosystems.

Geometric Primitives in LiDAR Point Clouds: A Review

Shaobo Xia、Dong Chen、Ruisheng Wang、Jonathan Li、Xinchang Zhang
2020  IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2020.(SCI收录)

Abstract

Geometric primitives that consist of a group of discrete points may be viewed as one kind of abstraction and representation of lidar data at the entity level. In recent years, many efforts from different scientific communities, such as photogrammetry, computer vision and computer graphics, have been made into geometric primitive detection, regularization, and in-depth applications. The most recent lidar-based surveys focus only on reconstruction, object segmentation, and recognition, as well as the data processing techniques based on a specific platform such as mobile LiDAR. However, in this paper, lidar point clouds are understood from a new perspective, i.e., geometric primitives embedded in versatile objects in physical world. We categorize geometric primitives into two classes: shape primitives, e.g., lines, surfaces, and volumetric shapes, as well as structure primitives, represented by skeletons and edges. Interpretations of geometric primitive from multiple disciplines try to convey the significance of geometric primitives, the latest processing techniques regarding geometric primitives, and their potential possibilities in the context of lidar point clouds. To this end, applications of these primitives are reviewed with an emphasis on object extraction and reconstruction to clearly show the significances of this paper. Next, we survey and compare methods for geometric primitive extraction and then survey primitive regularization methods that add real-world geometry constrains to detected primitives. Finally, we summarize the problems and challenges and describe possible future for primitive extraction methods that can be achieved globally optimal results efficiently, even with disorganized, uneven, noisy, incomplete, and large-scale lidar point clouds.

Enhanced vegetation growth in the urban environment across 32 cities in the Northern Hemisphere

Yongjian Ruan、Xinchang Zhang 、Qinchuan Xin、Zurui Ao、Ying Sun
2019 Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 2019.(SCI收录)

Abstract

How the urban environment influences vegetation phenology is important to understand the living environment and the climate-vegetation interaction. This study investigates changes in vegetation phenology in the urban environment using remote sensing data for 32 major cities in the Northern Hemisphere. Vegetation phenological information for both urban and rural areas of each individual city was derived from the remote sensing data. We found that the urban environment generally enhanced vegetation growth but at varied degrees for different regions in the Northern Hemisphere. Vegetation phenology metrics, including the start of season (SOS), the end of season (EOS), and the growing season length (GSL), have large differences between urban and rural environment. Vegetation SOS in urban areas occurred earlier than in rural areas for 22 in 32 cities and the relationships between advanced urban SOS and the distance away from urban centers are significant for 9 cities. Vegetation EOS in urban areas occurred later than in rural areas for 19 in 32 cities and the relationships between delayed urban EOS and the distance away from urban centers are significant for 10 cities. The response of SOS to the urban environment is found dependent upon the latitude of urban centers and urban spring daytime and nighttime temperatures. Analysis on ground observational records of vegetation phenology in the region of North America supports the findings derived from remote sensing data. These findings could help to understand the impacts of the urban environment on vegetation growth.

Automated Surface Water Extraction Combining Sentinel-2 Imagery and OpenStreetMap Using Presence and Background Learning (PBL) Algorithm

Zhiqiang Zhang、Xinchang Zhang 、Xin Jiang、Qinchuan Xin、Zurui Ao、Qiting Zuo、Liyan Chen
2019 IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2019.(SCI收录)

Abstract

Surface water bodies play important roles in socioeconomic development and ecosystem balance. The fast-developing technology of remote sensing offers opportunities for the automatic extraction and dynamic monitoring of surface water bodies. Compared with other medium- and low-spatial-resolution remote sensing images, such as Landsat and MODIS, Sentinel-2 imagery provides higher spatial resolution and revisit frequency, making it more suitable for surface water extraction. The existing research works on surface water extraction using Sentinel-2 imagery remain focusing on the construction of water indexes, which is easily affected by shadows and built-up areas. In this study, we propose an automated surface water extraction method based on the presence and background learning algorithm (ASWE-PBL) using Sentinel-2 imagery and OpenStreetMap (OSM) data. The OSM data are used as the auxiliary data to automatically select water samples, and the PBL algorithm is adopted to predict the water presence probability. ASWE-PBL is validated using six typical study areas in China, and the modified normalized difference water index, the automated water extraction index, and the random forest classifier are employed for comparison. Moreover, feature optimization, parameter sensitivity, computation cost, and future work are analyzed and discussed. The experimental results show that ASWE-PBL can effectively suppress noise caused by shadows and built-up areas and can obtain the highest kappa coefficient for five study areas but not for Guangzhou and that the ten-spectral-band composite of Sentinel-2 imagery is a better feature combination scheme than that of spectral and water indexes.

Road Extraction of High Resolution Remote Sensing Images Derived from DenseUNet

Jiang Xin、Xinchang Zhang 、Zhiqiang Zhang、Wu Fang
2019 Remote Sens. 2019, 11(21), 2499; https://doi.org/10.3390/rs11212499.(SCI收录)

Abstract

Road network extraction is one of the significant assignments for disaster emergency response, intelligent transportation systems, and real-time updating road network. Road extraction base on high-resolution remote sensing images has become a hot topic. Presently, most of the researches are based on traditional machine learning algorithms, which are complex and computational because of impervious surfaces such as roads and buildings that are discernible in the images. Given the above problems, we propose a new method to extract the road network from remote sensing images using a DenseUNet model with few parameters and robust characteristics. DenseUNet consists of dense connection units and skips connections, which strengthens the fusion of different scales by connections at various network layers. The performance of the advanced method is validated on two datasets of high-resolution images by comparison with three classical semantic segmentation methods. The experimental results show that the method can be used for road extraction in complex scenes.

Calculating spatial configurational entropy of a landscape mosaic based on the Wasserstein metric

Yuan Zhao、Xinchang Zhang
2019 Landscape Ecol(2019).https://doi.org/10.1007/s10980-019-00876-x.(SCI收录)

Abstract

Context Entropy is an important concept traditionally associated with thermodynamics and is widely used to describe the degree of disorder in a substance, system, or process. Configurational entropy has received more attention because it better reflects the thermodynamic properties of physical and biological processes. However, as the number of configuration combinations increases, configurational entropy becomes too complex to calculate, and its value is too large to be accurately represented in practical applications.Objectives To calculate the spatial configurational entropy of a landscape mosaic based on a statistical metric. Methods We proposed a relative entropy using histograms to compare two ecosystems with the Wasserstein metric, and used six digital elevation models and five simulated data to calculate the entropy of the complex ecosystems. Results The calculation and simulation showed that the purposed metric captured disorder in the spatial landscape, and the result was consistent with the general configurational entropy. By calculating several spatial scale landscapes, we found that relative entropy can be a trade-off between the rationality of results and the cost of calculation. Conclusions Our results show that the Wasserstein metric is suitable to capture the discrepancy using complex landscape mosaic data sets, which provides a numerically efficient approximation for the similarity in the histograms, reducing excessive expansion of the calculated result.

城乡一体化空间信息智能服务平台建设与应用

张新长 、张志强
2019 中国建设信息化,2019,86,12-15.

摘要

城乡一体化空间信息服务平台是城乡统筹发展和智慧城市建设的重要支撑和保障。现阶段的空间信息智能服务平台大多是面向城市应用的,难以满足城乡统筹的国土空间规划的应用需求。本文首先从国土空间规划中空间信息智能服务的需求出发,构建城乡一体化空间信息智能服务平台的总体架构。然后剖析服务平台建设的若干关键技术,并结合本研究团队的研究成果提出相应的技术方案。最后,简要介绍广州市佛山区的“城乡规划业务全生命周期智能化管理平台”,以期为相关领域的研究提供指导和借鉴。

Automatic building extraction from high-resolution aerial images and LiDAR data using gated residual refinement network

Jianfeng Huang、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin、Ying Sun、Pengcheng Zhang
2019 ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, May 2019(151),91-105.(SCI收录)

Abstract

Automated extraction of buildings from remotely sensed data is important for a wide range of applications but challenging due to difficulties in extracting semantic features from complex scenes like urban areas. The recently developed fully convolutional neural networks (FCNs) have shown to perform well on urban object extraction because of the outstanding feature learning and end-to-end pixel labeling abilities. The commonly used feature fusion or skip-connection refine modules of FCNs often overlook the problem of feature selection and could reduce the learning efficiency of the networks. In this paper, we develop an end-to-end trainable gated residual refinement network (GRRNet) that fuses high-resolution aerial images and LiDAR point clouds for building extraction. The modified residual learning network is applied as the encoder part of GRRNet to learn multi-level features from the fusion data and a gated feature labeling (GFL) unit is introduced to reduce unnecessary feature transmission and refine classification results. The proposed model - GRRNet is tested in a publicly available dataset with urban and suburban scenes. Comparison results illustrated that GRRNet has competitive building extraction performance in comparison with other approaches. The source code of the developed GRRNet is made publicly available for studies.

Dual Zero-Watermarking Scheme for Two-Dimensional Vector Map Based on Delaunay Triangle Mesh and Singular Value Decomposition

Xu Xi、Xinchang Zhang、Weidong Liang、Qinchuan Xin、Pengcheng Zhang
2019 Applied Sciences,2019,9(4),642.(SCI收录)

Abstract

Digital watermarking is important for the copyright protection of electronic data, but embedding watermarks into vector maps could easily lead to changes in map precision. Zero-watermarking, a method that does not embed watermarks into maps, could avoid altering vector maps but often lack of robustness. This study proposes a dual zero-watermarking scheme that improves watermark robustness for two-dimensional (2D) vector maps. The proposed scheme first extracts the feature vertices and non-feature vertices of the vector map with the Douglas-Peucker algorithm and subsequently constructs the Delaunay Triangulation Mesh (DTM) to form a topological feature sequence of feature vertices as well as the Singular Value Decomposition (SVD) matrix to form intrinsic feature sequence of non-feature vertices. Next, zero-watermarks are obtained by executing exclusive disjunction (XOR) with the encrypted watermark image under the Arnold scramble algorithm. The experimental results show that the scheme that synthesizes both the feature and non-feature information improves the watermark capacity. Making use of complementary information between feature and non-feature vertices considerably improves the overall robustness of the watermarking scheme. The proposed dual zero-watermarking scheme combines the advantages of individual watermarking schemes and is robust against such attacks as geometric attacks, vertex attacks and object attacks.

模式识别的空间数据联动更新技术研究

张新长 、张志强、孙颖、何显锦、罗国玮
2019 测绘科学,2019,44(1),66-72.

摘要

针对多尺度空间数据联动更新技术体系不完善的问题,该文提出了一套系统完善的多尺度空间数据联动更新技术体系。该技术体系以模式识别理论为基础,以"更新信息检测—自适应增量更新—更新信息多尺度匹配与传递"为主线,实现了模式识别理论技术与多尺度空间数据联动更新应用的深度融合,为空间数据快速更新提供了重要的技术支撑和保障。基于广州市增城区空间数据联动更新的实验结果表明:该文提出的方法对于复杂城市区域多尺度空间数据联动更新是非常有效的。

Extracting Building Boundaries from High Resolution Optical Images and LiDAR Data by Integrating the Convolutional Neural Network and the Active Contour Model

Ying Sun、Xinchang Zhang 、Xiaoyang Zhao、Qinchuan Xin
2018 Remote Sens. 2018, 10(9), 1459.(SCI收录)

Abstract

Identifying and extracting building boundaries from remote sensing data has been one of the hot topics in photogrammetry for decades. The active contour model (ACM) is a robust segmentation method that has been widely used in building boundary extraction, but which often results in biased building boundary extraction due to tree and background mixtures. Although the classification methods can improve this efficiently by separating buildings from other objects, there are often ineluctable salt and pepper artifacts. In this paper, we combine the robust classification convolutional neural networks (CNN) and ACM to overcome the current limitations in algorithms for building boundary extraction. We conduct two types of experiments: the first integrates ACM into the CNN construction progress, whereas the second starts building footprint detection with a CNN and then uses ACM for post processing. Three level assessments conducted demonstrate that the proposed methods could efficiently extract building boundaries in five test scenes from two datasets. The achieved mean accuracies in terms of the F1 score for the first type (and the second type) of the experiment are 96.43 ± 3.34% (95.68 ± 3.22%), 88.60 ± 3.99% (89.06 ± 3.96%), and 91.62 ±1.61% (91.47 ± 2.58%) at the scene, object, and pixel levels, respectively. The combined CNN and ACM solutions were shown to be effective at extracting building boundaries from high-resolution optical images and LiDAR data.

地理信息教材慕课化改革与教学模式创新研究

张新长、阮永俭、何显锦
2018 《中国大学教学》2018年第8期.

摘要

随着信息技术的快速发展和移动互联网的普及化,传统的以书籍为载体的高等教育地理信息类课程教材已经满足不了在校大学生和社会公众对于了解和掌握知识的需求,而且在校大学生对知识获取的路径也日趋多样化,急需新形式的教材与教学模式让知识更加流畅的传递。故本文将地理信息类课程教材结合移动互联网技术,在教材与教学模式中添加慕课(Massive Open Online Courses,MOOC)新元素,探讨信息时代的中国地理信息类高等教育教材改革与教学模式创新。

Road Centerline Extraction from Very-High-Resolution Aerial Image and LiDAR Data Based on Road Connectivity

Zhiqiang Zhang、Xinchang Zhang 、Ying Sun、Pengcheng Zhang
2018 Remote Sens. 2018, 10(8), 1284.(SCI收录)

Abstract

The road networks provide key information for a broad range of applications such as urban planning, urban management, and navigation. The fast-developing technology of remote sensing that acquires high-resolution observational data of the land surface offers opportunities for automatic extraction of road networks. However, the road networks extracted from remote sensing images are likely affected by shadows and trees, making the road map irregular and inaccurate. This research aims to improve the extraction of road centerlines using both very-high-resolution (VHR) aerial images and light detection and ranging (LiDAR) by accounting for road connectivity. The proposed method first applies the fractal net evolution approach (FNEA) to segment remote sensing images into image objects and then classifies image objects using the machine learning classifier, random forest. A post-processing approach based on the minimum area bounding rectangle (MABR) is proposed and a structure feature index is adopted to obtain the complete road networks. Finally, a multistep approach, that is, morphology thinning, Harris corner detection, and least square fitting (MHL) approach, is designed to accurately extract the road centerlines from the complex road networks. The proposed method is applied to three datasets, including the New York dataset obtained from the object identification dataset, the Vaihingen dataset obtained from the International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS) 2D semantic labelling benchmark and Guangzhou dataset. Compared with two state-of-the-art methods, the proposed method can obtain the highest completeness, correctness, and quality for the three datasets. The experiment results show that the proposed method is an efficient solution for extracting road centerlines in complex scenes from VHR aerial images and light detection and ranging (LiDAR) data.

基于零水印与脆弱水印的矢量地理数据多重水印算法

梁伟东、张新长、奚旭、张鹏程
2018 中山大学学报自然科学版,2018,57(4):1-8.(EI收录)

摘要

人口数据空间化展现了客观世界的人口分布, 以行政区划为单元计算的人口密度难以体现实际人口分布的差异性, 精细尺度的人口分布估算对于与人类活动相关的研究有重要意义。该文提出一种基于POI 数据的人口分布格网化方法: 首先, 利用深圳市街道人口统计值和土地利用分类数据进行多元线性回归建模, 获得50 m 格网尺度下的人口分布; 然后, 借助POI 数据与人口数据间的相关性, 结合四叉树索引获得相关性较高的POI 中心点集;最后, 建立一种新的格网人口重分配模型, 更接近实际人口空间分布。研究结果表明, 所提出的人口分布格网化模型能较好地拟合街道和建筑物人口统计值, 为微观和更精确的人口估算奠定了基础。

基于POI数据的人口分布格网化方法研究

淳锦、张新长、黄健锋、张鹏程
2018 地理与地理信息科学,2018,34(4),83-89.

摘要

人口数据空间化展现了客观世界的人口分布, 以行政区划为单元计算的人口密度难以体现实际人口分布的差异性, 精细尺度的人口分布估算对于与人类活动相关的研究有重要意义。该文提出一种基于POI 数据的人口分布格网化方法: 首先, 利用深圳市街道人口统计值和土地利用分类数据进行多元线性回归建模, 获得50 m 格网尺度下的人口分布; 然后, 借助POI 数据与人口数据间的相关性, 结合四叉树索引获得相关性较高的POI 中心点集;最后, 建立一种新的格网人口重分配模型, 更接近实际人口空间分布。研究结果表明, 所提出的人口分布格网化模型能较好地拟合街道和建筑物人口统计值, 为微观和更精确的人口估算奠定了基础。

Developing a multi-filter convolutional neural network for semantic segmentation using high-resolution aerial imagery and LiDAR data

YingSun、Xinchang Zhang、QinchuanXin、JianfengHuang
2018 Isprs Journal of Photogrammetry & Remote Sensing, 2018.(SCI收录).

Abstract

Semantic segmentation of LiDAR and high-resolution aerial imagery is one of the most challenging topics in the remote sensing domain. Deep convolutional neural network (CNN) and its derivatives have recently shown the abilities in pixel-wise prediction of remote sensing data. Many existing deep learning methods fuse LiDAR and high-resolution aerial imagery towards an inter-modal mode and thus overlook the intra-modal statistical characteristics. Additionally, the patch-based CNNs could generate the salt-and-pepper artifacts as characterized by isolated and spurious pixels on the object boundaries and patch edges leading to unsatisfied labelling results. This paper presents a semantic segmentation scheme that combines multi-filter CNN and multi-resolution segmentation (MRS). The multi-filter CNN aggregates LiDAR data and high-resolution optical imagery by multi-modal data fusion for semantic labelling, and the MRS is further used to delineate object boundaries for reducing the salt-and-pepper artifacts. The proposed method is validated against two datasets: the ISPRS 2D semantic labelling contest of Potsdam and an area of Guangzhou in China labelled based on existing geodatabases. Various designs of data fusion strategy, CNN architecture and MRS scale are analyzed and discussed. Compared with other classification methods, our method improves the overall accuracies. Experiment results show that our combined method is an efficient solution for the semantic segmentation of LiDAR and high-resolution imagery.

Progressive Amalgamation of Building Clusters for Map Generalization Based on Scaling Subgroups

Xianjin He、Xinchang Zhang、Jie Yang
2018 ISPRS Int.J.Geo-Inf.2018, 7, 116(SCI收录).

Abstract

Map generalization utilizes transformation operations to derive smaller-scale maps from larger-scale maps, and is a key procedure for the modelling and understanding of geographic space. Studies to date have largely applied a fixed tolerance to aggregate clustered buildings into a single object, resulting in the loss of details that meet cartographic constraints and may be of importance for users. This study aims to develop a method that amalgamates clustered buildings gradually without significant modification of geometry, while preserving the map details as much as possible under cartographic constraints. The amalgamation process consists of three key steps. First, individual buildings are grouped into distinct clusters by using the graph-based spatial clustering application with random forest (GSCARF) method. Second, building clusters are decomposed into scaling subgroups according to homogeneity with regard to the mean distance of subgroups. Thus, hierarchies of building clusters can be derived based on scaling subgroups. Finally, an amalgamation operation is progressively performed from the bottom-level subgroups to the top-level subgroups using the maximum distance of each subgroup as the amalgamating tolerance instead of using a fixed tolerance. As a consequence of this step, generalized intermediate scaling results are available, which can form the multi-scale representation of buildings. The experimental results show that the proposed method can generate amalgams with correct details, statistical area balance and orthogonal shape while satisfying cartographic constraints (e.g., minimum distance and minimum area)

跨比例尺新旧居民地目标变化分析与决策树识别

陈利燕、张新长、林鸿、杨敏
2018 测绘学报,2018,47(3):403-412(EI收录).

摘要

变化分析与探测是跨比例尺地图数据更新的核心问题之一。以往研究主要关注时间维上地理实体时空演化引起的地图目标变化,甚至将地图目标变化等同于地理实体真实变化,忽略了尺度维上由地图综合导致的表达变化。本文以居民地数据为例,从表层形式和深层缘由对跨比例尺新旧地图数据间的目标变化进行深入分析。在此基础上,引入机器学习领域的决策树方法构建变化信息识别模型。该模型的目标是判别时态变化和表达变化两种类型,从而提取用于更新小比例尺地图数据的真正变化信息。结合广州市多比例尺地图数据库更新任务及实际数据进行验证,结果显示设计的变化探测模型可以达到90%以上的整体精度。

结合像元级和目标级的高分辨率遥感影像建筑物变化检测

张志强、张新长、辛秦川、杨晓羚
2018 测绘学报,2018,47(1):102-112(EI收录).

摘要

快速、精准的建筑物变化检测对城市规划建设等业务管理具有重要意义。随着卫星遥感技术的快速发展,基于高分辨率遥感影像的建筑物变化检测得到了广泛关注。针对像元级建筑物变化检测方法往往精度不足而目标级建筑物变化检测方法过程烦琐等问题,本文提出结合像元级和目标级的高分辨率遥感影像建筑物变化检测方法。首先综合高分辨率遥感影像的多维特征,利用随机森林分类器进行影像集分类,以获取像元级建筑物变化检测结果;然后对后时相遥感影像进行图像分割,获得影像对象;最后融合像元级建筑物变化检测结果和影像对象,识别变化的建筑物目标。利用双时相QuickBird高分辨率遥感影像进行建筑物变化检测试验,结果表明:本文提出的方法能够削弱光照、观测角度等环境差异对建筑物变化检测的影响,显著改善建筑物变化的检测精度。

“一带一路”空间信息智能服务体系研究

张新长、张志强
2018 地理空间信息,2018,16(02):1-5.

摘要

“一带一路”作为党中央、国务院统筹国内外局势作出的一项重大决策,受到社会各界的广泛关注。空间数据作为国家的战略信息资源,对“一带一路”建设和发展具有重要的支撑作用。针对当前“一带一路”建设过程中空间信息保障能力不足的问题,从“一带一路”倡议全局的角度,剖析空间信息智能服务在“一带一路”区位发展中的定位。从方案总体设计和空间信息应用服务平台设计两方面,提出“一带一路”空间信息智能服务体系的总体构架。以“数据获取-数据融合-数据更新”为主线,探讨保障空间信息智能服务顺利实现的若干关键技术,为“一带一路”空间信息智能服务平台的建设与应用提供重要指导和参考。

在线开放课程体系化建设与教学模式创新研究

张新长、辛秦川、何显锦
2017 2017大学地球科学课程报告论坛论文集.

Abstract

当前我国高等教育教学一方面以教师为中心“讲授→布置作业→考试”的教学模式难以调动大学生积极性,很大程度上影响着教学效果。对此,根据“科学性与通识性相平衡”的教学理念,提出并构建了“双线”互动一体化的教学模式。线上,学生和社会大众通过各种在线教学资源对学习内容既有感性认识又有专业性了解;线下,学生根据自己专业的需求,通过面授课课题、疑问解答等进一步提升专业技能。该模式通过精品在线开放课程《数字城市》和《地理信息系统概论》的建设和应用实践,取得了立体化的教学成果。

Recognition of building group patterns in topographic maps based on graph partitioning and random forest

Xianjin He、Xinchang Zhang、Qinchuan Xin
2017 ISPRS 《Isprs Journal of Photogrammetry & Remote Sensing》, 2018 , 136 :26-40.SCI收录.

Abstract

Recognition of building group patterns (i.e., the arrangement and form exhibited by a collection of buildings at a given mapping scale) is important to the understanding and modeling of geographic space and is hence essential to a wide range of downstream applications such as map generalization. Most of the existing methods develop rigid rules based on the topographic relationships between building pairs to identify building group patterns and thus their applications are often limited. This study proposes a method to identify a variety of building group patterns that allow for map generalization. The method first identifies building group patterns from potential building clusters based on a machine-learning algorithm and further partitions the building clusters with no recognized patterns based on the graph partitioning method. The proposed method is applied to the datasets of three cities that are representative of the complex urban environment in Southern China. Assessment of the results based on the reference data suggests that the proposed method is able to recognize both regular (e.g., the collinear, curvilinear, and rectangular patterns) and irregular (e.g., the L-shaped, H-shaped, and high-density patterns) building group patterns well, given that the correctness values are consistently nearly 90% and the completeness values are all above 91% for three study areas. The proposed method shows promises in automated recognition of building group patterns that allows for map generalization.

A Multi-Scale Residential Areas Matching Method Using Relevance Vector Machine and Active Learning

Xinchang Zhang、Guowei Luo、Guangjing He、Liyan Chen
2017 International Journal of Geo-Information , 2017 , 6 (3) :70、SCI收录.

Abstract

Multi-scale object matching is the key technology for upgrading feature cascade and integrating multi-source spatial data. Considering the distinctiveness of data at different scales, the present study selects residential areas in a multi-scale database as research objects and focuses on characteristic similarities. This study adopts the method of merging with no simplification, clarifies all the matching pairs that lack one-to-one relationships and places them into one-to-one matching pairs, and conducts similarity measurements on five characteristics (i.e., position, area, shape, orientation, and surroundings). The relevance vector machine (RVM) algorithm is introduced, and the method of RVM-based spatial entity matching is designed, thus avoiding the needs of weighing feature similarity and selecting matching thresholds. Moreover, the study utilizes the active learning approach to select the most effective sample for classification, which reduces the manual work of labeling samples. By means of 1:5000 and 1:25,000 residential areas matching experiments, it is shown that the RVM method could achieve high matching precision, which can be used to accurately recognize 1:1, 1:m, and m:n matching relations, thus improving automation and the intelligence level of geographical spatial data management.

Monitoring annual urbanization activities in Guangzhou using Landsat images (1987-2015)

Ying Sun、Xinchang Zhang、Yuan Zhao、Qinchuan Xin
2017 International Journal of Remote Sensing, 2017, 38(5): 1258-1276、SCI收录.

Abstract

Rapid land-use/land-cover (LULC) changes such as urbanization have tremendous impacts on regional climate and environment. Satellite images acquired by fast-developing remote-sensing techniques provide frequent observations of the land surface, thereby allowing for continuous mapping of urbanization activities. In this study, we investigated the annual urbanization activities over the past three decades in Guangzhou, one of the largest metropolises in China. To enhance the efficiency of training sample extraction in long-term land-cover mapping, we developed a three-step method: 1) three spectral indices were derived to extract the candidates of training samples based on decision trees; 2) a spatial filter was used to extract homogenous samples for each land-cover type; and 3) temporal consistency checking was performed for the samples of urban areas. We applied the developed method to time-series Landsat images and produced annual land-cover maps of Guangzhou from 1987 to 2015. We evaluated the produced land-cover maps and found an average overall accuracy of 89.80% for all studied years. Our results show that dramatic urbanization has occurred in the region of the Guangzhou city, where built-up areas have mostly expanded to the northwest, east, and south of the central regions of Guangzhou. The average growth rate of urban areas in Guangzhou from 1987 to 2015 was at 38.72 km2 per year, which was generally consistent with the government survey data. Future studies are required to understand how rapid urbanization in Guangzhou influences social economy and environmental sustainability.

Nonlinear variations of net primary productivity and its relationship with climate and vegetation phenology,China

Jian Yang、Xinchang Zhang、Zhaohui Luo、Xinjun Yu
2017 Forests、2017, 8(10), 361,SCI收录.

Abstract

Net primary productivity (NPP) is an important component of the terrestrial carbon cycle. In this study, NPP was estimated based on two models and Moderate Resolution Imaging Spaectroradiometer (MODIS) data. The spatiotemporal patterns of NPP and the correlations with climate factors and vegetation phenology were then analyzed. Our results showed that NPP derived from MODIS performed well in China. Spatially, NPP decreased from the southeast toward the northwest. Temporally, NPP showed a nonlinear increasing trend at a national scale, but the magnitude became slow after 2004. At a regional scale, NPP in Northern China and the Tibetan Plateau showed a nonlinear increasing trend, while the NPP decreased in most areas of Southern China. The decreases in NPP were more than offset by the increases. At the biome level, all vegetation types displayed an increasing trend, except for shrub and evergreen broad forests (EBF). Moreover, a turning point year occurred for all vegetation types, except for EBF. Generally, climatic factors and Length of Season were all positively correlated with the NPP, while the relationships were much more diverse at a regional level. The direct effect of solar radiation on the NPP was larger (0.31) than precipitation (0.25) and temperature (0.07). Our results indicated that China could mitigate climate warming at a regional and/or global scale to some extent during the time period of 2001–2014.

不确定性条件下的下辽河平原地下水脆弱性评价及空间分布软区划

奚旭、张新长、孙才志、鲍建腾
2017 《地理科学》,2017,37(9):1-9.

摘要

建立地下水脆弱性评价的DRASTICH模型,辨析各个参数的不确定性特征,采用随机模拟方法同时对随机性参数和模糊性参数模拟赋值。分别对模糊性参数和脆弱性指数统计值设立具有概率分布意义的置信水平和百分位,得到多重地下水脆弱性的指数区间,在此基础上,分别绘制地下水脆弱性的保守分布图和冒险分布图,并对研究区地下水脆弱性分布状况进行分析。结果表明:① 以模糊区间形式表示的地下水脆弱性评价结果,能反映多种不确定因素综合影响下的地下水脆弱性客观实际情况,可提供更多可靠性方面的信息;② 以软区划方式制作地下水脆弱性分布图,保留了不确定性客观存在的事实,可给予决策者更多参考信息和调整余地;③ 地下水脆弱性软区划分布图显示:保守分布的脆弱性程度总体要高于冒险分布,置信水平选择越高,冒险分布与保守分布的空间分布差异越接近,且与最大可能性分布情况越接近;④ 研究区地下水脆弱性分布具有明显的空间集聚现象,地下水高脆弱性区域主要集聚在下辽河平原中部和南部地区,低脆弱性区域一般分布在下辽河平原东、西两侧地区。

基于地图信息量的地形图更新技术

莫中夏、张新长、何显锦
2017 《测绘通报》 , 2017 (3) :58-61.

摘要

随着城市建设的快速发展,基础地形图数据的管理与自动化更新得到国土规划部门的高度重视。基于范围(图幅)的更新方法易于实现、效率高,但因重复更新无变化要素,容易导致历史数据库冗余。而基于要素的更新方法虽然只更新变化要素,但复杂的变化信息检测使其不适用于变化量较大的更新。针对当前更新技术无法自适应选择更新方法的问题,本文提出了基于地图信息变化量的地形图更新方法,即在选取更新方法前计算地图信息量变化率,以此作为更新方法的选取依据。以多组1∶2000的居民地面数据为试验数据,分析验证了本方法能有效地提高数据更新效率。试验发现,当变化率小于20%时采用基于要素的更新方法,大于55%时采用基于范围的更新方法具有更高的更新效率,而处于20%~55%时,两种方法的更新效率没有显著差异。试验结果对地形图更新方案的设计具有重要参考价值。

一种融合多算法的面状要素空间聚类方法

杨杰、张新长、何显锦
2017 《中山大学学报(自然科学版)》 , 2017.56 (3) :134-139.

摘要

空间聚类各算法均有各自的优缺点,可通过融合各算法优点达到对空间聚类算法改进优化的效果。提出了一种融合多算法的面状要素空间聚类方法。该方法利用遗传算法等优化算法优化K-means算法的初始聚类中心,利用基于密度的快速聚类算法选取K-means算法的k值,最终利用改进的K-means算法得到空间聚类结果。此外该方法针对遗传算法易受初始种群影响、运算效率低等缺陷进行了改进。经实验验证,文中方法结果稳定,算法效率、结果精准度较传统算法提升明显。

基于CAD技术的地下管线规划辅助决策平台实现

陈凤、康停军、古敏聪 、张新长
2017 《测绘与空间地理信息》 , 2017.40 (5) :68-70.

摘要

地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是城市规划、建设、管理的重要基础.本文基于CAD技术,介绍了地下管线规划辅助决策平台的技术路线、关键技术和功能实现,实现管线规划审批的全过程管理.

基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型

王海鹰、秦奋、张新长 、张传才、李培君
2017 《地理科学》 , 2017.37 (3) :426-436.

摘要

城市生态用地规划是城市生态系统保护的重要基础和前提。针对传统空间规划方法的不足,提出基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型。研究对蚁群优化算法的空间禁忌策略、选择策略进行改进,考虑了城市生态用地的生态效益和空间集约性,在规划目标函数中引入生态适宜性、空间紧凑度和最邻近距离指数,并设计最邻近距离指数的栅格计算方法。以广州市为例,分别模拟城市生态用地占广州市面积15%,30%和50%情景下的生态用地规划方案,取得了较好的效果。研究表明:基于蚁群优化算法的城市生态用地空间规划模型能够合理的对城市生态用地的空间布局进行配置,明显提高了城市生态用地生态效益和空间集约性。

数字城市(Book)

张新长、何显锦
2017北京:《高等教育出版社》出版发行

Abstract

本书从数字城市提出的背景出发,系统全面地介绍了其建设内容、支撑技术和应用,涵盖支撑数字城市的多种空间信息技术、地理空间框架与公共服务平台建设应用、城市网格化管理、数字城市与人文社会发展、云时代GIS与物联网技术、数字城市的未来——智慧城市等各个方面,体现出内容的系统性、准确性、科学性、前沿性、新颖性,以及普及性。本书可以作为高等院校地学专业高年级本科生、研究生的教材,也可供城市规划和管理人员,数字城市、智慧城市研究和开发人员,以及高等院校相关专业的教师阅读参考。

地理信息系统概论(Book)

张新长、辛秦川、郭泰圣、何广静
2017北京:《高等教育出版社》出版发行

Abstract

地理信息系统数字课程与纸质教材一体化设计,紧密配合。数字课程涵盖电子教案和课堂录像两个板块。电子教案与各章节内容配套,使用大量清晰美观的插图;课堂录像剪辑了教学内容中的重难点部分,精心设计,精彩讲演,高清录制。本数字课程充分运用图文资料,极大地丰富了教材内容,使教材获得更大的知识容量;在提升课程教学效果的同时,为学生深入了解地理信息系统的理论提供帮助。课程网址:http://abook.hep.com.cn/1251421

地理信息系统实习(Book)

张新长、辛秦川、何广静、郭泰圣
2017北京:《高等教育出版社》出版发行

Abstract

地理信息系统实习为《地理信息系统概论》的配套丛书。

Propagating Updates of Residential Areas in Multi-Representation Databases Using Constrained Delaunay Triangulations

张新长、郭泰胜、黄剑锋、辛秦川
2016 《ISPRS International Journal of Geo-Information》、2016(5)80、p1-16、SCI收录.

Abstract

Updating topographic maps in multi-representation databases is crucial to a number of applications. An efficient way to update topographic maps is to propagate the updates from large-scale maps to small-scale maps. Because objects are often portrayed differently in maps of different scales, it is a complicated process to produce multi-scale topographic maps that meet specific cartographical criteria. In this study, we propose a new approach to update small-scale maps based on updated large-scale maps. We first group spatially-related objects in multi-scale maps and decompose the large-scale objects into triangles based on constrained Delaunay triangulation. We then operate the triangles and construct small-scale objects by accounting for cartographical generalization rules. In addition, we apply the Tabu Search algorithm to search for the optimal sequences when constructing small-scale objects. A case study was conducted by applying the developed method to update residential areas at varied scales. We found the proposed method could effectively update small-scale maps while maintaining the shapes and positions of large-scale objects. Our developed method allows for parallel processing of update propagation because it operates grouped objects together, thus possesses computational advantages over the sequential updating method in areas with high building densities. Although the method proposed in this study requires further tests, it shows promise with respect to automatic updates of polygon data in the multi-representation databases.

顾及几何特征的规则激光点云分割方法

方军、李朝奎、张新长、张强、廖孟光、卜璞
2016 测绘通报,2016,(8):47~52.

摘要

三维激光扫描仪能快速地获取三维场景的高精度点云数据,已成为快速三维建模的重要工具。点云分割是三维点云模型数据预处理中的首要环节,也是影响重建效率与模型质量的重要因素。以激光点云的分割为研究切入点,以八叉树空间划分方式对数据进行组织,并用八进制编码进行命名,结合K邻近搜索法获取目标点的局部邻近点,采用加权平均目标点相邻的三角面片法向量来估算单点法向量。基于投影欧氏距离拟合曲面求取曲率。量化了规则点云集的分割约束条件,采用法向量信息来进行平面点的提取,根据曲率在两个主方向上的差异性来识别和分割柱面和球面信息。试验结果表明:1基于法矢量的平面点分割效果理想;2基于曲率差异性的规则曲面点分割效果较差;3基于几何特性的规则激光点分割方法合理可行。

基于增量段式的地形数据存储模型设计及算法实现

李朝奎、方军、殷智慧、张新长、李慧婷
2016 地理科学,2016,36(12):1929~1936.

摘要

在研究地形多分辨率细节层次模型构建理论的基础上,提出了结合地形特征的模型细节层次的细分过程,改进了基于外存的数据存储设计方法。设计了基于增量段式存储的数据组织方式,研究了地形数据绘制过程中的裂缝现象,引入模型高度损失误差计算方法,通过采用增删高程点的办法,消除了绘制图形中的裂缝。以某地区的DEM数据为实验数据,采用C++和OpenGL编程实现了地形的绘制。结果表明:本存储策略优于传统存储策略,通过增量段式的形式存储不同分辨率的高程点,重叠的高程值不再重复存储,以节约外存空间,减少了数据冗余度,I/O操作时间提高率为25%。且随着数据量增加,I/O操作时间提高效率更为显著。该存储设计将物理分块、逻辑分层、索引检索方法结合在一起使用,在减少外存占用率、降低数据量加载的同时,也提高了数据扩展的灵活性。当增加地形分块时,不会影响原有分块和存储结构。实验效果与原始地形非常相似,保证了生成的细节层次模型的真实性。此外,针对DEM实验数据,在加载非相邻分辨率等级层次的数据时,地形绘制过程出现裂缝的问题,通过删除高程点的办法来消除裂缝,取得了很好的实验效果。

地形图数据规整及变化要素自适应更新方法

张新长、高金顶、何显锦
2016 《地理空间信息》、2016(1)、P1-6.

摘要

地形图数据作为一种重要的空间数据,其更新一般包括数据规整和更新入库2个过程。提出了一套地形图数据规整及自适应更新方法。该方法在AutoCAD 环境下对地形图数据进行规整,包括地物编码、拓扑检查编辑、数据转换等;在数据规整的基础上,进行要素的变化检测,提取出变化的要素,再对变化要素进行更新入库。实验表明,该方法能系统、高效地实现地形图数据的更新。

基于可逆映射的地形图数据异构融合研究与实现

张新长、陈家鸿、郭泰圣
2016 《测绘通报》、2016(6)、P33-38.

摘要

随着数字城市的快速发展,基础地理数据在测绘、国土、规划、交通等国民经济重要部门及国防建设领域发挥着越来越重要的作用.但是当前大多数城市的基础地理数据存在CAD和GIS的多种数据格式并存的现状,无法高效地进行数据共享.针对上述问题,为充分利用已有的数据资源并提高地形图数据的共享性,本文提出了一种基于可逆映射的地形图数据异构融合的技术方案,在此基础上,编程实现了CAD数据与GIS数据的可逆转换与融合。

单波束无人船一体化水下地形建模及辅助分析

徐启恒、张新长、黄滢冰等
2016 《地理信息世界》、2016(4)、P11-16.

摘要

通过搭载单波束测深仪的无人测量船,辅助CORS系统和姿态仪,对长安新区滩涂区进行无验潮模式水下地形测量,建立了滩涂区水下地形DTM模型和水下3D模型。同时,依据测区设计标高,计算填挖土方量,为长安新区滩涂区造陆工程和城镇建设发展提供科学的测量成果并辅助决策。

粤北岩溶区连江流域降雨侵蚀力

汪明冲、张新长
2016 《热带地理》、2016(2)、P54-58.

摘要

对连江流域35个气象站1980―2013年逐日雨量数据进行整理,利用日雨量、月雨量和年雨量方法计算得出RA、RB、RC,通过有效系数M检验得出最优R值;然后利用反距离加权、张力样条函数和普通克里金进行空间插值,通过检验确定最准确的插值方法,最后对其进行插值分析。结果表明:基于月降雨量的计算方法和反距离加权插值法更加适合于连江流域降雨侵蚀力的计算和估算;连江流域降雨侵蚀力时空变化明显,降雨侵蚀力变化与年际降水量变化基本一致;中上游高大山脉存在的地区,多年平均降雨侵蚀力明显高于其他地区;下游多年平均降雨量丰富,其多年平均降雨侵蚀也较严重。

粤北岩溶区连江流域土地石漠化变化分析

汪明冲、张新长
2016 《广东土地科学》、2016(2)、P18-22.

摘要

以粤北岩溶区连江流域为研究对象,利用1988年和2013年的2期LANDSAT遥感数据,在GIS和FRAGSTAT景观格局分析软件支持下,定量地分析连江流域的土地石漠化类型变化及其景观格局时空动态特征。结果表明:25年来各种类型石漠化土地无论是在数量、面积和空间分布特征方面都发生了十分显著的变化,总面积减少117.34 km~2(32.76%),斑块数增加3246块;石漠化由1988年的重度、中度石漠化为主转变为2013年以中度、轻度石漠化为主。25年来轻度石漠化土地面积增加45.98 km2(106.41%),具有明显增加的趋势。中度、重度和极重度石漠化土地面积均减少,减少面积分别为40.60 km~2(27.13%)、118.42 km~2(75.35%)和4.31 km~2(52.60%)。连江流域石漠化土地的总体景观空间格局动态变化在程度上有所差异,表现为景观异质性减弱,破碎度降低,而景观优势度增加;景观丰富度密度0.0013,面积加权的平均斑块分维数在l.0554—l.4176之间,处于最大域值l—2的下段;景观形状指数在43.4155—407.0628之间;斑块密度和边界密度的都很小,分别处在0.3624个/100 hm~2—11.9723个/100hm~2和1.1476 m/hm~2—137.0875 m/hm~2之间,表明各类景观嵌块体的几何形状较复杂,被分割的程度较低,破碎化现象不明显,空间异质化程度低,总体多样性程度不高,丰富度较小。

GIS支持下的村镇建设用地再开发适宜性评价

李武龙、张志强、张新长
2016 《测绘通报》、2016(8)、P35-38.

摘要

近年来,随着城市土地资源供需矛盾的日益突出,村镇建设用地再开发逐渐得到城市管理者的广泛关注。本文从村镇建设用地节约集约利用程度评价和土地开发适宜性评价两方面入手,以GIS技术为支撑,提出了一套村镇建设用地再开发适宜性评价指标体系,选用单指标量化-多指标综合法作为评价方法、德尔菲法作为权重确定方法,构建了基于GIS的村镇建设用地再开发适宜性评价体系。以改造前(2007年)的广佛国际商贸城中心区2号地块为例进行实例验证,结果表明,该地块处于“基本适宜”等级,与实际情况相符。

一种改进的Lucene算法及在空间数据融合中的应用

陈利燕、林鸿、张新长
2016 《测绘通报》、2016(10)、P25-29.

摘要

在“互联网+”时代,众源地理空间数据已成为重要的数据来源,但由于众源数据存在冗余和精度不高等问题,如何有效利用众源数据已成为地理信息技术研究的热点。众源POI数据一般通过与标准数据进行同名点匹配解决上述等问题。而同名点匹配常用的方法有编辑距离算法、最长公共子串算法、贪心字符串匹配算法,这些方法存在匹配效率低、缺少语义判断等问题。为此本文基于Lucene提出了一种基于语义相似度的快速匹配算法,试验结果表明,与传统的字符匹配方法相比,本文提出的方法在运算效率上有显著的提升,同时还能通过判断语义相似度提高匹配率。

基于移动GIS的地下管线应用的设计与实现

倪志、张新长
2016 《测绘与空间地理信息》、2016(7)、P36-39.

摘要

在分析地下管线管理业务的基础上,针对地下管线管理的移动办公需求,综合运用移动GIS技术和APN网络技术,设计并实现了基于iOS的地下管线应用系统,对地下管线的管理有着积极的意义。

顾及几何特征的规则激光点云分割方法

方军、李朝奎、张新长
2016 《测绘通报》、2016(8)、P63-66.

摘要

三维激光扫描仪能快速地获取三维场景的高精度点云数据,已成为快速三维建模的重要工具。点云分割是三维点云模型数据预处理中的首要环节,也是影响重建效率与模型质量的重要因素。以激光点云的分割为研究切入点,以八叉树空间划分方式对数据进行组织,并用八进制编码进行命名,结合K邻近搜索法获取目标点的局部邻近点,采用加权平均目标点相邻的三角面片法向量来估算单点法向量。基于投影欧氏距离拟合曲面求取曲率。量化了规则点云集的分割约束条件,采用法向量信息来进行平面点的提取,根据曲率在两个主方向上的差异性来识别和分割柱面和球面信息。试验结果表明:①基于法矢量的平面点分割效果理想;②基于曲率差异性的规则曲面点分割效果较差;③基于几何特性的规则激光点分割方法合理可行。

农村居民点耕作距离空间分布特征估测分析

赵元、胡月明、张新长
2016 《地理科学》、2016(5)、P35-38.

摘要

基于探索性空间数据分析(ESDA)思想,提出一种耕作距离空间估测方法,定量分析农村居民点耕作距离的分布格局与分异特征。以广东省阳山县为案例,研究表明:1耕作距离与耕地质量及地形等别存在一定的相关性,耕作半径愈小,地形愈低平的地区,居民点与较优的耕地愈集中;2耕作距离在空间上呈现不均衡状态,随着距离尺度的增加,耕作距离的变化由低值聚类转为高值聚类状态,表明研究区耕地格局随耕作距离尺度上升变得更加分散;3估测方法考虑了农村居民点与耕地之间的关系,可以有效分析耕地与居民点之间的空间分布随耕作距离变化的规律,对农村居民点调整、高标准农田建设等工作的合理开展具有参照和一定指导意义。

喀斯特石漠化生态恢复过程中土壤质量变化分析-以古周生态恢复重建区为例

王明冲、张新长
2016 《生态环境学报》、2016(6)、P75-79.

摘要

石漠化最突出的特征是水土和养分的流失,石漠化发展造成地表严重缺土。稀缺的土壤资源是生态恢复的重要限制性因素,其中,土壤质量是生态恢复重建的关键。研究石漠化生态恢复过程中土壤质量的变化特征,对石漠化区的植被重建和土壤养分的调控与管理具有重要意义。以环江古周生态恢复重建区为研究区,在野外调查和资料查阅的基础上,在研究区内选取具有代表性的人工任豆(Zenia insignis)林,分别在坡地和洼地按照石漠化的不同程度设置样地。采用野外取样与室内分析相结合的方法,采集土壤样品。研究了潜在、轻度、中度和重度石漠化土地及其分层土壤的容重、含水量、pH值、有机质(SOM)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、碱解氮(AN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)等土壤质量要素的变化情况并对其进行分析。结果表明,(1)石漠化生态恢复过程中,植被系统的恢复促使生物量增加,土壤有机质的来源变广,土壤养分含量增多。(2)石漠化生态恢复过程中,土壤质量不断变好,促进了地表植被的生长,石漠化治理效果明显。因此,土壤质量的向好与石漠化生态恢复过程形成相互促进的关系,并在生态恢复方向和阶段上具有一致性和同步性。(3)从重度石漠化到轻度石漠化,坡地土壤全氮平均含量从1.22 g·kg^-1上升到1.88 g·kg^-1,增幅为54.10%;洼地土壤全氮平均含量从1.13g·kg^-1上升到1.36 g·kg^-1,增幅仅为20.35%。坡地样地土壤碱解氮平均含量从84.55 mg·kg^-1上升到164.31 mg·kg^-1,增幅为94.33%;洼地样地土壤碱解氮平均含量从41.90 mg·kg^-1上升到82.57 mg·kg^-1,增幅为97.06%。坡地样地土壤速效钾平均含量从36.61 mg·kg^-1上升到58.52 mg·kg^-1,增幅为59.85%;洼地样地土壤速效钾平均含量从15.02 mg·kg^-1上升到28.09 mg·kg^-1,增幅为87.02%。(4)研究区内石漠化生态恢复。

OpenStreetMap数据下的空间数据更新方法

丁建勋、张新长
2016 《测绘通报》、2016(6)、P71-74.

摘要

针对利用专业测绘数据对空间数据库更新中存在的现势性问题,提出了利用OpenStreetMaps数据对空间数据库进行更新的方法。阐述了基于OpenStreetMap数据的空间数据更新方法的关键理论与技术,特别是OpenStreetMap数据与专业测绘数据的变化要素检测算法:基于格网的匹配检测算法和基于几何量算的变化要素检测。在此基础上,利用珠海市的专业测绘数据与相应区域的OpenStreetMap数据作为试验数据,编程实现了基于OpenStreetMap的空间数据更新。

Class-Oriented Spectral Partitioning for Remotely Sensed Hyperspectral Image Classification

Yi Liu、 Jun Li、Peijun Du、Antonio Plaza, Fellow、 Xiuping Jia、Xinchang Zhang
2016 《IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING 》、2016(6)、P1144-1158、SCI收录.

Abstract

Remotely sensed hyperspectral images exhibit very high dimensionality in the spectral domain. As opposed to band selection techniques, which extract a subset of the original spectral bands in the image, spectral partitioning (SP) techniques reassign the original bands into subgroups that are then processed separately. From a classification perspective, this strategy has the advantage that all the original information in the hyperspectral data can be retained while addressing the curse of dimensionality given by the Hughes phenomenon. Even if SP prior to classification has been widely used, the strategies adopted to perform such partitioning did not consider the diversity of spectral classes in the scene. In other words, available techniques are not driven by the information contained in the classes of interest, which can be very useful to perform the SP in a more effective manner for classification purposes. To address this issue, in this paper, we present a new class-oriented SP technique that exploits prior information about the classes by automatically ranking the spectral bands that are more useful for each specific class (instead of considering the hyperspectral image as a whole). The resulting multiple subgroups of bands with lower dimensionality are then fed to a multiple classifier system. Our experimental results, conducted with three different hyperspectral airborne images, suggest that the presented method leads to competitive results when compared to other state-of-the-art approaches in the field.

CAD 规划成果数据 GIS 建库的技术与研究

杨娜娜、黄健锋、张新长
2015 《测绘通报》、2015(6)、P44-48.

摘要

提出了一套较为完善的CAD规划成果数据GIS建库的方案和技术实现流程。该技术使用Auto CAD.NET API组件和Arc GIS Engine二次开发组件,在Auto CAD软件平台中开发规划数据的规整工具和格式转换器。基于统一的要素编码规则和图形扩展字典存储属性数据的方法,有效地实现了CAD图形和属性信息的一体化管理,并最终完成了CAD数据到GIS数据的无缝转换,真正实现了异构数据的同化。试验结果证明,该技术具有良好的实用性和平台通用性。

顾及空间冲突的等级道路网变比例尺二次规划模型

黄健锋、张新长、郭泰圣
2015 《地球信息科学》、2015.17(2)、P178-183.

摘要

变比例尺可视化技术被广泛应用于城市路网的地图制图,其基本思想是采用较大比例尺突出显示城区的密集道路,较小比例尺显示并不重要但对路网布局起辅助作用的周边道路。目前,不少研究是通过使用坐标转换公式及参数组合对路网进行变换,以得到较理想的变比例尺效果。然而,这类方法常难以避免路网较大的变形和道路要素的空间冲突。鉴此,本文结合顾及道路等级的形变约束规则和基于支持向量机的线相交约束规则,建立了二次规划算法的等级道路网变比例尺模型,动态优化道路网变比例尺的效果。本文以广州市增城区规划建设的"一核三区"道路网作为试验对象,分别与可调"放大镜"式地图投影和Focus+Glue+Context模型进行比较。实验结果表明,本模型能得到较为理想的变比例尺效果,且具有良好的自适应性和实用价值,为地图变比例尺可视化研究提供一种可控制地图变形过大和解决空间冲突问题的新方法。

广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患情景分析

王海鹰、秦奋、张新长
2015 《自然资源学报》、2015.30(8)、P1304-1318.

摘要

生态安全隐患区域的空间检测和获取对城市生态安全保护起到重要的作用。论文利用智能计算模型和空间分析技术,对广州市城市生态用地空间冲突与生态安全隐患进行了多情景模拟和分析。研究表明:1空间冲突区域主要分布在城市边缘区。在城市生态用地占广州市总面积的15%、30%和50%情景下,分别占空间冲突总面积的95.40%、86.28%和77.45%,白云、花都、天河和番禺是空间冲突发生的主要区域。与之相反,城市核心区冲突区域面积所占比例逐渐增加。在50%情景时,空间冲突区域面积急剧增加,广州市城市生态用地控制指标面临着巨大的空间冲突压力。2城市生态安全隐患区域主要分布在城市边缘区,在50%情景时,城市边缘区的隐患区域面积占隐患区域总面积的74.13%,白云区和花都区是生态安全隐患区域分布最集中的区域。而位于城市核心区的隐患区域,面临着更大的生态安全压力。研究结果可为城市生态安全的监控和预警提供参考,为城市生态保护提供可借鉴的方法和分析工具。

地理信息系统工程(Book)

张新长、任伏虎、郭庆胜等
2015北京:《测绘出版社》出版发行

Abstract

本书从地理信息系统工程的发展和需求出发,结合作者团队多年地理信息系统工程项目开发经验与研究成果,系统地介绍了地理信息系统工程的基本原理、技术方法、实施过程、应用实例和发展趋势。书中所涉及的主要内容均是目前地理信息系统工程开发和管理主要考虑的关键问题。全书共分九章,主要内容包括:概论、需求调查与可行性分析、系统设计、系统实施、系统测试、系统维护与评价、地理信息系统工程管理、地理信息系统工程应用、地理信息系统工程趋势与问题探讨。每章后附有思考题,可供读者在学习后抓住重点、难点问题去思考。本书可作为地理信息科学、测绘工程、城市规划、土地管理等有关专业本科生和研究生的教材或辅助教材,也可作为地球科学、信息科学等相关专业学生、管理人员和研究人员的参考书。

从机载激光雷达点云提取建筑物屋顶边界的活动轮廓模型改进方法

孙颖、张新长、罗国玮
2014 《自然资源学报》、2014.30(8)、P1304-1318.

摘要

基于边缘与局部信息提出一种处理多波段图像的活动轮廓模型,并将其应用于LiDAR数据的建筑物边界提取。首先将分类得到的屋顶点云数据转换为栅格数据,并作为模型的输入图像,进而采用变分水平集方法解求模型能量函数的最小解,得到建筑物的边界。该模型消除了其他活动轮廓模型对初始曲线和所处理图像类型的限制,适于任意形状的建筑物边界的自动提取;水平集规则项的添加,减小了模型的计算时间。试验结果表明:与IAC模型、GACcolor模型相比,本文模型在建筑物边界提取的应用中可以达到更高的匹配度、形状相似度以及位置精度。

矢量数据变化对象的快速定位与最优组合匹配方法

罗国玮、张新长、齐立新、郭泰圣
2014 《测绘学报》、2014.43(12)、P1285-1292、(EI收录).

摘要

要素变化信息对地物生命周期的记录、时空数据库的构建、GIS数据库的更新有重要意义。针对大数据量的变化信息发现,本文采用基于格网划分的方法,通过对空间特征与属性特征汇总信息的对比,只对发生变化的格网进行检测,缩小了检测范围与空间查询区域。为解决要素变化前后的匹配问题,提出一种最优组合匹配法,通过对组合对象空间特征及语义特征的综合比较,从候选要素中选取最佳匹配对象。试验证明,该方法能够高效准确地实现大数据量的矢量数据变化信息的探测,并能很好地解决非一对一的要素匹配问题。

一种基于版本-增量机制的宗地数据更新方法

杨文杰、张新长、郭泰圣
2014 《测绘通报》、2014(5)、P55-59.

摘要

针对地籍数据库中宗地数据的增量更新问题,结合以前的研究,总结出一种基于版本-增量的宗地数据增量更新改进方法。根据宗地增量更新的特点,针对发生多次更新的宗地数据,不仅利用基态和修正数据,而且还利用相对于不同更新版本之间的增量数据,从而达到地籍数据库中宗地数据增量更新的目的。试验结果显示,本文提出的增量更新方法能够实现宗地数据的增量更新,较好地维持宗地数据的拓扑一致性,具有一定的应用价值。

面向RIA模式的地籍测绘数据管理服务研究

陈凤、张新长、罗国玮、郭泰圣
2014 《测绘通报》、2014(6)、P112-115.

摘要

针对传统WebGIS开发的局限性,将ExtJS技术和REST技术有机结合,以构建具有高强互动性和丰富可视化的富互联网应用(RIA)模式的Web应用程序为目标,实现操作简便、响应速度快、性能高的地籍测绘数据管理。

顾及地理要素变化过程的数据增量更新方法

罗国玮、张新长、齐立新
2014 《中山大学学报》(自然科学版)、2014.53(4)、p131-135、(EI收录).

摘要

为解决空间矢量数据更新前后数据之间的关联关系识别困难的问题,在基于要素更新的基础上,引入了变化过程库,提出了一种顾及要素变化过程的更新方法,对由更新引起的要素变化信息进行识别并存储,设计了变化信息库的数据结构并对要素变化信息的应用作了说明,并以某市地形图数据在数据更新系统中做了试验来验证所提出的方法。试验结果表明,改进后的更新方法更利于历史数据的回朔及地物生命周期的跟踪。

城市空间信息管理与智能式规划平台研究

张新长、郭泰圣、陈明辉
2014 《地理空间信息》、2014.12(1)、p21-24).

摘要

针对规划信息管理与辅助决策的问题,结合"东莞市城市空间信息管理与智能式规划平台"的建设与应用,提出了以空间数据一体化管理与动态更新为基础,以智能式规划审批与辅助决策为导向的建设方案,为提高规划信息系统建设的自动化与智能化水平提供新的思路。

AutoCAD与ArcGIS数据转换研究与应用

陈家鸿、张新长、郭泰圣
2014 《地理信息世界》、2014.21(5)、p46-50.

摘要

结合珠海市空间数据自适应动态更新系统的建设实践,提出AutoCAD与ArcGIS空间数据转换技术路线。阐述了这一过程中数据标准建立、质量控制和数据转换等关键技术。在此基础上,编程实现AutoCAD与GIS空间数据的相互转换以及空间数据库中GIS数据与AutoCAD数据的直接转换。试验结果显示,AutoCAD空间数据在编码、规整、转换和质检等处理后,可生成符合标准的GIS数据。

城市信息系统课程的教学改革与实践

王海鹰、张新长、秦奋
2014 《测绘与空间地理信息》、2014.37(11)、p7-10.

摘要

城市信息系统是高校GIS及其相关专业的核心课程,针对城市信息系统的应用性、实践性的特点,紧密围绕课堂教学、上机实验、项目开发、课程总结等四个环节,开展教学改革和实践。教学实践证明,开展实践型的教学改革措施,能够有效提高学生的动手能力和学习主动性,有利于GIS专业人才的培养。

城市地理信息系统(第二版,Book)

张新长、康停军、张青年
2014北京:《科学出版社》出版发行

Abstract

本书全面、系统地论述了城市地理信息系统的基本原理、应用方法、新理论与发展趋势,以及在城市规划与管理方面的许多应用实例。书中所涉及各方面的主要内容及关键相关技术是目前城市地理信息系统研究与开发的最主要考虑的技术问题之一。全书共分八章,内容主要包括:城市地理信息概述;城市地理信息系统的基础理论;城市地理信息系统的技术与方法;城市地理信息系统的空间数学模型;城市地理信息系统软件工程;城市地理信息系统集成技术;城市地理信息系统应用实例和城市地理信息系统的发展前沿等。

地下管网数据的动态更新技术研究

梁庆发、张新长、郭泰圣
2013 《地理信息世界》、2013(2)、P41-44.

摘要

结合城市地下管网数据的现状,建立地下管网数据的时空数据结构;针对较少数据量的竣工测量数据和较大数据量的普查数据分别采用了基于要素和基于范围的更新方法,同时建立起数据的历史回溯机制,实现任意时间点数据的查询展示。实实在在解决了地下管网数据的现势性以及历史数据维护问题。

AutoCAD地形图数据规整入库的研究与应用

袁源琳、张新长、黄健锋等
2013 《测绘通报》、2013(5)、P84-88.

摘要

提出一套在AutoCAD环境下对地形图数据进行规整的流程,阐述这一过程中地物编码、图形检查和拓扑检查的方法。介绍AutoCAD数据转换为GIS数据的原理与方法,并且通过编程开发实现两种数据的直接转换。试验结果显示,AutoCAD地形图可以通过本系统进行规范整理并无缝转到GIS空间数据库中,实现异构数据的同化,具有较高的应用价值。

测绘应急保障服务体系建设研究

康停军、李武龙、张新长
2013 《测绘通报》、2013(6)、P111-114.

摘要

针对现有测绘应急保障体系建设中存在的问题,以佛山市为例,介绍测绘应急保障服务体系的建设思路。体系由基础层、技术层、管理层、应用层4个层次构成,组成一个有机整体,该体系建立了明确的测绘应急保障机制和可操作性强的测绘应急保障预案,实现了测绘应急保障的模式化和自适应。

改进GAC模型在点云和影像自动提取建筑物边界中的应用

孙颖、张新长、康停军等
2013 《测绘学报》、2013.42(3)、P337-343、(EI收录).

摘要

以自动生成测地线活动轮廓(geodesic active contour,GAC)模型的初始曲线及改进其外力为出发点,提出一种基于LiDAR点云和随机影像数据,利用改进的GAC模型进行建筑物边界提取的方案。首先利用形态学交替序贯滤波自动获得模型演化的初始曲线;进而利用LiDAR深度梯度影像改进模型演化的外力,得到了改进的测地线活动轮廓(improved geodesic active contour,IGAC)模型。仿真试验表明,采用IGAC模型,可抑制弱边界泄漏,并提高建筑物边界提取的完整性和形状精确度。

测绘应急保障数据组织与实现研究

倪志、张新长
2013 《测绘通报》、2013(7)、P63-65.

摘要

对测绘应急保障机制进行研究,建立突发公共事件与测绘应急保障之间的对应关系,并据此设计测绘应急保障数据库,成功应用于佛山测绘应急保障系统中。

规划数据的整理与分类研究

齐立新、张新长、郭泰圣
2013 《测绘通报》、2013(8)、P28-32.

摘要

规划工作涉及大量的空间及空间相关数据。在当前规划工作要求统筹城乡发展的情况下,规划工作所涉及的数据内容已远远超出传统规划工作所涉及的数据内容的种类与数量。如何管理和利用好这些数据是构建城乡统筹规划平台的前提。本文通过分析城乡规划所涉及的数据类型与数据来源,并梳理其所涉及的数据内容,提出一种新的数据分类与管理方法。

神经网络决策树的矢量数据变化信息快速识别方法

郭泰圣、张新长、梁志宇
2013 《测绘学报》、2013.42(6)、p937-944、(EI收录).

摘要

针对GIS数据更新中变化信息的自动提取问题,提出基于神经网络决策树的变化信息快速识别方法。设计了基于四叉树的变化信息层次检测算法,通过比较对象的节点-弧段特征快速定位到变化区域。以新旧要素的匹配特征为依据,通过神经网络决策树实现变化信息的识别,兼顾了决策树实现效率高和神经网络的自适应处理的特征。1∶2000地形图变化信息识别试验结果表明:该方法计算效率高,能够准确快速地识别出变化信息,有助于提高GIS数据库的动态更新的自动化与智能化水平。

基于四叉树的矢量数据变化捕捉方法研究

夏永华、张新长、杜国明、郭泰圣
2013 《中山大学学报》(自然科学版)、2013.52(6)、p6-10、(EI收录).

摘要

对传统的历遍要素变化捕捉方法进行改进,提出了基于四叉树的矢量数据变化捕捉方法。该方法利用四叉树的空间索引原理,对新旧图层进行四叉树分割,计算分割区域内新旧要素的“点-弧段”变化特征,以此确定分割区域的变化情况,并进行迭代运算,从而过滤出不变区域,快速定位至变化区域。实验结果表明:该方法计算速率较高,能够准确快速地识别出变化信息,与传统历遍要素变化捕捉的方法相比,更有助于提高GIS数据库更新的效率。

空间数据动态更新的冲突自动检测处理方法

陈明辉、张新长
2013 《地理空间信息》、2013.11(3)、p37-39.

摘要

针对空间数据动态更新的冲突检 测与处理问题,以空间冲突的表现形式为基础,以地理实体与数据库空间目标的映射关系为切入点,探讨了空间冲突的检测方法,给出了空间冲突检测模型;并综合 考虑不同类型的空间冲突,针对性地给出了处理方案;最后通过自主开发的更新系统进行实例验证,取得了良好的实验结果,证实了该方法具有一定的可靠性。

基于数字城市建设的“一张图”应用模式研究

孙颖、张新长、张维
2013 《测绘通报》、2013(10)、P34-37.

摘要

数字城市建设中空间基准的不统一及信息共享和联动水平的滞后,制约了数字城市的建设。为科学统筹和规划数字城市的建设及应用,本文从基础保障、数据建设、数据管理、应用服务4个层面立体化地构建"一张图"的应用模式,将数字城市建设进一步深化,为全面实现"智慧城市"打下坚实的基础。

GIS数据检查与质量控制系统的设计与实现

徐启恒、张新长、张兴飞
2012 《测绘通报》、2012(5)、P738-740.

摘要

空间数据的质量好坏是影响GIS数据统计、分析等应用功能能否准确应用的重要影响因素。通过分析GIS空间数据信息表达错误的原因和错误类型,设计空间数据检查和质量控制系统,并对空间数据进行数据检查,且对检查出来的错误信息进行改正处理,以提高空间数据表达的准确性和在实践应用中的可靠性,最后结合实践,取得良好的应用效果。

基于GIS和多智能体的城市人口分布模拟

康停军、张新长、赵元等
2012 《中山大学学报》、2012.51(3)、P135-142、 (EI收录).

摘要

传统的城市人口空间分布方法仅能在数量上达到较高的模拟精度,但是不能对城市人口分布表现的居住分异特性进行描述。针对常用的城市人口空间分布模拟方法的不足,构建了基于多智能体的城市人口分布模拟模型,模型由影响要素、智能体、决策规则等组成。居住用地划分为均匀的居住元胞,初始状态下,每个居住元胞分布相同数量的智能体(家庭为单位),智能体在各自居住压力作用下做出是否迁居的决策,如果迁居则选择合适的居住元胞,通过智能体的不断决策、协商、迁居模拟城市人口分布的变化。实验结果表明,相对于传统的重力模型,本文模型所模拟的结果不仅具有较高的精度,而且模拟的城市居住分异现象与现实居住格局相符合,为城市人口分布模拟提供了新的思路。

基于改进样本构造方法的城市人口密度分布研究

康停军、张新长、赵元等
2012 《地理与地理信息科学》、2012.28(2)、P50-54.

摘要

针对人口密度理论模型拟合时传统样本数据构造方法构造样本存在的 问题,发展了一种多行政等级单元样本构造方法.利用广州市2000年人口统计数据及行政界线数据,构造单一行政等级和多行政等级单元样本;利用人口密度单 中心模型和多中心模型分别进行了拟合实验,对拟合参数及拟合优度进行了分析.多行政等级单元样本在人口密度单中心模型拟合时既具有较好的拟合优度,又可以 有效减轻偏大估计;在进行人口密度多中心拟合时可以发现近郊地区的副中心,能更细致、真实地描述人口分布多中心结构。

基于多智能体的城市人口分布模型

康停军、张新长、赵元等
2012 《地理科学》、2012.32(7)、P790-797.

摘要

人口是城市发展中最为活跃的因素,快速增长的人口给城市安全、经济和生态环境带来了深远的影响,获取不同尺度的高精度人口空间分布信息对于城市安全管理、提高资源环境的综合管理能力具有非常重要的意义。针对常用的城市人口空间分布模拟方法存在的不足,构建了基于多智能体的城市人口分布模型,模型由影响要素、智能体、决策规则等组成。在两个不同尺度区域进行了模型应用实验,并以重力模型进行了对比分析。实验结果表明,与重力模型相比,此模型所模拟的结果具有更高的精度,且接近于实际的人口空间分布,为城市人口分布模拟提供了新的思路。

一种自适应的矢量数据增量更新方法研究

张新长、郭泰圣、唐铁
2012 《测绘学报》、2012.41(4)、P613-619、(EI收录).

摘要

针对GIS增量更新中存在的一致性维护与空间冲突问题,提出一种自适应的矢量数据增量更新方法。以同名对象匹配为切入点,探讨变化对象的检测与增量更新的 方式。在综合考虑空间距离,语义相似度及拓扑一致性约束的基础上,提出接边匹配度的计算方法并设计自适应的对象接边算法。同时,介绍矢量数据增量更新中基 于约束规则的空间冲突检测与处理方法。并以矢量地形图试验数据验证文中所提出的模型与算法。

广州市城市边缘区时空演变特征分析

王海鹰、张新长
2012 《中山大学学报》、2012.51(4)、P134-143、 (EI收录).

摘要

利用基于多准则判断的城市边缘区界定法,对广州市1990、2000及2009年的城市边缘区时空演变特征进行分析,研究结果表明:①广州市发展模式已经从"单核心"扩展模式逐渐转变为"点-轴"扩展模式,最终将形成以"多核心"为典型特征的广州大都市区;②1990年初期,广州市处于城市化加速期,整体显得较为粗放、混乱、无序。2000年以后,广州市城市发展战略重心向南部移动;③城市空间扩张与破碎度变化规律具有同步性和相似性,城市核心区的破碎度变化幅度对城市化水平具有指示作用;④城市边缘区是一种极其敏感与不稳定的时空综合体。发展初期多表现为不连续的、破碎,进入发展后期,其空间形态变得连续、紧凑,这种从无序到有序的现象将伴随着城市边缘区发展的始终。研究结果可为城市战略发展规划及城乡一体化建设提供理论支持和合理化建议。

Web GIS技术原理与应用开发(Book)

马林兵、张新长、任伏虎、郭庆胜等
2012北京:《科学出版社》出版发行

Abstract

本书全面﹑系统地论述了Web GIS的基本原理、关键技术以及开发方法,同时重点介绍了ESRI公司发布的ArcIMS和ArcGIS Server开发平台,所涉及的主要内容都是目前Web GIS研究与开发需要考虑的主要技术问题之一。全书共8章,内容包括绪论、计算机网络的基本原理、Web GIS基本技术原理、Web GIS技术应用方法、移动GIS、ArcIMS开发指南、ArcGIS Server开发指南、开源Web GIS平台。本书可供测绘、国土资源、城市规划和管理、水利与水资源、环境保护、道路交通等部门的研究和开发人员使用,也可作为大专院校有关专业的教师﹑高年级本科生和研究生的教学参考资料。

影像增量动态更新与融合技术研究

张新长,唐铁
2011 《测绘学报》、2011.40(6)、P790-795、(EI收录).

摘要

在分析目前已有的一些影像数据更新方法的基础上,提出一种影像增量动态更新与融合的新方法,该方法首先利用图幅格网索引图和新影像数据定位更新变化图幅和 范围,然后对不同时期的影像数据进行镶嵌式的增量更新。针对不同时相影像数据间的色彩差异进行色彩均衡处理,而对于不同时相影像数据镶嵌边缘存在像元突变 效应进行了基于卷积和反距离加权的图像平滑融合处理。经试验论证,该方法在计算效率和镶嵌效果上具有优势,可用于局部地区的影像更新。

基于多准则判断的城市边缘区界定及其特征分析

王海鹰、张新长、康停军、赵元
2011 《自然资源学报》、2011.26(3)、P703-713.

摘要

本文在总结前人研究的基础上提出城市特征属性概念,构建了一套基于多准则判断的评价指标体系和城市边缘区界定方法.利用累积频率图和K_Means空间聚类法确定了城市边缘区界定标准,对广州市城市边缘区进行划分.实验结果表明:城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围,随城市交通轴线发散分布,平均城市特征属性为0.292.边缘区总面积占广州总面积的46.73%,主要分布于番禺、白云、花都三个区,共占城市边缘区总面积的76.511%.海珠、荔湾的城市边缘区形状较为紧凑,紧凑度指数分别为4.127、3.473;番禺、白云、花都的城市边缘区形态较为破碎,紧凑度指数分别为7.847、7.199、7.526。

面向城市规划的虚拟景观建设方法的探讨与应用

王海鹰、张新长、康停军
2011 《测绘通报》、2011.406(1)、P29-33.

摘要

随着"数字地球"理论与技术的不断发展,利用三维GIS技术辅助城市规划已经成为行业发展的新趋势。提出一种快捷、有效的城市规划虚拟景观建设路线方法,并基于Skyline组件开发虚拟规划仿真系统,可利用该系统对城市规划虚拟景观的应用进行研究,为城市规划提供辅助决策服务。

多叉树蚁群算法及在区位选址中的应用研究

赵元、张新长、康停军
2011 《地理学报》、2011.66(2)、P279-286.

摘要

本文提出了基于多叉树蚁群算法(antc olony optimization based on multi-way tree)的区位选址优化方法。在多目标和大型空间尺度约束条件下,地理区位选址的解决方案组合呈现海量规模、空间搜索量庞大,难以求出理想解。基于多叉树的蚁群算法对地理空间进行多叉树划分,在多叉树的层上构造蚂蚁路径(antpath),让蚂蚁在多叉树的搜索路径上逐步留下信息素,借助信息素的通讯来间接协作获得理想的候选解。采用该方法用于广州市的地理区位选址,取得良好结果。实验结果表明:采用基于多叉树的蚁群算法,改善了蚂蚁在空间搜索能力,适合求解大规模空间下的区位选址问题。

县域城乡规划管理信息化平台体系创新与建设应用研究

李自、张新长、曹凯滨
2011 《测绘通报》、2011.406(1)、P64-67.

摘要

以增城市为例,介绍县域城乡规划管理信息化平台创新体系服务模式的建设内容与理论方法。

Study on Urban Public Service Platform of Geographic Information and Practical Approach

Cao Kaibin、张新长
2011 《Proceedings of 2011 International Symposium :Geospatial Information Technology and Disaster Prevention and Reduction》、2011.P3-10、 (EI收录).

Abstract

The main focus of the work in departments such as urban planning and land use administration has gradually transferred to the project of public service platform.This paper first elaborates on the structure of civil geo-spatial information service platform and the pattern of platform construction from the perspective of the overall thinking,and then lays emphasis on the design of network topology based on data security.Technical essentials such as dynamic updating of basic geographic data,map services and authority management are finally analyzed through the example of Zengcheng public service platform of geographic information.

县域城乡规划信息化体系研究(Book)

邓毛颖、张新长、刘卫、曹凯滨
2011北京:《科学出版社》出版发行

Abstract

针对县级城市特点,本书全面﹑系统地论述了县域城乡规划信息化体系建设的基础理论﹑技术方法与发展前景,以及在城乡规划与管理方面的应用案例。所涉及各方面的主要内容及相关关键技术是目前城乡规划信息化建设研究与开发的最主要的技术问题之一。全书共分7章,内容包括:绪论,基础地理信息数据建设,城乡规划审批、编制及专题数据建设,空间数据库管理研究,规划信息化管理体系研究,规划管理应用平台和县域城乡规划信息化体系建设展望。本书可作为县域城乡规划和管理人员、测绘工程与地理信息系统研究和开发人员的参考资料,也可供大专院校有关专业的教师﹑高年级本科生和研究生教学参考。

Analysis on spatial structure of landuse change based on remote sensing and geographical information system

Xinchang Zhang、Tingjun Kang、Haiying Wang、Ying Sun
2010 《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》、2010.12(2)、S145-S150、(SCI收录)

Abstract

Analyzing spatio-temporal characteristics of landuse cover change is essential for understanding the pattern of urbanization. More importantly, such analysis can provide much information for decision-making. Landuse changed rapidly in Guangzhou in the last several years, so that it is necessary to study the spatial structure of landuse change. DOM (Digital Orthophoto Map) of Guangzhou in 2003, 2005 are acquired for this study. Accurate landuse information was first extracted by Definiens Developer. Secondly, we applied the landuse transfer model to analyze the mutual conversions among different landuse classes. Thirdly, a landuse spatial position conversion and quantity change model was established to analyze the position conversion of landuse classes from a quantitative perspective. Finally, Landuse dynamicity model is applied to study Guangzhou's landuse change level and the reasons of the change are analyzed. The results showed that farmland diminished relatively fast and adjustable landuse areas increased substantially. The main reason for farmland reduction lies in that part of the original farmland has been turned into other cultivated lands. The absolute quantity of landuse change is enormous, dominated by the internal conversion among landuse categories, such as farmland converted into garden and other types of cultivated lands.

并行蚁群算法及其在区位选址中的应用

赵元、张新长、康停军
2010 《测绘学报》、 2010.39(3)、P322-327、 (EI收录)

摘要

提出基于多叉树并行蚁群算法的区位选址优化方法。算法依据蚁群算法具有的并行特性,采用GPU(graphicprocessing unit,图形处理器)并行运算技术,对地理空间进行多叉树划分,收集蚂蚁在多叉树层间旅行时逐步留下的信息素信息,进行路径选优获得理想的候选解,从而为解决平面空间资源优化配置问题提供新的思路。实验结果表明,与普通蚁群算法相比,采用基于多叉树搜索的并行蚁群算法,能够发挥蚁群算法的并行特征,在短时间内求得较为理想的解,适合计算大区域的空间资源配置问题。

三维城市规划辅助审批系统的设计与实现研究

龚竞、张新长、唐祯
2010 《测绘通报》、2010.399(6)、P51-53

摘要

在城市规划领域,随着计算机软硬件、计算机图形技术和GIS技术的发展,人们越来越习惯于从三维空间来思考问题。随着"数字地球"、"数字城市"的提出与实施,二维的规划审批技术已不能满足目前城市规划审批的工作需求。为此,探讨在Skyline Terra Suite平台软件下,通过综合运用三维模型构建技术和GIS技术来创建城市规划空间数据库,从而建立了三维城市辅助规划审批系统,在某种程度上弥补了传统的城市规划审批工作方式的一些不足。

基于Skyline的三维技术在城市规划中的应用研究

唐祯、张新长、曹凯滨
2010 《测绘通报》、2010.398(5)、P10-12

摘要

随着城市建设的飞速发展,对城市规划技术的要求越来越高,传统的二、三维城市规划技术已不能满足现代城市规划发展的需求。以传统的二、三维城市规划技术为起点,分析其存在的技术缺陷,探讨Skyline TerraSuit三维平台软件,研究虚拟仿真城市规划系统建设的策略和方法,并利用Skyline提供的应用程序接口开发了虚拟仿真城市规划系统,重点论述三维GIS技术在城市规划应用领域中所实现的功能,最后将系统进行了网络发布,实现了"规划在线"的理念。

基于GIS技术的县域城市规划数据管理模式应用的研究

李自、张新长、曹凯滨
2010 《地理信息世界》、2010.45(3)、P84-88

摘要

随着近年来GIS技术在城乡规划方面的应用日趋普及,GIS技术在空间数据采集、数据管理与分析等关键环节上的优势也逐渐显露。同时,县域城市城乡规划数据种类繁杂,数据量大,亟需先进的技术手段对其进行有效组织与管理。采用GIS技术对城乡规划数据进行动态管理和更新将给城乡规划带来极大的便利。本文以广东省增城市规划管理信息系统为案例,系统阐述GIS技术在城乡规划数据管理中的应用。

基于ArcGIS Server的城市公共安全预警研究

孙颖、张新长、阮明等
2010 《测绘通报》、2010.401(8)、P47-50

摘要

城市公共安全是影响人类生存、生活的重要因素,建立一套行之有效的综合性的预警体系具有重要意义。以ArcGIS Server平台为基础,将WebGIS融合于城市公共安全中,设计出B/S模式的城市公共安全预警系统,并介绍系统的特色功能,最后展示系统的运行效果和努力方向。

基于逻辑回归模型的城市边缘区界定方法研究

王海鹰、张新长、赵元
2010 《测绘通报》、2010.403(10)、P7-10

摘要

以广州市为例,在总结和分析前人研究的基础上提出基于栅格的城市化特征属性概念及其评价指标体系,构建了基于多准则判读的城市边缘区界定方法,利用K-means空间聚类法对广州市城市边缘区进行划分,得到城市特征属性回归模型。试验结果表明,城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围,并随城市交通轴线发散分布,与广州城市总体规划发展布局相一致。城市特征属性受到城市开发强度的重要影响,两者具有显著相关性。

城市基础地理信息公共服务平台的建设与实践研究

李照、张新长
2010 《地理信息世界》、2010.48(6)、P51-55

摘要

目前公共服务平台建设逐渐成为城市规划和国土管理部门的工作重心。本文从整体思维的角度阐述了城市地理信息公共服务平台架构和平台的建设模式,随后着重讨论了基于数据安全的网络拓扑设计,最后通过增城市地理信息公共服务平台实例分析了基础地理数据动态更新、地图服务和权限管理等技术要点。

地理信息系统数据库(第二版,Book)

张新长、马林兵,张青年
2010北京:《科学出版社》出版发行

Abstract

本书全面、系统地论述GIS数据库的基本原理、应用方法、最新理论与发展趋势,以及在国土规划与管理、水资源规划与管理等方面的许多应用实例,所涉及的主要内容和相关关键技术是目前GIS数据库研究与开发最需要考虑的技术问题之一。全书共七章,内容包括:绪论;空间数据的表达与管理;GIS数据库设计;Web GIS数据库技术;GIS数据库标准化;GIS数据库基础应用;GIS数据库发展前沿。本书可作为地理信息系统、软件工程、测绘工程等专业高年级本科生和研究生的教材,亦可供城市规划、国土管理等相关专业研究和开发人员参考。

基于CA模型的三维虚拟城市生成方法研究

王海鹰、张新长、康停军、曹凯滨
2009 《测绘学报》、2009.38(6)、P556-561、 (EI收录)

摘要

本文结合城市元胞自动机(CA)和虚拟现实(VR)技术,产生了一个由多样化建筑模型组成随时空变化的三维虚拟城市。构建了基于元胞实体结构的城市CA模型,通过它可以产生虚拟城市的建筑物布局,以及一组基于时间序列的元胞状态数据。利用DEM和DOM数据构建真实的三维地形,通过程序接口调入三维模型,根据元胞实体属性信息将城市建筑布设于三维场景的相应位置。结果表明,该方法可以产生基于时序变化的由多样化建筑物构成的三维虚拟城市。

规划信息数据库的元数据集成管理研究

徐佳元、张新长、曹凯滨
2009 《测绘通报》、2009.390(9)、P54-57

摘要

以增城市规划数据库管理系统为例,结合国家基础地理信息系统 (NFGIS)元数据标准,设计了空间信息元数据管理的实施方案,实现了空间数据的元数据和相应的Oracle数据库的管理.详细论述空间信息无数据管理 系统的建立流程和构架,为规划信息数据库的元数据管理提供了一个有用的参考模式。

EMT﹢影像HIS融合算法改进及其土地覆盖分类实验比较

康停军、张新长、王海鹰
2009 《地理与地理信息科学》、2009.25(4)、P64-67

摘要

在总结PCA、IHS融合算法优缺点的基础上,发展了一种改进的IHS融合算法。利用HPF、Brovery、PCA、IHS及改进的IHS融合算法对ETM+全色和多光谱影像进行了融合实验。通过定性、定量分析比较融合影像的质量,并分别对融合后影像和原始影像进行土地覆盖非监督分类实验。选取原始影像和非监督分类精度最高的一种融合影像进行监督分类实验与比较,发现无论是非监督分类还是监督分类,改进的IHS融合影像精度均较高。

城市基础地形数据增量更新研究

熊湘琛、张新长、曹凯滨
2009 《测绘通报》、2009.384(3)、P24-26

摘要

随着城市建设的飞速发展,城市变化日新月异,城市基础地形数据的更新成为困扰城市测绘部门和规划管理部门的重要问题之一。从城市规划管理体制入手,提出利用规划管理成果实施城市基本比例尺地形图更新的流程和策略,并对更新过程中出现的接边问题和接边算法流程作详细论述,最后提出历史数据回溯的机制。

基于GIS的城市建设用地适宜性评价理论与应用

王海鹰、张新长、康停军
2009 《地理与地理信息科学》、2009.25(1)、P14-17

摘要

以GIS和RS技术为支撑,利用德尔菲法确定影响城市建设用地生态适宜性的自然、社会经济和生态安全等因素,采用层次分析法计算相关影响因子权重。遵循生态保护优先的原则,建立了一套城市建设用地生态适宜性评价模型体系和方法,据此划分研究区城市基本生态控制区域,为合理有效地规划城市土地资源提供建议。

地籍管理信息系统数据库研究(Book)

张新长、唐力明
2009北京:《科学出版社》出版发行

摘要

本书全面系统地论述了地籍学的基本概念,现代地籍产权管理和地籍管理信息系统的应用、最新理论与发展趋势及其在国土规划与管理等方面的应用实例,所涉及的各方面主要内容及相关关键技术是目前GIS地籍数据库研究与应用的最主要考虑的技术和方法问题之一。全书共分七章,内容包括:绪论;地籍数据入库质量检查;地籍管理系统的业务管理;地籍变更管理;地籍管理图文一体化;城乡一体化地籍管理信息系统和地籍管理信息系统软件工程。 本书可供国土资源部门、城市规划和管理等部门的研究和应用人员使用,也可以作为大专院校相关专业的教师、高年级本科生和研究生教学参考资料。

面向全时段查询的移动对象时空数据模型研究

马林兵、张新长
2008 《测绘学报》、2008.37(2)、P207-211、 (EI收录)

摘要

大量移动对象时空数据的有效管理是移动空间信息服务的一个新兴的研究内容。本文提出一个面向全时段查询的移动对象时空数据模型,并给出基本的模型定义;探讨移动对象过去、现在和将来的运动位置估算方法,这些方法包括延时法、滑动平均法、三次指数法等;研究了移动对象的状态更新策略,提出一个适应于更新时间间隔的变动阈值法的移动对象的状态更新策略,该策略采用时间滑动窗口形式建立移动对象状态更新间隔的一元指数回归方程,通过求取回归参数获得移动对象状态更新趋势,利用该参数动态调整状态更新阈值。最后,给出实验模拟结果,并对今后的研究工作进行了展望。

时空模型在宗地变更和历史回溯中的研究

龚磊、张新长
2008 《地理信息世界》、 2008.31(1)、P53-57

摘要

地籍信息具有显著的时间特性,将地籍数据的时间、空间及属性三者合理地组织在地籍信息系统中的研究具有重要意义。本文借鉴目前TGIS和各种时空应用模型的优势,提出一种基于宗地变更的时空数据结构。针对地籍管理系统中宗地变更和历史回溯的需求,将数据库分为历史库和变更库,比较好的实现了宗地管理要求,有效弥补了一些时空数据库过于臃肿、系统运行效率低下等缺陷。

Spatial Calculating Analysis Model Research of Land-use Change in Urban Fringe Districts

ZHANG XinChang、PAN Qiong、WANG ZhongYang、CHEN XinXiang
2008 《Science in China:Technological Sciences》、2008.51(Supp1)、P186-194、(SCI收录)

Abstract

The spatial calculating analysis model is based on GIS overlay. It compartmental-izes the research district land into three spatial parts: unchanged part,converted part and increased part. By this method we can evaluate the numerical model and dynamic degree model for existing calculating changing speed of land-use. Fur-thermore the paper raises reviving the calculating analysis model of spatial infor-mation in order to predict the dynamic changing level of all sorts of land. More concretely speaking,the model is mainly to know the changing area and changing speed (increased or decreased) of different land classifications from the micro-cosmic angle and to clearly show the spatial distribution and spatio-temporal law for changing urban lands. We discover why the situation has taken place by com-bining social and economic conditions. The result indicates that the calculating analysis model of spatial information can derive more accurate procedure of spatial transference and increase of all kinds of land from the microcosmic angle. By this model and technology,we can make the research of spatio-temporal structure evolution in land-use be more systematical and deeper. The result will benefit the planning management of urban land-use of developed districts in China in the fu-ture.

基于遥感与GIS技术的土地利用空间结构变化研究

张新长、熊湘琛
2008 《中山大学学报》、2008.47(3)、P117-121、 (EI收录)

摘要

基于数字正射影像,运用遥感与GIS技术对广州市土地利用变化进行了宏观描述和微观定量分析研究。首先提取广州市土地利用变化信息,从总体上研究广州市各区的土地利用变化情况,然后利用土地利用类型转移模型,分析土地利用各类型之间的相互转化状况,构造土地利用的空间位置转换和数量变化模型对土地利用类型的空间位置转移进行定量评价,最后利用土地利用动态度模型来分析广州市土地利用的变化程度,并对变化的原因进行了评份。结果表明:广州市地类变化绝对量大,并以一级地类内部转换为主;耕地减少较快,可调整地类大幅度增多。

广东省地籍数据库管理系统研究

汪中洋、张新长
2008 《测绘与空间地理信息》、2008.31(4)、P52-56

摘要

将GIS技术、关系数据库技术、计算机及网络技术等信息技术引入地籍管理,旨在建立一个面向全广东省的城乡一体化的地籍数据库管理系统,实现地籍数据的多级联动、资源共享,形成标准统一、上下一致的无缝空间与属性地籍数据资源管理体系。

地籍管理中宗地地图自动输出的设计与实现

陈鑫祥、张新长
2008 《地理空间信息》、2008.6(3)、P125-127

摘要

以ArcGIS9.1为平台,以ArcEngine为二次开发组件,对宗地图这一地籍管理中的重要图件进行分析,阐述了自动输出宗地图的算法流程及宗地数据库的设计,并对自动化输出中的批量导出、界址点抽稀等关键技术进行探讨研究,列举部分实现功能的代码及其实现效果图。这一功能的实现对国土部门的办公自动化具有现实意义。

Assessment of the fused image of multi-spectral and panchromatic images of SPOT5 in the investigation of geological hazards

KANG TingJun、ZHANG XinChang、WANG HaiYing
2008 《Science in China:Technological Sciences》、2008.51(Supp2)、P144-153、(SCI收录)

Abstract

The investigated area in this paper is located on the northern mountain in Guangzhou City.It is characterized by high relief and inaccessibility.Multispectral and pan Images of SPOT5 were used as the remote sensing data source,and high-pass filtering(HPF),Brovery transform(BT),intensity-hue-saturation(IHS),principal component analysis(PCA) and the modified IHS(MIHS) methods were adopted for image fusion.Here,a comparison has been made between the entire fused images and the original multispectral images.Subjective evaluation and objective evaluation(entropy,average gradient,correlation coefficient,distribution of gray) have been adopted to assess the quality of the fused images.Also regional geological survey has been taken to find the interpretation veracity.Results show that the MIHS is the best image fusion method for geological hazards interpretation,and the fused image can provide abundant textural and spectral information for easy interpretation of such geological hazards as collapse,landslip,and debris flow.

地籍管理数据库特色研究

龚磊、张新长
2008 《测绘通报》、2008.378(9)、P43-45

摘要

在总结目前地籍管理工作的基础上,较为详细地研究地籍管理工作中的基本管理特点,即城乡一体化地籍管理、地籍数据检查、时空地籍数据管理和基于Web Service的目录数据库管理。并利用ArcEngine组件,在.NET平台基础上,以广东省地籍管理数据库系统建设为例,实现了这些特色管理,它将对我国城乡一体化地籍数据库的建设具有一定的借鉴意义。

Research of Spatial Structure of Land-use Change Based on RS and GIS Technology

ZHANG XinChang、XIONG XiangCheng
2008 《Geoinformatics 2008:Proc. of SPIE 》、2008.Vol. 6418、64181T1-T5、(EI收录)

Abstract

Based on DOM,remote sensing(RS) and GIS technology were used to conduct a macro-description and micro-quantitative analysis on the dynamic change of land-use in Guangzhou city.Firstly,extract the information of land-use change for finding a general landuse change in all districts of Guangzhou city;Secondly,use Land-Use Types Transition model to analyze mutual conversions between various landuse types and build a Land-Use Spatial Position Conversion model for quantitatively analyzing the land-use type space position conversion;Finally,take the Land-Use Dynamicity model to evaluate the land-use change in Guangzhou.The results show that the absolute volume of land-use type change is huge,the conversions within the first land-use type predominate,farmland decreases relatively fast and adjustable land-use type increases substantially.This research is useful for the rapidly-developing urban land-use.

Study of Spatio-Temporal data model in Parcel- alteration and Tracing of history

GONG Lei、ZHANG XinChang、XIONG XiangCheng
2008 《Geoinformatics 2008:Proc. of SPIE》、 2008.Vol. 6212、63141T16-T21、 (EI收录)

Abstract

Temporality is the distinct attribute of cadastral information. It is very important to scientifically and efficiently manage three kinds of data that exist in the Cadastral Information System,such as spatial data,temporal data and attributive data. Based on the research of TGIS and the advantages of existing spatio-temporal database model,this paper proposes a design of a spatiotemporal cadastral database which is divided into historical database and alterative database. This design fulfills the requirements for management of cadastral data and reduces data redundance and enhances the efficiency of database.

广东省地图管理数据库系统建设研究

张新长、雷林辉
2007 《地理信息世界》、 2007.29(5)、P47-52

摘要

通过对广东省地图数据、业务需求的分析,提出建立以基础地图数据库为主的分布式数据库,在此基础上,建立六个子系统,各子系统基于数据集成为一个集地图数据管理、地图审核制作、地图信息发布于一体的,具有C/S、B/S两种网络结构的信息系统,实现了广东省地图业务的信息化管理。

土地利用数据在不同尺度下的精度损失模型研究

张新长、黄秋华、杨剑
2007 《中山大学学报》、2007.46(3)、P103-106、(EI收录)

摘要

目前大部分土地利用数据都是在不同的空间尺度下测得的,要想对不同尺度下的土地利用数据进行对比分析研究,就首先需要进行尺度转换。当土地利用数据进行尺度转换时,各种地类都会存在相应的精度损失。以广州市海珠区2005年比例尺分别为1:2000,1:5000和1:10000的土地利用数据为例,对土地利用数据在不同尺度下的精度损失模型进行了研究,这将有助于科学地分析空间尺度转换过程中对空间数据所产生的误差影响。

基于混合软件体系结构的水资源信息系统的研究与实现

刘涛、张新长、黄秋华
2007 《中山大学学报》、2007.46(1)、P133-135、 (EI收录)

摘要

Client/Server体 系结构和Browser/Server体系结构是目前应用较为广泛的两种软件体系结构,在分析两种体系结构各自优缺点的基础上,提出将两种体系结构结合而 形成三层混合体系结构。这种混合体系结构由表示层、业务层和数据层所组成,表示层对应某一具体应用需求并负责用户的交互,业务层负责将表示层提交的用户的 需求转化为特定服务器的基本功能,数据层用来存储数据和提供基本数据服务。广东省水资源综合规划信息系统(WIPIS)便是三层混合体系结构的典型应用, 系统具有开放性强、易扩展,开发和维护成本低等优点。

土地利用数据在不同空间尺度下的精度研究

黄秋华、张新长、刘涛
2007 《地理信息世界》、2007.5(2)、P75-80

摘要

目前大部分土地利用图都是由不同的比例尺所组成,在对两个不同年度的土地利用数据进行变化研究时,如果手中拿到的两个不同年度的土地利用数据是在不同空间尺度下获得的,这时要想对它们进行土地利用变化研究就会有一定的困难,就需要把它们转化到相同的比例尺下。具体在同一时间尺度下不同空间尺度的土地利用数据中各种土地利用类型的精度损失情况是怎么样的呢?本文对广州市海珠区在1:2000、1:5000、1:10000几种比例尺下的土地利用数据进行了分析研究,最后得出每种地类的精度损失情况。

小波变换实现不同尺度土地利用图像融合处理

曹凯滨、张新长
2007 《地理空间信息》、2007.5(2)、P50-52

摘要

图像融合的目的是把同一目标的多幅图像融合成一幅质量高的图像。本文给出了一种基于小波变换的图像融合方法,首先对大比例尺土地利用图像使用正交小波进行分解,再使用小比例尺土地利用图像替换分解出的低频近似信息,然后重构,得到两幅土地利用图像的融合图像。最后使用该方法对两幅土地利用图像进行了融合,得到的融合后的土地利用图像汲取了两幅图像的优势,在一定程度上实现了土地利用空间类型的信息量随比例尺变化而自动增减。

土地利用数据在不同空间尺度下的精度分析

黄秋华、张新长、张文江
2007 《测绘通报》、2007.359(2)、P44-47

摘要

目前大部分的土地利用图都是由不同的比例尺所组成,在对两个不同年度的土地利用数据进行变化研究时,如果两个不同年度的土地利用数据是在不同空间尺度下获得的,这时对不同年度的土地利用变化研究就会有一定的困难,需要把它们转化到相同的比例尺下进行分析研究,这就存在不同尺度下精度损失问题。利用广州市海珠区分别在1∶2000,1∶5000,1∶10000比例尺下的土地利用数据进行分析研究,得出每种土地利用地类的精度损失情况,这对于利用不同尺度土地利用数据进行变化时考虑其精度损失问题将有一定的指导意义。

Mlti-Scales Land-use Image Fusion Method based on Wavelet Transform

张新长、朱家敏
2007 《Geoinformatics 2007:GNSS and Integrated Geospatial ApplicationsProc. of SPIE》、 2007.Vol. 6418、64181T1-T5 、(EI收录)

Abstract

The goal of image fusion is to combine a high quality image from multi-image about the same object. The paper presents an image fusion scheme based on wavelet transform. Firstly, the large-scale land-use image is decomposed by orthogonal wavelet; secondly, replace the low- frequency approximate information which was just decomposed with small-scale land-use image, finally the fused image is obtained by taking inverse wavelet transform. The fused land-use image obtains the merits of the images which have different scales. It realize that the information of special objects increase or decrease with the differences of the scale.

城市规划与建设地理信息系统(Book)

张新长、马林兵
2007武汉:《武汉大学出版社》出版发行

摘要

本书全面、系统地论述了城市规划与建设地理信息的基本原理、应用方法、最新理论与发展趋势,以及在城市规划与建设方面的许多应用实例,所涉及的主要内容及相关关键技术是当前城市地理信息系统研究与开发重点考虑的技术问题之一。读者对象:与城市规划与管理相关的科研人员,城市规划与管理以及地理信息系统专业及相关专业的教师和学生

Analyses and Simulation to Spatial Pattern of Land Utilization in Guangzhou City

ZHANG XinChang、ZHANG WenJiang、MA Kun
2006 《Geoinformatics 2006:GNSS and Integrated Geospatial Applications. Proc. of SPIE》、 2006.Vol. 6418 、64181、2006、(EI收录)

Abstract

Based on Landsat TM remote sensing images in 1990 and 2000, we analyses the temporal and spatial pattern Characters of land use in the 1990s in Guangzhou city. We also simulate the scenarios of land-use pattern in 2010 by integrating the Markov process into cellular automata model. The results show that the area of constructions was rapid increasing during the last ten years of the 20th century, at the same time the arable land, woodland and unused land areas were decreasing, the orchard and water areas were rarely changed; In the first ten years of 21st century, land use pattern keep the change trend in the 1990s, land of constructions continue rapid increasing; arable land and unused land areas continue rapid decreasing; woodland, orchard and water areas keep steadily. Research shows that the extent of urban area has increased exponentially in Guangzhou city, no evidences show that the arable land decreasing rate will slow down in the near future. So, it is necessary to enhance the control functions of land use planning and take actives measures to protect arable land.

Computing Method for Spatial Accessibility based on Grid Partition

MA LingBing、ZHANG XinChang
2006 《Geoinformatics 2006:GNSS and Integrated Geospatial Applications. Proc. of SPIE》、 2006.Vol. 6418、64181T1-T5、(EI收录)

Abstract

An accessibility computing method and process based on grid partition was put forward in the paper. As two important factors impacting on traffic, density of road network and relative spatial resistance for difference land use was integrated into computing traffic cost in each grid. A* algorithms was inducted to searching optimum traffic cost of grids path, a detailed searching process and definition of heuristic evaluation function was described in the paper. Therefore, the method can be implemented more simply and its data source is obtained more easily. Moreover, by changing heuristic searching information, more reasonable computing result can be obtained. For confirming our research, a software package was developed with C# language under ArcEngine9 environment. Applying the computing method, a case study on accessibility of business districts in Guangzhou city was carried out.

泛型程序设计技术在传统数据结构教学中的应用

马林兵、张新长、伍少坤
2006 《教育与现代化》、2006.78(1)、P18-21

摘要

数据结构是目前许多理工类专业的必修课,在教学中应多采用程序设计的新技术、新概念。本文重点讨论了如何把新兴的泛型程序设计技术应用于数据结构课程教学。以缩小教学实验和实际运用的距离,提高学生的动手能力。

GIS混合软件体系结构研究—以广东省水资源综合规划信息系统为例

刘涛、张新长、杨剑
2006 《地理信息世界》、2006.20(2)、P17-20

摘要

在比较Client/Server和Browser/Server两种软件体系结构各自特点的基础上,本文探讨了将Client/Server体系结构和Browser/Server体系结构相结合而形成的GIS三层混合软件体系结构.广东省水资源综合规划信息系统(WIPIS)便是这种三层混合软件体系结构的一个典型应用.该系统基于MapObjects组件通过ArcSDE软件访问空间数据库,应用ArcIMS软件进行空间数据的发布,对于地理信息系统软件的开发和构建将是非常有益的借鉴。

Web GIS 在珠海测绘成果管理中的应用研究

马德富、丁建勋、张新长
2006 《武汉大学学报(信息科学版)》、2006.31(6A)、P6-8

摘要

目前雪野水库水质监测与评价采用现场采样,实验室分析的人工方法,针对该方法不能反映水质指 标在空间和时间上的分布状况问题,本文提出了基于Web GIS的水质信息系统设计方案。水质数据采集设备将采集到的水质信息利用移动网的GPRS无线网络可以及时发送到数据处理和监控中心,系统充分发挥GIS 在水质评价中的优势,自动完成评价过程。评价结果可以生成水质污染专题图,直观显示水库水质的时空分布状况。Web GIS强大的空间分析与统计功能为水质信息管理的标准化、网络化、空间化提供了有效的工具。

3维模型及其在珠海城市道路横断面设计中的应用

马德富、黄汉星、丁建勋、张新长
2006 《测绘通报》、2006.352(7)、P52-54

摘要

作为GIS重要发展特征之一的3维模型,已成为地学研究的重要工具和手段。从空间信息表达与传输的角度,阐述3D GIS中3维模型的可视化机理,包括3维空间数据模型、视觉变量和动态变量等内容;并借助图形实现语言Java 3D,实现3维模型在珠海城市道路横断面设计中的具体应用:此研究对于利用3维模型进行工程实践应用具有一定的借鉴意义。

Web GIS原理与方法教程(Book)

马林兵、张新长、伍绍坤
2006北京:《科学出版社》出版发行

摘要

本书全面﹑系统地论述了Web GIS的基本原理、方法、关键技术以及最新理论与发展趋势,同时,还重点介绍了SuperMap IS和ArcIMS两个国内外著名的Web GIS开发平台,所涉及的主要内容都是目前Web GIS研究与开发的最主要的技术问题。全书共8章,内容包括:绪论;计算机网络的基本原理;Web GIS基本原理;Web GIS应用技术;移动GIS;ArcIMS开发指南;SuperMapIS开发指南;Web GIS应用发展前沿。本书既可作为大专院校测绘、地理信息系统等专业本科生和研究生的教材,也可供测绘、国土资源、城市规划和管理、水利与水资源、环境保护、道路交通等部门的研究和开发人员参考。

基于三层构架的空间数据库分布式体系结构

张新长、叶圣涛
2005 《中山大学学报》、2005.44(6)、P131-133、(EI收录)

摘要

空间数据库的分布式体系结构一直是理论研究的热点和工程实践必须面对的问题。提出了基于三层构架的空间数据库分布式体系结构:本地空间数据模型层、统一的空间元数据模型层和统一的全局空间数据模型层,并把这种体系结构用于广东省水资源规划信息管理系统,用于管理分布式的水资源规划信息。

Research on spatial deviation analysis model of land-use change

ZHANG XinChang、ZHAO Yuan
2005 《SPIE-The International Society for Optical Engineering》、2005.Vol.6044 、6044C1-13、(EI收录)

摘要

The deviation analysis of spatial-temporal structure is based on GIS overlay. At present, the method in common use to describe deviation of expansion in spatial structure makes use of comparative analysis to study difference of various classification of land-use in spatial position. Although this method can draw the outline of spatial structure characteristic of land-use with object and brief advantages, its changed speed is not comparative in the strict sense because divided spatial units are not equal land areas. Thus the method above is improved in the paper by creatively importing the changing intensity index by average of year that the comparative new index can describe deviation of land-use spatial-temporal structure. Changing intensity index means that land-use changed area of a certain spatial unit is percentage of overall land area in different a certain period of research. In order to compare intensity or trend of urban land-use change in different period of research, changing intensity index in each spatial unit by average of year that has been calculated is a standard processing course is for its changing speed by average of year in land area of each spatial unit. The changing intensity index is comparative. Thus we can make a through research for land-use classification and obtain deviation situations of spatial-temporal structure for different land classification. The result will benefit the planning management of urban land-use of developed districts in China in the future.

基于广东省水资源管理信息系统图文一体化研究

张新长、熊立林
2005 《中山大学学报》、2005.44(5)、P84-87、(EI收录)

摘要

使用松散集成方式,应用 XML、Java等技术实现与其他系统的数据共享与交换,达到了GIS图文一体化的目的。在构建广东省水资源管理信息系统空间数据库和属性数据库的基础 上.利用组件技术实现图文互查和图文结合的显示与输出。文中提到的使用基于XML的SVG作为图文结合输出的技术,是目前正在快速发展中的一种新技术,虽 然在该研究实例中,功能还比较简单,但无疑是一种很好的尝试,对于图文一体化的GIS系统,尤其是WEBGIS系统的开发有很强的借鉴意义。

城市土地利用时空结构演变的驱动力研究

张新长、张文江
2005 《中山大学学报》、2005.44(1)、P117-120

摘要

以广州市海珠区近¨年来与城市土地利用有关的社会经济统计数据为依据,在GIS分析基础上利用主成分分析方法,分析该区土地利用变化的总体趋势和驱动因子,找出一些具有代表性的、不改变系统基本规律的主要因素进行分析,以达到利用少数变量来分析整个系统目的.分析结果表明:影响该区土地利用的主要因素为经济发展动态因素和社会系统因素。

土地利用时空结构分异模型研究

张新长、潘琼、赵元
2005 《经济地理》、2005.25(2)、P189-193

摘要

时空结构分异分析是以GIS叠 置分析为辅助手段。目前描述空间结构分异最常用的方法是比较分析不同土地利用类型在空间方位上的差异。由于按方位划分的空间单元并不具有均等的土地面积, 因而其变化速度就不具有严格意义上的可比性。文章对上述方法进行了改进,创建性的引入了年均变化强度指数这一具有可比性的指标体系来描述土地利用的时空结 构分异特征,它实质就是用各空间单元的土地面积对其年均变化速度进行标准化处理,使各种土地类型的变化速度具有可比性,得出各不同用地类型的时空结构分异 情况,对出现这种情况的原因进行综合分析评价,从而达到全面把握土地变化规律的目的。该研究方法有助于从总体上全面掌握土地利用时空结构演变的趋势与特 点,对发达地区未来城市土地利用的合理规划有一定的借鉴意义。

分布式空间数据库的体系结构研究

叶圣涛、张新长
2005 《地理信息世界》、2005.13(3)、P20-23

摘要

分布式空间数据库的体系结构一直是理论研究的热点和工程实践必须面对的问题.本文分析了目前分布式空间数据库体系结构的特点,然后提出了基于3层构架的分布式空间数据库体系结构.这3层分别是:本地空间数据模型层、统一的空间元数据模型层和统一的全局空间数据模型层.这种体系结构充分利用已有的成熟技术和优点.最后作者把这种体系结构用于广东省水资源规划信息管理系统,用于管理分布式的水资源规划信息。

An Integrated and Layered Architecture for Location-Aware Computing

马林兵、张新长、陶海燕
2005 《Geo-spatial Information Science》、2005.8(2)、P144-147

Abstract

This paper gives an overall introduction to the basic concept of LAC(location-aware computing) and its development status, puts forward an integrated location-aware computing architecture which is useful for designing the reasonable logical model of LBS(location-based service).Finally, a brief introduction is conducted on a LAC experimental prototype, which acts as a mobile urban tourism assistant.

城市土地利用空间变化趋势研究

张新长、刘涛、张文江
2005 《热带地理》、2005.25(4)、P315-355

摘要

对研究区内不同年份的土地利用图进行叠置等空间信息处理运算,获得3个时段土地利用的空间变化图,将一个网格图层分别与3个时段的土地利用变化图叠加,分析各空间单元的年均变化强度指数,得到土地利用的空间变化结果.然后对年均变化强度指数进行分级统计后得到二级用地类型的土地利用空间变化情况,并结合社会经济因素加以分析,得到研究区3个不同时段的土地利用空间变化趋势.最后对主要二级用地类型的时空结构演变情况进行概括性的分析和评价。

基于CA复合模型的城市空间演变研究

王占强、张新长
2005 《热带地理》、2005.25(4)、P312-316

摘要

介绍了元胞自动机(CA)模型、马尔柯夫(MARKOV)和层次分析(AHP)的概念和原理,在分析城市空间演化过程和模型特点的基础上,对标准CA模型进行扩展,构造出CA-MARKOV-AHP复合模型。在G IS和基础地理信息数据库的支持下,对广东江门城市空间的演变进行模拟和预测。

GIS网络多媒体教学系统的设计与运行

张新长、徐会军
2005 《中山大学教学研究与实践》、P199-206

摘要

为了适应21世纪课程教材《地理信息系统概论》的教学需要,以及该学科面向社会普及的发展趋势,南京大学在Authorware开发环境下完成了GIS网络多媒体教学系统的设计与实现,并通过ActiveX插件的形式将Authorware课件与前期建立的GIS教学网站有机地结合起来,形成面向网络的GIS多媒体教学系统。该系统将学生置于网络交互状态下,在仿真环境中了解并掌握GIS系统的基础知识、基本操作以及应用特色,最终实现GIS教学手段的现代化,达到提高GIS科技普及程度的目标。

3维模型及其在城市道路横断面设计中的应用

袁绍晚、张新长
2005 《地理信息世界》、2005.18(6)、P27-31

摘要

作为GIS重要发展特征之一的 3维模型,已成为地学研究的重要工具和手段。本文从空间信息表达与传输的角度,阐述了3D GIS中3维模型的可视化机理,包括3维空间数据模型、视觉变量和动态变量等内容;并借助图形实现语言Java 3D,实现了3维模型在城市道路横断面设计中的具体应用。此研究对于利用3维模型进行工程实践应用具有一定的借鉴意义。

地理信息系统数据库(Book)

张新长、马林兵、张青年
2005北京:《科学出版社》出版发行

摘要

本书全面、系统地论述了GIS数据库的基本原理、应用方法、最新理论与发展趋势,以及在国土规划与管理、水资源规划与管理等方面的许多应用实例,所涉及内容及相关技术是目前GIS数据库研究与开发最需要考虑的技术问题。全书共分7章,内容包括:绪论--GIS数据库概述;空间数据的表达与管理;GIS数据库设计与建立;WebGIS数据库技术;GIS数据库标准化;GIS数据库基础应用和GIS数据库发展前沿等。

地理信息系统专业建设的发展思路研究(Book)

张新长、张启春
2005陕西:《陕西人民教育出版社》、P 47-53

高校GIS专业学科建设与不同层次教育研究(Book)

陈晓翔、郑朝洪、张新长
2005陕西:《陕西人民教育出版社》、P40-46

用AR模型建立变形预测模型的研究

许国辉、张新长
2004 《中山大学学报》、2004.43(1)、P107-109

摘要

在用时间序列分析方法建立变形测量的预测模型时,基于动态数据系统方法的传统F检验定阶法,由于样本的随机性可能过早地退出对模型的循环检验,从而不能找到合适的预测模型。在探讨如何用AR模型建立变形测量预测模型的基础上,提出了一种改进的建模方法,并在实例的应用中取得了较好的效果。

城市土地利用动态变化及预测模拟研究

张新长、梁金成
2004 《中山大学学报》、2004.43(2)、P121-125

摘要

以广州市海珠区土地利用现状图为数据源,利用GIS技术定量分析了土地利用动态变化过程以及土地利用各类型之间的相互转化情况。在此基础上,求得研究区土地利用变化的转移矩阵,据此分析海珠区1993-1997年间土地利用变化的空间过程。同时运用马尔柯夫模型,对土地利用动态变化及演变趋势预测进行了分析,从而达到全面把握城市土地变化规律的目的。

Research on Spatial Calculating Analysis Model of Land-use Change

张新长、潘琼、赵元
2004 《Journal of Geographical Science(地理学报英文版)》、2004.14 (3)、P359-365、(SCI收录)

Abstract

The spatial calculating analysis model is based on GIS overlay. It will compartmentalize the land in research district into three spatial types: unchanged parts, converted parts and increased parts. By this method we can evaluate the numerical model and dynamic degree model for calculating land-use change rates. Furthermore, the paper raises the possibility of revising the calculating analysis model of spatial information in order to predicate more precisely the dynamic changing level of all types of land uses. In the most concrete terms, the model is used mainly to understand changed area and changed rates (increasing or decreasing) of different land types from microcosmic angle and establish spatial distribution and spatio-temporal principles of the changing urban lands. And we will try to find out why the situation can take place by combining social and economic situations. The result indicates the calculating analysis model of spatial information can derive more accurate procedure of spatial transference and increase of all kinds of land from microcosmic angle. By this model and technology we can conduct the research of land-use spatio-temporal structure evolution more systematically and more deeply, and can obtain a satisfactory result. The result will benefit the rational planning and management of urban land use of developed coastal areas in China in the future.

Research on spatial structure changes of urban land-use

ZHANG XinChang、PAN Qiong
2004 《International Association of Hydrological SciencesIAHS Publication》、2004.289: 141-150. UK. (EI收录)

Abstract

This paper describes a GIS-based spatial analysis method that makes combined use of qualitative and quantitative analysis to characterize land use patterns and predict the trend of future land use changes for the area of Haizhu District of Guangzhou City, China. Spatial techniques are presented to manage land use data and derive information on land use changes. Through the case study for the selected area, it is demonstrated that the method and techniques introduced can be effectively utilized for the analysis of urban land use changes. Based upon this analysis, the paper also provides discussions and recommendations on urban land use planning, urban planning and land management. Two land use maps of the Haizhu District of Guangzhou in 1997 and 1999, together with the remotely sensed images of 2001 are utilized in the current research. It is convenient to spatially reference various statistic data and to combine spatial data with spatial analysis model so as to analyse land use changes in a geographic context, which is especially suitable for the needs of the urban construction, urban management and urban planning departments.

土地利用动态变化的空间测算模型研究

张新长、潘琼 、赵元
2004 《Journal of Geographical Sciences(《地理学报》(英文版)》 , 2004.2 (3) :359-365

Abstract

The spatial calculating analysis model is based on GIS overlay. It will compartmentalize the land in research district into three spatial types: unchanged parts, converted parts and increased parts.By this method we can evaluate the numerical model and dynamic degree model for calculating land-use change rates. Furthermore, the paper raises the possibility of revising the calculating analysis model of spatial information in order to predicate more precisely the dynamic changing level of all types of land uses. In the most concrete terms, the model is used mainly to understand changed area and changed rates (increasing or decreasing) of different land types from microcosmic angle and establish spatial distribution and spatio-temporal principles of the changing urban lands. And we will try to find out why the situation can take place by combining social and economic situations. The result indicates the calculating analysis model of spatial information can derive more accurate procedure of spatial transference and increase of all kinds of land from microcosmic angle. By this model and technology we can conduct the research of land-use spatio-temporal structure evolution more systematically and more deeply, and can obtain a satisfactory result. The result will benefit the rational planning and management of urban land use of developed coastal areas in China in the future.

地理信息系统专业建设的理论与实践探索

张新长、马林兵
2004 《现代教育研究》、2004.59(13)、P134-136

GIS课程改革的思考

张新长、赵元、张启春
2003 《理工高教研究》、P118-120

摘要

本文通过分析目前国内一些重点大学GIS课程设置和教学现状,就存在的若干问题给予了探讨,并对GIS课程教学改革的思路、课程规划和应对措施等方面进行了分析和研究。

基于实体—关系数据模型的城市地籍信息系统的构建与应用

袁绍晚、张新长
2003 《地理与地理信息科学》、2003.19(1)、P37-39

摘要

该文首先对实体-关系数据模型的理论依据及其技术机制进行阐述,然后结合实体—关系数据模型的成功典范—ArcSDE,介绍该数据模型在城市地籍信息系统中的具体应用—广州市海珠区地籍信息系统的设计与实现,同时对该系统的平台设计、数据流程和主要功能等进行分析和说明。

卡尔曼滤波模型粗差的探测及其在施工变形测量中的应用

许国辉、张新长
2003 《中山大学学报》、2003.42(1)、P89-93

摘要

在施工变形监测中 ,由于监测点的多余观测值较少 ,因此很难发现观测值中存在的粗差。用卡尔曼滤波方法进行数据处理时 ,观测值中的粗差将在预测残差向量中得到反映。通过分析卡尔曼滤波模型误差与预测残差向量之间的关系 ,提出了对粗差进行探测的方法 ,并通过一个实例说明了该方法的有效性。

我国大学GIS课程教学改革的思考与研究

张新长、赵元、张启春
2003 《地理信息世界》、P.23-26

摘要

通过分析目前国内一些重点大学GIS课程设置和教学现状,就存在的若干问题给予了探讨,并对GIS课程教学改革的思路、课程规划和应对措施等方面进行了分析和研究。

珠江三角洲数码城镇研究构思

张新长、潘琼
2002 《测绘通报》、2002.298(1)、P4-7

摘要

基于珠江三角洲大部分地区目前城镇管理的现状 ,提出了“数码城镇”的概念。从研究的意义、必要性和可行性、实施方案以及技术路线等方面进行了论述 ,这对迈向 2 1世纪现代化的可持续发展的城镇管理无疑是一种非常重要和有意义的研究和探索模式。

基于集成技术的办公自动化信息系统开发与研究

张新长、杨大勇
2002 《中山大学学报》、2002.41(增刊)、P183-140

摘要

当前信息技术飞速发展 ,企业对办公自动化的功能要求越来越高。系统开发必须应用集成技术来实现众多的功能 ,以满足企业对办公自动化信息系统的全方位的要求。以探索基于集成技术的办公自动化信息系统将具有重要的现实意义。

GIS-Based Analysis of Urban Land-use Changes

张新长、潘琼等
2002 《Chinese Geographical Science》、2002.Volume12 Number 3、P243-247

Abstract

This paper describes a GIS-based spatial analysis method that combines qualitative analysis and quantitative analysis to characterize land-use patterns and predict the trend of future land-use changes in Haizhu District of Guangzhou City, China. Spatial technique is introduced to manage land-use data and derive information of land-use changes. Through the case study for the selected area, it is demonstrated that the method and technique introduced in the paper can be effectively utilized for the analysis of urban land-use changes. Based upon this analysis, the paper also provides discussions and recommendation on urban land-use planning, urban planning and land management. Both land-use maps of Haizhu District of Guangzhou in 1995 and 1997 and the remote sensing images of 1999 are utilized in the current research. It is convenient to get various statistic data and to combine attribute data with spatial data so as to analyze land-use changes in a geographic context, which is especially suitable for the need of urban construction department, urban management department and urban planning department.

城市边缘区耕地变化的发展预测分析研究

张新长、杨大勇等
2002 《中山大学学报》、2002.41(3)、P104-108

摘要

以广州市海珠区为试验研究区,采用灰色预测模型和基于时间序列的 最小二乘法模型预测.运用定性定量相结合的方法来研究所选定区域的土地利用变化情况,包括土地利用现状特点、土地利用变化特征(变化范围和变化量)、变化 过程,从而预测未来土地利用的动向.通过对一特定区域的土地利用变化研究,为城市土地利用的研究提供一种有效的方法,并为城市土地利用规划、城市规划及土 地管理部门等提出合理性、科学性建议,对实际工作有其指导意义。

基于GeoMedia WebMap 的WebGIS研究与开发

吴小锋、张新长
2002 《计算机应用研究》、2002.19(7)、P112-114

摘要

在分析WebGIS设计思想的基础上,着重论述了GeoMedia WebMap的实现原理和技术特点,并介绍了一个基于GeoMedia WebMap开发的基准地价成果管理信息系统。

交叉学科促进当代地图学发展

张新长、祝国瑞
2002 《测绘通报》、2002.303(6)、P12-15

摘要

随着科学技术的发展 ,人们对各种事物的研究越来越深入。各类学科内部也出现分化 ,形成了越来越多的分支学科、边缘科学、交叉学科。地图学作为一门古老科学 ,在交叉学科的促进下 ,形成了一门和以往地图学不同的、崭新的、充满活力的学科。主要介绍交叉学科的概念。着重从IT技术、虚拟现实技术、图形学等技术方面来阐述交叉学科如何促进当代地图学发展。

中山市石岐坐标向中山市统一坐标转换的参数确定

甘宗平、张新长
2002 《测绘通报》、2002.305(增刊)、P71-75

摘要

坐标转换是不同坐标系之间进行数据交流与共享的前提,详细介绍用回归变换模型在满足大比例尺地形图测图精度要求的前提下,从中山石岐坐标系向中山统一坐标系进行坐标转换的数学模型和相应的参数,对统一区域地理空间数据具有十分重要的意义。

基于国土房产管理信息系统图文一体化研究

张新长、杨大勇
2002 《中山大学报》、2002.41(6)、P124-127

摘要

分析了图文一体化理论的含义、目的、表示方式和要求 ,应用超图理论分析如何建立图形和属性合一的空间数据库。针对当前国土房管部门信息化对图文一体的要求 ,分析其图文一体化的关键技术与方法 ,并为国土房管部门的图文一体化办公提出了新的理念。

地理信息系统支持下的城市土地利用变化研究

张新长、赵玲玲等
2002 《资源科学》、2002.24(5)、P70-74

摘要

该文以广州市海珠区为试验研究区 ,以 1 995年、1 997年的广州市海珠区土地利用图和 1 999年海珠区遥感影像图作为信息源 ,借助地理信息系统 (GIS)空间分析工具 ,运用定性与定量相结合的方法 ,研究土地利用变化情况 ,预测土地利用的未来动向。着重在GIS上实现土地利用的空间分析 ,通过对一特定区域的土地利用变化研究 ,为城市土地利用的研究提供一种有效的方法 ,并为城市土地利用规划、城市规划及土地管理部门等提出合理性、科学性建议 ,对实际工作具有指导意义。

中小企业办公自动化系统的设计与实现

吴小锋、张新长
2001 《现代计算机》、2001.总第113期、P58-61

摘要

本文从中小企业的实际情况出发,在用户需求分析的基础上,提出系统的基本目标,并阐述系统的结构设计和功能设计,并给出了一个结合C/S和Web技术的中小企业办公自动化系统实例,对中小企业建设办公自动化信息系统具有重要的指导作用。

中小企业办公自动化系统的研究与开发

吴小锋、张新长
2001 《计算机应用研究》、2001.18(8)、P100-102

摘要

从中小企业的实际情况出发,提出中小企业办公化信息系统的系统目标、系统应具有的特点;并给出了一个结合C/S和Web技术的中小企业办公自动化系统实例,对中小企业建设办公自动化信息系统具有重要的指导作用。

城市地理信息系统(Book)

张新长、曾广鸿、张青年
2001北京:《科学出版社》出版发行

摘要

本书全面、系统地论述了城市地理信息系统的基本原理、应用方法、新理论与发展趋势,以及在城市规划与管理方面的许多应用实例。书中所涉及各方面的主要内容及关键相关技术是目前城市地理信息系统研究与开发的最主要考虑的技术问题之一。全书共分八章,内容主要包括:城市地理信息概述;城市地理信息系统的基础理论;城市地理信息系统的技术与方法;城市地理信息系统的空间数学模型;城市地理信息系统软件工程;城市地理信息系统集成技术;城市地理信息系统应用实例和城市地理信息系统的发展前沿等。本书可供城市规划和管理人员,城市地理信息系统研究和开发人员,以及大专院校有关专业的教师、研究生阅读参考,也可作为大专院校相关专业高年级本科生的教材。

综合信息系统研究(Book)

张新长
2001福州:《福建省地图出版社出版发行》

珠江三角洲地区小城镇管理信息系统研究

张新长、邓良炳
2000 《区域开发与研究》、19(2)、P44-46

摘要

针对珠江三角洲大部分地区目前城镇管理所采用的常规手工操作方式,其手段 落后,信息加工处理速度慢且精度低、缺乏更深层次的空间分析、各城镇的相对独立和非标准性的管理模式、信息资源无法共享,难以及时更新大量的空间和非空间 数据等问题进行了深入的调查研究。提出了用生态城市管理模式的全新概念和用现代地理计算机科学手段研究珠江三角洲地区小城镇管理信息系统,这将对迈向21 世纪现代化的可持续发展的城镇管理无疑是一种非常重要和有意义的研究探索模式。

珠江三角洲地区小城镇办公自动化管理信息系统研究

张新长
2000 《中山大学学报》、2000.39(3)、P106-110、(EI收录)

摘要

针对珠江三角洲大部分地区目前城镇管理所采用的常规手工操作方式,其手段落后、信息加工处理速度慢且精度低、各城镇的相对独立和非标准性的管理模式、信息资源无法共享、难以及时更新大量的数据等问题进行了深入的调查研究。提出了用计算机科学手段研究珠江三角洲地区小城镇办公自动化管理信息系统,这将对21世纪现代化的可持续发展的城镇管理是一种有意义的研究探索模式。

烟台市中小学环境教育现状的调查

赵玲玲、张新长
2000 《中国人口.资源与环境》、2000.36(2)、P124-128

摘要

本文分析了烟台中小学环境教育的现状 ,并针对现状特点提出烟台市中小学环境教育的发展对策。

ARC/INFO支持下的城市规划符号制作研究

赵玲玲、张新长
2000 《中山大学学报》、2000.39(4)、P16-21

摘要

探讨了在城市规划中应用ARC/INFO地理信息系统进行二次开发,创建用户符号集的方法和技术步骤.并且研究符号集如何在城市规划中的应用。

ArcView GIS应用软件教程(Book)

张新长
2000福州:《福建省地图出版社》出版发行

摘要

本教程共分18章,详细介绍了ArcView GIS的基本概念和操作过程;如何创建地图;如何进行图面配置设计和制作完整地图;如何获得属性数据等内容。

An Investigation of Changes in Cultivated Land in Guangdong Province of China Using GIS

张新长
1999 《Chinese Geographical Science》、 1999.Volume 9 Number 3、P265-273

Abstract

In order to make a thorough investigation about relationship between population increase and cultivated land decrease along with economic development over recent years in Guangdong province, this paper aims to study the relationship between the changes in cultivated land and the rapid economic development in Guangdong Province of China using GIS. The spatial database of administrative boundary in the province is captured and stored in GIS and then several county-based statistics produced by the National Statistical Bureau of China are linked to the spatial data. In the study, the correlation analysis between decrease of cultivated land in some metropolitan counties and population increase is conducted. Besides, similar analysis is carried out between decrease of cultivated land in the Zhujiang (Pearl) River Delta Region and gross industrial output. The result of the analysis is presented in GIS with the boundary data to show the spatial distribution and trend of the phenomenon. Some measures of conserving cultivated land in the province in order to achieve a sustainable development are also proposed.

折线式等值线的曲线化模型探讨

曾广鸿、张新长
1999 《测绘通报》、1999.267(6)、P17-19

Abstract

In order to make a thorough investigation about relationship between population increase and cultivated land decrease along with economic development over recent years in Guangdong province, this paper aims to study the relationship between the changes in cultivated land and the rapid economic development in Guangdong Province of China using GIS. The spatial database of administrative boundary in the province is captured and stored in GIS and then several county-based statistics produced by the National Statistical Bureau of China are linked to the spatial data. In the study, the correlation analysis between decrease of cultivated land in some metropolitan counties and population increase is conducted. Besides, similar analysis is carried out between decrease of cultivated land in the Zhujiang (Pearl) River Delta Region and gross industrial output. The result of the analysis is presented in GIS with the boundary data to show the spatial distribution and trend of the phenomenon. Some measures of conserving cultivated land in the province in order to achieve a sustainable development are also proposed.

地理信息系统支持下的广东省耕地变化

张新长、徐开源
1999 《中山大学学报》、1999.38(2)、P1-7

摘要

应用地理信息系统(GIS)和统计分析方法,建立广东省空间数据库和近年来广东省各县市主要经济发展指标属性数据库,以及统计数据分析的数学模型,并将调查研究的结果用地图的形式表示,从而充分地显示这些统计数据之间在空间和时间上的分布特征及变化规律.更客观、更有效地分析评价影响广东省经济持续而稳定发展的主要原因所在 。

规划制图中折线式曲线的曲线化模型探讨

张新长
1999 《中山大学学报》、1999.38(4期)、P94-98、(EI收录)

摘要

在单一折线曲线化的基础上,根据Bezier曲线的生成原理,通过两次对折线组的修正,形成保持原拓扑关系的Bezier曲线组,并保持折线组在曲线化过程中失真程度小.通过检验,利用三次Bezier曲线化模型曲线化的曲线组能够满足制图学的精度和拓扑要求.该模型适宜在GIS、电子地图、虚拟现实等方面运用.最后阐述了该模型在城市规划、土地利用等方面制图的应用。

广东省1:25万国际分幅土地利用现状图编制

张新长、潘琼
1999 《测绘通报》、1999.262(1)、P17-19

摘要

在单一折线曲线化的基础上,根据Bezier曲线的生成原理,通过两次对折线组的修正,形成保持原拓扑关系的Bezier曲线组,并保持折线组在曲线化过程中失真程度小.通过检验,利用三次Bezier曲线化模型曲线化的曲线组能够满足制图学的精度和拓扑要求.该模型适宜在GIS、电子地图、虚拟现实等方面运用.最后阐述了该模型在城市规划、土地利用等方面制图的应用。

面向目标的城市规划信息系统研究

张新长
1998 《中山大学学报》、1998.37(增刊2)、P70-74

摘要

根据GIS中面向目标的分析方法,提出了如何建立面向目标的城市规划信息系统的构想.依据城市规划和管理的特点,将城市的各种地理要素及空间信息进行分类或分层描述,并将城市地理中复杂的实体结构用多级分类或分层体系表示.通过应用面向目标的分析方法,城市规划信息系统的模型能够与客观世界现实物体相协调一致.在一个城市规划信息系统内,模型能够直接采集数据并运用专家知识和方法,推断并做出分析评价结论.从而使得这个系统具有更强大地表达能力,空间分析更趋于合理.它将为城市建设和管理提供各种需求的服务项目,辅助自动或半自动进行城市规划和管理.面向目标的城市规划信息系统的研究和应用,无疑将会使得城市建设和管理更趋于科学性和合理性 。

Geometric Feature-based Edge-Matching,Geocomputation

张新长、潘琼
1998 《Geo-computation 》、1998.P46-52、Bristol,UK、(EI收录)

Abstract

Edge-matching is one of the most useful procedures in processing spatial data. But several frequently used methods have showed their shortcomings. They are blind to error data included in the original data, and most of them are sensitive to a threshold. An effective matching procedure should correct most of the errors included in the data, or should detect these errors which may not be easily corrected. side from this, all lines are matched successfully. Geometric feature-based edge-matching procedure is one such method which is applied to match contour line data from photogrammetric model. Because every type of geographical element has innate geometric features represented by the geometric data (coordinates). These data processed should demonstrate their geometric features. By comparing the geometric features of the data with the innate ones, we know which links are the best ones. So the geometric features of elements may be regarded as credible data in the process. procedure matching contour line with the test of its features can be converted to a search procedure. It is depth-optimised. The procedure looks for a correct path on a reversed "tree" and its nodes are the contour segments. Correct path gives out the sequence of linking these segments.

城市地理信息系统若干问题的理论与技术方法

张新长、黄瑞红
1998 《中山大学学报》、1998.37(2)、P121-124、(EI收录)

摘要

分析了目前空间数据模型存在的问题和局限性,介绍了基于点、线、面的实体—类别—关系概念数据模型及其逻辑数据模型——一种扩展的网络数据模型和栅格矢量数据的集成式管理方法,及其在拓扑空间关系描述与表达方面的研究工作.分析了现有的商业化地理信息系统(GIS)工具提供的基本空间分析功能的局限性,针对具体的城市问题,提出了城市GIS空间分析模型的基本设计方法和空间数据的采集与更新。

基于GIS的城市规划专题制图

张新长、黄瑞红
1997 《中山大学学报》、1997.36(4)、P94-98、(EI收录)

摘要

基于一套GIS环境(ArcCAD)下的专题制图系统,用于设计制作城市规划专题图.此系统继承了GIS的综合数据管理功能,可以有效地存贮、管理和使用空间数据、属性数据及制图数据.特别是它融GIS的分析功能与CAD的图形功能于一体,结合友好的用户界面及丰富的城市规划专题符号库,形成了一套功能强而又方便使用的专题制图系统.着重介绍这一系统的基本组织、数据结构及主要特点,并阐明了GIS环境下专题制图的特点与方法。

城市规划与管理信息系统研制构思

张新长、胡华颖
1996 中山大学学报》、1996.35(增刊)、P85-88

摘要

针对我国现阶段大多数城市规划管理手段较落后,提出了城市信息系统概念,并论述了系统的研制方向与发展目标以及系统发展的几个阶段和内容,最后指出了适合于我国城市信息系统在研制开发实施过程中应该注意的若干问题。

地理信息系统课程的发展思路

张新长、邓良炳
1996 《中山大学高教研究》、1996.35 (5)、P61-64

地图.地理信息系统与规划

邓良炳、张新长
1995 广东:《广东省地图出版社》出版发行

摘要

专题地图地理底图数据库的结构设计

张新长、艾廷华
1994 《测绘通报》、1994.252(5)、P30-33

摘要

本地理底图数据库系统是一个小型的数据库系统,它具备了地图数据库的基本功能,适应同一底图服务多种专题图编制的要求,提供多种检索途径,适用大量的位操作,使得数据库结构具有动态性、灵活性。将频繁交换的数据纳入内存,加快了系统运进速度,通过多边形组织,可自行建立专题要素与底图要素的图形关系,建立区域间层次关系,减小数据采集工作量。

模糊聚类分析方法在划分农业区划评价图中的应用

张新长、张克权
1994 《测绘学报》、1994.23(1)、P54-57

摘要

客观、真实地评价一个地区农业经济区划差异性和农业经济水平,从而预测该地区未来农业发展水平,制作地区农业生产各部门区划评价图是非常必要的。本文结合某地区山区地域特点,运用多元统计分析中模糊聚类分析的数学方法,用统计信息进行定量分析,使编制出的农业区划专题地图更具有实际应用价值和指导作用。

用多元回归分析方法建立山区主要农作物发展预测数学模型

张新长、邓良炳
1994 《中山大学学报》、1994.33(增刊)、P75-81

基于DEM的风景区景点和旅游路线的选择

张新长、邓良炳
1994 《中山大学学报》、1994.33(增刊)、P70-74

Small Scale Cartography from Space—Application of NOAA Satellite Data to Map China

黄签、黄仁涛、张新长
1993 《16th International Cartographic Conference, Proceedings 2》、1993.P1212-1219、Allemagne,Germany、(EI收录)

模糊线性加权变换在划分山区农业自然条件中的应用

张新长、潘琼
1993 《湖北测绘》、1993.55(1)、P35-37

专题地图地理底图数据库的建立与管理

张新长、艾廷华
1993 《武汉测绘科技大学学报》、1993.18(增刊)、P96-103

摘要

本地理底图数据库系统是一个小型的数据库系统,它具备了地图数据库的基本功能,适应同一底图服务多种专题图编制的要求,提供多种检索途径;运用大量的位操作,使得数据库结构具有动态性、灵活性。将频繁交换的数据纳入内存,加快了系统运进速度;通过多边形组织,可自行建立专题要素与底图要素的图形关系,建立区域间层次关系,减小数据采集工作量。

地图面积量算的数学模型及误差分析

张新长
1993 《武测科技》、1993.62(2)、P18-23

摘要

在地图上进行面积量算是科研及规划等应用工作中经常遇到的实际问题,,它在国土治理、区域规划等许多方面有着重要意义。本文着重讨论的是如何应用现在已很普及的微机准确地进行面积量算。

中国小比例尺卫星影象地图的设计与制作

黄签、黄仁涛、张新长
1992 《武汉测绘科技大学学报》、1992.17(4)P11-17

摘要

利用数字化的NOAAAHVRR数据进行小比例尺、准同步宏观制图是一种低成本和快速的制图方法. 笔者应用本文方法制作了第一幅小比例尺的、完整的中国假彩色卫星影象地图。它包含了全部的南中国海, 这是使用其他的遥感数据( 如陆地卫星或S P o T 卫星) 难以做到的。该图采用了热红外、近红外和可见光的红波段所构成的假彩色合成方案, 提供了丰富的色彩和影象信息. 本图制作时实施的数据处理内容包括: 地图投影变换、影象反差增强和锐化、彩色平衡调整、去云处理和海陆分离处理、利用植被指数原理的影象时相修正和数字镶嵌操作等. 根据影象地图的载负量和视觉效果, 图上精心选取并设计了地理要素、地图符号和注记。该图是应用遥感新技术开发的地图新产品, 被十七届国际摄影测量与遥感会议选为展示成果, 并被该会评为获奖成果。

模糊矩阵中地图要素数理统计方法研究

张新长
1991 《测绘学报》、1991.20(4)、P27-30

分级统计地图的分级体系研究

张新长、潘琼
1990 《湖北测绘》、1990.52(1)、P45-47

地图的科学体系评价研究

张新长
1987 《地图》、1990.15(4)、P28-30

从湖北省经济地图集设计编绘的主要过程谈如何进行图集的统一协调工作

张新长、潘琼
1985 《地图》、1985.13(2)、P95-97

摘要

《湖北省经济地图集》是一部反映湖北省自然资源、社会经济现象的分布性质、对比及发展趋势的大型地图集。它是以表示社会经济现象为主,适当配以描述全省总貌的自然地图,属综合性经济地图集。图集共有75幅图,分六个图组:社会、自然条件图组;农、林、牧、副、渔业图组;工业、建筑业图组;交通部门图组;服务部门图组;经济概况图组。本文试图从编制设计的主要过程谈如何进行图集统一协调工作。从编制设计的具体实施来看, 本图集统一协调工作主要从以下诸方面技术措施予以保证。

地图的出版新型材料的研究

张新长、张志明
1983 《测绘通报》、1983.242(5)、P25-29

当前任教课程

历史任教课程

  • 2017/07 1998/10

    地理信息系统概论

    本科生课程,中山大学地理科学与规划学院

  • 2017/07 1998/10

    地理信息系统工程

    本科生课程,中山大学地理科学与规划学院

  • 2017/07 1998/10

    数字城市

    本科生课程,中山大学地理科学与规划学院

  • 2017/07 1998/10

    数字城市(智慧城市)

    研究生课程,中山大学地理科学与规划学院

  • 1997/09 1994/03

    地理信息系统概论

    本科生课程,中山大学地理学系

  • 1997/09 1994/03

    城市地理信息系统

    本科生课程,中山大学地理学系

  • 1997/09 1994/03

    地理信息系统数据库

    本科生课程,中山大学地理学系

  • 1997/09 1994/03

    城市地理信息系统

    研究生课程,中山大学地理学系

  • 1994/02 1990/08

    地图设计

    本科生课程,武汉测绘科技大学地图制图系

  • 1994/02 1990/08

    计算机语言

    本科生课程,武汉测绘科技大学地图制图系

                                        师生情义

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    在读研究生名单

    # 姓名 类别 入学年份 研究方向 联系方式(Email)
    杜孔昌 博士后 2020- 深度知识学习驱动的多源多时相遥感数据建筑物变化检测
    赵怡 博士后 2021- 深度知识学习驱动的多源多时相遥感数据建筑物变化检测
    杨   杰 博士生 2015- 多尺度时空数据动态更新 23466323@qq.com
    侯幸幸 硕士生 2019- 多源(元)时空数据智能处理与高精度融合 2111901045@e.gzhu.edu.cn
    甘   巧 硕士生 2019- 多源(元)时空数据智能处理与高精度融合 1577146230@qq.com
    姜明研 硕士生 2020- 深度知识学习驱动的多源多时相遥感数据建筑物变化检测
    冯炜明 硕士生 2020- 深度知识学习驱动的多源多时相遥感数据建筑物变化检测
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    已获得学位研究生名单

    # 姓名 类别 入学年份 毕业论文 联系方式
    陈利燕 博士后 2015级 跨比例尺新旧居民地目标变化分析与决策树识别
    郭凯 博士后 2018级 时空大数据统计与挖掘
    赵   元 博士 2007级 基于GPU并行技术的地理模拟与优化实现研究
    康停军 博士 2008级 基于GIS和多智能体的城市人口空间结构模拟研究
    王海鹰 博士 2008级 基于GIS和仿生智能计算的城市生态用地安全分析模型研究—以广州市为例
    孙   颖 博士 2009级 基于LiDAR数据的建筑物边界提取研究
    汪明冲 博士 2009级 基于石漠化生态过程特征的粤北连江流域土地利用时空变化分析
    郭泰圣 博士 2011级 基于人工神经网络的城市居民地更新信息检测与多尺度制图传递研究
    罗国玮 博士 2012级 多尺度居民地、道路网的自适应匹配与级联关系研究
    张   维 博士 2010级
    杨   剑 博士 2012级 中国陆地生态系统净初级生产力变化趋势及其驱动因子分析
    何显锦 博士 2014级 基于尺度集的建筑物尺度变换研究
    张志强 博士 2015级 基于高分辨率遥感影像与机载LiDAR的城市道路提取研究
    黄健锋 博士 2013级 面向多源高分辨率遥感数据语义分割的深度学习方法研究
    奚   旭 博士 2016级 保持数据可用性的矢量地图数字水印方案研究
    何广静 博士 2014级 顾及拓扑关系的地形图等高线化简与尺度变换方法研究
    阮永俭 博士 2017级 中高分辨率遥感植被物候信息提取与特征分析研究
    蔡伟男 硕士 2018级 深度域自适应的高分辨率遥感影像土地覆盖分类方法研究
    黄   海 硕士 2018级 基于高分辨率遥感影像的农用地提取方法研究
    武   花 硕士 2018级 基于深度学习的复杂场景下建筑物提取方法研究
    江   鑫 硕士 2017级 基于深度学习的高分辨率遥感影像道路提取研究
    箭   鸽 硕士 2017级 广东省住房空置识别与驱动力研究
    王   猛 硕士 2017级 基于多源数据的建筑物提取
    梁伟东 硕士 2016级 面向矢量地理数据的多重零水印算法研究
    淳   锦 硕士 2016级 基于多源数据的格网人口采样方法与空间分布模拟研究
    莫中夏 硕士 2015级 基于多源遥感数据的建筑物提取研究
    杨晓羚 硕士 2014级 国产高分辨率影像城市建设用地变化检测研究
    欧佳斌 硕士 2014级 兼顾隐蔽性和容量的矢量地图数字水印技术研究
    高金顶 硕士 2014级 基于机载LIDAR数据的建筑物边界提取及更新研究
    杨文杰 硕士 2013级 基于自发地理信息的空间数据更新方法研究
    刘亚楠 硕士 2013级 基于决策准则的城乡规划辅助决策平台研究
    杨   娜 硕士 2013级 保持拓扑关系与几何特征的矢量地图水印处理方法研究
    袁源琳 硕士 2012级 基于区间映射的矢量地理数据可逆水印算法研究
    夏永华 硕士 2012级 多尺度居民地数据增量更新方法研究与实现
    吴瑞龍 硕士 2012级 数字城市地理信息公众服务系统设计与实现
    齐立新 硕士 2012级 基于数据映射关系的城乡规划数据集成与同步
    陈   凤 硕士 2012级 面向RIA模式的地籍测绘数据管理服务研究
    杨   婷 硕士 2011级 基于矢栅数据一体化变比例尺投影方法研究——以增城市“数字沙盘”底图制作为例
    倪   志 硕士 2011级 测绘应急保障数据组织与实现研究
    梁志宇 硕士 2011级 空间数据更新中冲突自动检测处理方法研究
    梁庆发 硕士 2011级 基于地下管网数据的动态更新技术研究
    向自云 硕士 2010级 快速城市化背景下城市边缘区特征研究──以广州市为例
    唐   铁 硕士 2010级 影像增量动态更新与融合技术研究
    沈建明 硕士 2010级 空间矢量数据自适应动态更新方法研究
    徐启恒 硕士 2010级 基于空间关系的基础地理数据编辑与更新技术研究
    徐佳沅 硕士 2009级 基于元数据的GIS数据集成管理研究——以增城市规划信息系统为例
    李   自 硕士 2009级 基于分布式异构数据库的城市空间数据管理模式研究与应用
    龚   竞 硕士 2009级 面向Internet的空间数据可视化与互操作研究与应用
    唐   桢 硕士 2008级 辅助城市规划设计的三维GIS的研究与实现——以“广州东部汽车产业基地”为例
    旭   芳 硕士 2007级 基于遥感和GIS的城市边缘区土地利用变化研究
    熊湘琛 硕士 2007级 城市基础矢量地形数据建库与增量更新研究
    林旭芳 硕士 2007级 基于遥感和GIS的城市边缘区土地利用变化研究
    李   照 硕士 2007级 基于城乡规划的地形数据及路网数据动态更新研究
    余   前 硕士 2007级 广州市萝岗区城市用地扩展研究
    汪中洋 硕士 2006级 广东省地籍数据库管理模式研究
    龚   磊 硕士 2006级 时空模型在地籍变更和历史回溯中的应用研究
    陈鑫祥 硕士 2006级 城乡一体化地籍管理模式研究及其应用
    杨   剑 硕士 2005级 基于Internet环境的土地空间数据共享研究
    彭   懿 硕士 2005级 空间数据尺度转换和尺度效应研究
    雷林辉 硕士 2005级 基于分布式数据库的地籍元数据组织与访问技术研究
    付   宇 硕士 2005级 基于小波变换的土地利用数据尺度转换
    刘   涛 硕士 2004级 基于网格计算环境的地理模拟系统
    黄秋华 硕士 2004级 不同地类在不同尺度下的精度损失对比分析研究
    陈浩辉 硕士 2004级 急于事件的时态GIS应用于土地利用方面的研究与设计
    黄小苑 硕士 2004级 海事3DGIS技术研究
    朱云峰 硕士 2003级 基于GIS技术城市土地利用动态演变空间自相关研究——以广州市海珠区土地利用为例
    马燕鹏 硕士 2003级 应用型地理信息系统软件体系结构风格研究
    熊立林 硕士 2002级 基于GML的空间信息共享研究
    张启春 硕士 2002级 基于GIS的城市土地利用空间格局研究——以广州市海珠区为例
    赵   元 硕士 2002级 基于GPU并行技术的地理模拟与优化实现研究 
    叶圣涛 硕士 2001级 基于广东省水资源规划的空间数据库的研究
    黄建新 硕士 2001级 有线电视网络地理信息系统元数据模型研究
    容穗红 硕士 2001级 基于GIS技术的城市工程地质分区评价方法研究
    杨健新 硕士 2001级 南方小流域水土流失遥感动态监测技术研究
    袁绍晚 硕士 2000级 基于GIS技术的城市土地利用时空变化研究-以广州市海珠区土地利用为例
    卢秉武 硕士 2000级 基于GIS技术的城市土地利用空间结构演变模式的研究-以广州市海珠区为例
    杨大勇 硕士 1999级 基于GIS技术的图文一体化研究:以广州市海珠区国土房产综合信息系统为例
    吴小锋 硕士 1999级 基于GIS技术的图文一体化研究:以广州市海珠区国土房产综合信息系统为例
    赵玲玲 硕士 1998级 土地利用变化分析在地理信息系统上的实现: 以广州市海珠区为例
    曾广鸿 硕士 1997级 我国城市规划管理信息系统集成的探讨( 以深圳规划管理图形子系统为例 )
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    辛勤的园丁,任性的“传教士”

                                        学习资料

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在中山大学南校区地环大楼A401室有本团队的成员在此处办公。

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