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武汉大学学报（信息科学版）
武汉大学学报（信息科学版）

刘经南

月刊

1671-8860

journalw@whu.edu.cn

027-68778465

430072

武汉市珞喻路129号武汉大学测绘校区

武汉大学学报（信息科学版）/Journal Geomatics and Information Science of Wuhan UniversityCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为测绘专业学术期刊，主要刊登测绘、遥感、图形图像处理等专业及相关学术论文。发表论文强调先进性、创造性。该刊发表的论文部分收录于EI、SCI、AJ等。
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    基于元学习的广域范围滑坡易发性小样本预测

    陈力丁雨淋朱庆曾浩炜...
    1367-1376页
    查看更多>>摘要：滑坡灾害是当前制约中国西部山区重大基础设施建设的最重要因素之一.如何可靠开展广域范围滑坡敏感性预测,一直是国内外研究的难点.现有以深度学习为代表的数据驱动广域复杂环境敏感性分析方法仍面临两大挑战:(1)广域范围滑坡孕灾环境的差异性:单一模型难以可靠预测(解释)不同孕灾环境滑坡易发性;(2)小样本问题:中国西南山区滑坡隐蔽性强,探测成本高昂,样本数据少.针对以上问题,以中国重庆市綦江、涪陵区为例,采用分块预测策略,元学习一种泛化性强的适于滑坡敏感性小样本预测的中间表征,通过局部区域中极少的样本和反向传播梯度迭代次数,将模型快速适应于当前局部区域滑坡敏感性预测任务,从而解决广域范围滑坡孕灾环境差异问题与小样本问题.区别于支持向量机、多层感知机、随机森林等传统方法需要大量样本及梯度迭代训练监督模型,所提方法仅需要小样本微调中间模型,就使滑坡敏感图预测精度提升1％～5％,准确度提升1％～3％,F1分数提升0.5％～6％,召回率接近其他方法最高水平.

    滑坡敏感性数据驱动元学习小样本学习

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    利用机载LiDAR的深圳市斜坡类地质灾害危险性评价

    邓博张会柏君董秀军...
    1377-1391页
    查看更多>>摘要：深圳市是中国改革开放后兴起的超大城市,经历了快速城市化过程,土地改造频繁,同时受亚热带季风气候影响,辖区雨量充沛,植被覆盖密集,致使广泛分布于人工边坡和自然斜坡的地质灾害风险难以查明.首先,以机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)获取的深圳市全域高精度数字高程模型为数据源,通过多源遥感识别共建立3 500多处斜坡类地质灾害典型标记;其次,综合考虑地形、地质构造、人类工程活动3大因素(8个因子),并根据降雨诱发灾害机制提出降雨汇集因子,运用证据权重法完成了降雨诱发条件下的地质灾害危险性评价;最后,提出了在单体灾害实际背景下的"关键控制点"危险性阈值等级划分方法.结果表明,基于机载LiDAR技术能够更广泛地发现植被层下的不稳定斜坡体,将原有计算样本库数量扩大约330％,且危险性评价模型的受试者工作特征曲线检验有效值达0.903,评价结果与实际相符,能够有效评估由降雨诱发的斜坡失稳概率,形成了适用于植被茂密城区的斜坡类地质灾害危险性精细化评价体系.

    深圳市机载LiDAR地质灾害危险性评价模型证据权重法

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    基于天-空-车-地一体化铁路路基灾害隐患早期识别与服役状态监测

    李永威徐林荣陈昀灏邓志兴...
    1392-1406,1421页
    查看更多>>摘要：气候系统变化背景下铁路路基灾害呈高发态势,表现出点多面广、隐蔽性强和突发性高等特征,且路基灾害"一点受灾,全线受阻"的巨大危害,已经使其成为铁路安全运营的"瓶颈"难题.多次铁路事故表明风险源大多不在已知灾害隐患点范围内,传统监测手段已难以满足复杂孕灾环境下的路基服役安全监测需求.鉴于此,首先总结了不同孕灾环境下路基灾害隐患特征,将路基服役状态监测定义为长期服役过程中受突发型灾害、缓变型致灾作用下可能导致路基结构损伤或功能损失等服役状态劣化的危险源及路基本体受灾程度监测,监测内容包括路基变形监测、结构健康监测、沿线地质灾害监测、几何状态测量和外部环境监测;提出了天-空-车-地多源协同路基灾害隐患早期识别与服役状态监测体系,形成了平台协同、尺度协同、参数协同、多部门协同的路基灾害协同监测内涵,初步提出多源协同路基灾害及服役状态监测方案,实现区域-工段-工点为主线的星地协同的工作模式,并在沪宁城际高速铁路路基服役状态监测中得到应用;最后对路基服役状态监测发展方向进行了展望.

    铁路路基地质灾害早期识别服役状态天-空-车-地调查技术多源协同监测体系

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    基于SBAS-InSAR的黄河干流军功古滑坡形变分析

    陈宝林李为乐陆会燕付豪...
    1407-1421页
    查看更多>>摘要：2019-09-20,中国青海省玛沁县拉加镇军功古滑坡发生局部失稳,导致公路交通中断,严重威胁当地居民生命财产安全,亟需查明古滑坡的形变区和形变规律,为防治工程设计和监测预警提供参考.首先利用高分辨率卫星影像和数字高程模型数据并结合现场调查,基于滑坡形态特征和形变迹象对古滑坡进行分区;然后利用2017-01-2020-12的Sen-tinel-1 雷达卫星降轨数据,基于小基线集合成孔径雷达干涉测量技术(small baseline subset interferometric synthetic aper-ture radar,SBAS-InSAR)对古滑坡的地表形变特征和形变规律进行分析.基于滑坡形态特征和变形迹象,将古滑坡分为4个次级滑坡区,SBAS-InSAR形变结果显示古滑坡整体处于持续的缓慢蠕滑状态.滑坡强变形区主要位于公路开挖段,人类活动对古滑坡稳定性扰动较大,滑坡强变形区形变速率与降雨具有较好的响应关系.虽然古滑坡局部已进行了抗滑桩等工程治理,但由于古滑坡存在多级滑面,已有抗滑桩深度不够,虽发挥了一定的抗滑作用,但未起到完全阻止滑坡整体蠕滑变形的作用,建议后续治理工程应利用钻探等勘察技术手段查明多级滑面深度后进行设计施工,并在强形变区安装裂缝计等现场实时监测预警设备,结合雷达卫星InSAR中长期监测,实现对该滑坡点、面结合的监测预警.

    军功滑坡古滑坡复活滑坡分区形变规律小基线集合成孔径雷达干涉测量

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    基于时序InSAR技术的辽河三角洲油田地面沉降监测与建模

    龚志强唐伟蒋金豹李辉...
    1422-1433,1443页
    查看更多>>摘要：辽河三角洲油田的持续性开采导致严重地表沉降,影响石油采收率和油田生产作业,对地表基础设施乃至生态环境也构成威胁.为保证该区域石油等地下流体资源的安全开采和区域生态环境保护,通过将相干性信息作为权重融入小基线集合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术中,获取辽河三角洲地区2017-2020年地表形变信息.采用升降轨数据融合分解方法,提取曙光油田区域的垂直及水平东西向形变,并对曙光采油厂储层压实引起的地面沉降进行储层压实与沉降模型反演.结果显示:(1)辽河三角洲区域内存在多处地面沉降,曙光采油厂和欢喜岭采油厂沉降最为明显,视线向平均沉降速率分别达到158 mm/a和73 mm/a;(2)曙光油田呈现出向油田沉降漏斗中心水平移动的规律,且东西两侧移动速率量级基本一致,最大水平移动速率达到-62 mm/a(朝西运动);(3)基于曙光油田储层参数构建的储层压实与沉降模型能较好地对油田沉降中心最大沉降量位置进行反演,且沉降范围和量级与InSAR观测结果较为一致.

    InSAR辽河三角洲地表沉降反演

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    融合时序InSAR形变的白银市地质灾害易发性评价

    盖侨侨孙倩张宁胡俊...
    1434-1443页
    查看更多>>摘要：现有地质灾害点/隐患点记录作为地质灾害评价的数据基础,存在时效性差、不全面的问题,而时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术能高时空分辨率地监测大范围地表形变.因此,如何将时序InSAR获取的形变信息融入地质灾害评价模型,已经成为地质灾害评价领域的研究热点之一.首先将时序InSAR监测得到的形变点代替现有地质灾害记录点,同时将其形变量级作为一个评价因子融入易发性评价模型,充分利用了时序InSAR获取的形变有效信息;然后采用耦合信息量和层次分析法模型,对中国甘肃省白银市进行地质灾害易发性评价及分区.通过已有地质灾害点数据的验证发现,在划定的极高易发区,10 km2内已有地质灾害点数可达近8个,而极低易发区内的点数不足1个,表明利用所提方法进行灾害易发性评价是可行的.

    时序InSAR地质灾害易发性评价信息量模型层次分析法

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    基于MaxEnt结合粒子群优化的陇南市山洪灾害空间分布预测研究

    王浩牛全福刘博雷姣姣...
    1444-1455页
    查看更多>>摘要：山洪是山区河道水位突然上涨所引发的 自然灾害,具有瞬时性、破坏性大等特点.近年来,甘肃省陇南市山洪灾害频发,严重威胁到当地人民的生命财产安全,对该区域进行山洪灾害风险评价刻不容缓.运用MaxEnt结合粒子群优化算法,基于调查的834个山洪灾害点和与灾害相关的32个致灾因子,在探讨主要致灾因子的基础上进行研究区山洪灾害易发性评价,并结合当前(2021-2040年)和未来(2041-2060年、2061-2080年、2081-2100年)4期气候数据的不同情景模式,预测了该区研究期间山洪灾害潜在易发区空间分布格局.结果表明,各期研究结果的受试者工作特征曲线的曲线下面积均大于0.85,表明所提方法的研究结果精度较高;研究区的主要致灾因子为最干月降水量、昼夜温差月均值、降水量变异系数、最暖月最高温、土地利用、距河流的距离、土壤质地、剖面曲率、海拔、地形起伏度;研究区不同时期山洪灾害中高易发区集中分布于武都区、文县和宕昌县部分地区,与当前时期相比,未来3个时期的模拟结果均体现为减少趋势.

    粒子群优化算法MaxEnt陇南市山洪灾害易发区致灾因子

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    差分信息引导的三分支洪涝水淹道路检测网络

    冯昊亮苏鑫朱武张双成...
    1456-1465页
    查看更多>>摘要：洪涝灾害是一种极具破坏力的 自然灾害,其产生原因主要包括强降水、风暴潮以及水坝溃堤等,当城市、乡镇等居住区域发生洪涝灾害时,洪水会直接威胁到居民的生命财产安全,同时造成陆上及地下交通瘫痪、水电运输中断等在洪涝灾害的抢险救灾过程中,快速准确地对洪涝淹没道路进行识别,有利于制定合适的人员转运及物资运送路线,减少洪涝带来的后续损失.针对当前洪涝灾害场景下的道路无法实现准确 自动化识别的问题,提出了一种基于差分信息引导的洪涝水淹道路检测方法,该方法采用了三支路的编码器-解码器结构,利用条带卷积提取道路特征,协调双注意力机制引导网络学习多时相差分信息,挖掘水淹道路的时相信息.该方法能有效利用灾前的历史光学遥感影像和灾中的实时光学遥感影像对受灾区域内已被水淹和未被水淹的道路进行检测,并在自建数据集上进行对比实验,所提出网络对灾前道路的识别精确率为0.838 1,召回率为0.666 8,对灾中道路的识别精确率为0.796 6,召回率为0.607 4,对受灾区域识别精确率为0.7800,召回率为0.661 4.结果表明,所提出方法达成了 自动化识别洪涝灾区水淹道路的 目标,其识别已被水淹道路及未被水淹道路的能力可为洪涝灾害的抢险救援提供有力支持,减小洪涝灾害带来的生命及财产损失.

    遥感洪涝灾害水淹道路检测深度学习

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    多维CNN耦合的滑坡易发性评价方法

    赵占骜王继周毛曦马维军...
    1466-1481页
    查看更多>>摘要：卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)因其强大的特征提取能力被广泛应用于滑坡易发性评价.然而,随着场景多样化和高精度的需求,CNN算法不断改进,通过加深网络层次或联合其他模型来提高精度的做法往往大幅增加模型参数量和计算量,导致模型训练困难或结果过拟合,进而限制其实际应用.提出构建多维CNN耦合模型解决以上问题,通过特征图非对称聚合连结二维CNN(two-dimensional CNN,2D-CNN)和一维CNN(one-dimensional CNN,1D-CNN),维持网络深度而限制模型参数并减少计算量;利用多维卷积核参数共享捕获各滑坡影响因子不同维度及因子之间的深层耦合特征,实现特征充分利用而避免过拟合.以中国西藏自治区色东普沟为实验区,选取11种滑坡影响因子分析该地滑坡易发性.结果表明,因计算量减小,多维CNN耦合结构与参数较少的浅层2D-CNN效率相当,而比参数量近似的深层2D-CNN训练时长大幅减小,模型训练成本降低.此外,耦合模型相比独立1D-CNN和2D-CNN特征学习能力增强,模型精度提升,在测试集数据各混淆矩阵指标下拥有更高评分,进而获得了具有更高可信度的滑坡易发性评价结果.所提出的多维CNN耦合模型是一种适用于滑坡易发性评价的可靠方法,为进一步滑坡灾害监测和预防提供了新的理论指导与技术支持.

    1D-CNN2D-CNN滑坡易发性评价耦合模型

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    堆积层滑坡多源遥感动态演变特征分析研究

    高志良解明礼巨能攀黄细超...
    1482-1491页
    查看更多>>摘要：堆积层滑坡随库水位变动的响应规律是一个重要的研究课题,以往研究多采用地表位移实时监测数据耦合库水位数据开展分析,然而大多库岸边坡不具有开展专业监测的条件,这给滑坡的历史变形追溯带来一定困难.采用星载与机载平台多源立体化观测技术,从多角度、多尺度监测瀑布沟水电站红岩子滑坡从蓄水至今10余年的变形演化规律.综合研究表明,红岩子滑坡这类蓄水、降雨诱发的蠕滑-拉裂式滑坡具有典型的长期性、缓慢性与季节性特征;长时间序列合成孔径雷达能够较为准确地捕捉到这些特征信息;多期次光学遥感影像比对分析可较为直观地显现出滑坡不同位置宏观变形破坏特征的差异性,机载LiDAR获取的地表点云信息进行植被剔除后可准确识别出长期蠕滑的滑坡要素变化,在以上工作基础上结合地质条件与地表滑坡调查开展工程地质分析,最终研判出滑坡成因机制、变形模式与未来发展趋势.该研究可为类似工程案例研究提供科学的思路和方法,对蓄水诱发的缓慢蠕滑型滑坡的防治提供一定参考.

    堆积层滑坡蠕滑变形变形演化多源立体观测数据融合

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