地学信息图谱研究

地学信息图谱具有图形与谱系的双重特性,是由大量地学数字信息经过图形思维与抽象概括,并以计算机多维与动态可视化技术,显示和揭示地球系统及各要素和现象空间形态结构与时空变化规律的一种手段与方法。本文分别论述了:①图谱的基本概念;②地学信息图谱产生和发展背景;③地学信息图谱的分类;④地学信息图谱建立基本过程与步骤;⑤地学信息图谱应用实例———区域可持续发展虚拟系统;⑥地学信息图谱的意义与展望。     

地学信息图谱的最新进展

地学信息图谱的研究已经从科学概念和定义、模式的研究,发展到对功能、作用等深层次问题的挖掘,以及向实际应用阶段迈进。本文首先介绍本研究组在地学信息图谱方向上的探索性研究总体思路,进而阐述相关领域的图谱对地学信息图谱研究的新启示意义,概述了我们在该方向上的理论研究成果,包括理论体系的建立、新的理论热点问题,并对地学信息图谱中的几个关键因子(尺度性因子、层次性因子、抽象度因子等)进行了透彻分析。在方法和技术进展部分,阐述了我们在地学信息图谱的自动/半自动归纳和提炼方法和技术方面的最新成果,以及地学信息图谱参数设计、地学基本单元的三维表达与虚拟重组等方法和技术。在此基础上,介绍了我们开发的地学信息图谱基础平台的设计和开发成果。最后,对黄土高原地貌形态信息图谱、中国多尺度水系网络信息图谱、中国综合自然景观信息图谱等实例进行了深入地分析。     

城市热岛空间格局及其变化的图形信息特征分析

热岛效应是城市化进程中产生的特有环境问题。基于Landsat TM/ETM+（1989、2001、2007、2013年）遥感影像完成哈尔滨地面亮温定量反演、标准化和等级划分等处理,并分析城市热岛空间分布特征和时空演变规律。基于地学信息图谱理论,定量分析24 a间热岛效应图谱信息变化特征,探究城市热岛格局的时空演变进程和形成机制,揭示城市化进程与热岛效应之间的响应关系。结果表明,随着哈尔滨城市化进程加速,4级热岛效应呈递增趋势,面积比例分别为4.36%、5.69%、6.29%和7.12%,主要分布在道外区和铁路沿线地带;植被和水体区域的地面温度较低,其边缘温度更低;反复变化型面积最大,后期变化型面积最小,面积比例分别为33.30%和7.30%。地学信息图谱分析可为城市热岛效应随城市化演变趋势提供准确、丰富的信息,对全面分析城市热岛的形成和发展具有重要的意义。     

土地利用信息图谱的研究及应用

在分析地学信息图谱的基础上，针对土地利用的特殊性，提出了县级土地利用信息图谱的研究方法与技术路线。以余姚市不同时期的土地利用数据库为依托，利用GIS技术建立土地利用变化信息图谱，并对该市的土地利用变化进行了分析研究。实例证明，这是一条有效的技术途径。     

CBERS-02B星数据在“5·12”地震灾害监测中的应用——以唐家山堰塞湖动态监测为例

利用CBERS-02B星获取的多时相CCD数据,采用人机交互方式对唐家山堰塞湖进行水体信息提取,对湖泊面积变化进行统计分析,从而了解湖面的动态变化及发展趋势,为地质灾情评估与灾害防治提供了定量化依据.     

CBERS-02B星数据在“5·12”地震灾害监测中的应用——以唐家山堰塞湖动态监测为例

利用CBERS-02B星获取的多时相CCD数据，采用人机交互方式对唐家山堰塞湖进行水体信息提取，对湖泊面积变化进行统计分析，从而了解湖面的动态变化及发展趋势，为地质灾情评估与灾害防治提供了定量化依据。     

CBERS-02B星数据在5•12汶川地震灾害监测中的应用——以唐家山堰塞湖动态监测为例

利用CBERS-02B星获取的多时相CCD数据，采用人机交互方式对唐家山堰塞湖进行水体信息提取,对湖泊面积变化进行统计分析，从而了解湖面的动态变化及发展趋势，为地质灾情评估与灾害防治提供了定量化依据。     

生态环境综合信息图谱的多维动态可视化研究

多维与动态可视化技术是地学可视化新的发展趋势,地学信息图谱是在计算机技术、GIS技术、可视化技术、虚拟现实技术等支持下为用户提供经过深加工的更高层次的地学信息产品。生态环境综合信息图谱是地学信息图谱研究的一项重要内容,本文结合作者的具体实践深入探讨了利用多维与动态可视化技术来表达和描述地学信息图谱方法和原理。     

基于GIS的长白山景观格局演化信息图谱分析

景观格局是若干生态系统的综合体,受地貌、气候和其他外界多种因素的干扰,是模拟和预测地理要素变化趋势的基础。地学信息图谱理论为景观格局研究提供新的方法。基于RS和GIS技术,分析了20世纪70年代后期以来长白山地区景观格局图谱的时空变化规律。利用1977年MSS、1985年、1999年TM影像时间系列的遥感数据,建立空间信息库,选取景观/斑块类型面积、斑块所占景观面积的比例、平均斑块面积、斑块个数、破碎度指数、分维数、优势度指数等指标,对长白山景观空间格局的动态演变进行了分析。分析了长白山地区近30年来的景观结构变化,建立长白山景观格局演化的信息图谱。景观格局与过程的变化表明,人为活动对景观格局产生的影响,已成为景观格局变化的主要驱动因子。     

利用地学信息图谱的江西省生态服务价值结构研究

提出了生态服务价值结构的概念,并引入地学信息图谱,以江西省为研究区,利用HJ卫星数据,获得了江西省各县的土地利用类型面积;以修正的生态服务价值估算方法,计算得到了各县6种不同土地利用类型的生态服务价值;利用Weaver组合指数,对江西省县域生态服务价值进行类型划分;将生态服务价值类型与地学信息图谱相结合,使江西省生态服务价值谱系化,依此分析了江西省生态服务价值图谱结构类型特征与组合类型特征,为区域生态环境的可持续发展和构建低碳江西提供了参考建议,为生态经济研究提供了参考。     

遥感技术在南昌地区新构造运动研究中的应用

在第四纪河湖相冲(堆)积物十分发育且分布很广的南昌地区,利用TM5、TM4、TM3彩色合成图像清晰地辨别出二种新构造运动: 垂直升降运动和水平移动。垂直升降运动造成了赣江、抚河由西向东迁移; 水平移动引起青岚湖、军山湖等湖泊拉张裂开。指出了这二种新构造运动所引发的河(湖)岸崩岸等地质灾害。     

基于CASE推理的多时相星载SAR影像分类

提出了一种基于案例(CASE)推理的多时相SAR影像分类方法.选用北京地区2000年(4景)和2004年(3景)的多时相Radarsat-1 SAR影像及相应地理基础分类图作为数据进行实验,结果表明,该方法能得到较好的SAR影像分类结果.分类总体精度可望达到85%.     

青藏高原冰雪覆盖变化监测的卫星立体影像方法

针对青藏高原冰雪覆盖变化监测问题,以各拉丹冬冰川为例,提出了利用ALOS立体像对提取冰雪DEM,并以同源不同时相的冰雪DEM监测冰雪覆盖变化及体量变化的方法。依据DEM纠正裁切后的影像,采用ISODATA分类方法得到了冰雪覆盖面积变化量,由不同时相网格DEM高程点数据高差与面积求得体积变化,得出了2009年与2010年冬季冰雪量大小。结果显示2010年12月比2009年12月冰雪量减少了19.728 3 km³,雪覆盖面积减少了349.691 km²。文中还列出了遇到的技术困难及有待进一步研究的问题。     

图谱迭代反馈的自适应水体信息提取方法

提出图谱迭代反馈模型,结合空间聚合图特征和非线性谱映射结果的优点,设计图谱迭代反馈机制,并通过自适应信息计算方法自动地调整提取参数,逐步地计算逼近正确的专题区域边界。结合水体提取案例,在分析当前较为有效的水体提取方法基础上,选取ETM影像作为数据源,提出图谱迭代反馈的自适应水体信息提取（WERSTP）理论与方法。试验比较表明,该方法能充分结合基于指数和基于光谱分类提取方法的优势并成功融入水体空间分布特征,获得较好的提取效果。     

遥感与GIS支持下的中国草地动态变化分析

运用GIS和RS技术,以LandsatTM为数据源,监测我国草地资源的变化情况。研究表明,我国草地总面积增加,其中,高覆盖度与中覆盖度草地面积增多,但低覆盖度草地面积减少。而且南北方有差异,南方的草地面积变化较小,北方草地面积减少程度大,这对我国北方的生态环境将产生不利影响。     

基于土地覆盖图斑的多时相遥感影像自动配准方法

针对点、面方法仅利用了遥感影像几何特征和部分波段的灰度特征进行多时相遥感影像配准的不足,本文提出了一种利用稳定土地覆盖图斑的多时相遥感影像自动配准新方法,充分利用遥感影像多光谱信息和大量存在的稳定土地覆盖图斑信息进行图像配准,并且选取了土地覆盖年际变化最为强烈的农业种植区作为实验区,分别利用了同一传感器和不同传感器不同时相的遥感数据开展了实验研究。两次试验中,配准精度分别达到了0.57个像元、0.65个像元。实验结果表明,本文提出的方法能够有效地筛选出满足图像配准的同名图斑,具有较高的配准精度和适用性,提高了遥感影像的配准效率。     

USE OF REMOTE SENSING IN THE STUDY OF THE CHANGING SHORELINE OF SARYKAMYSH LAKE

The findings of a program monitoring the growth of an enormous man-made lake, created by the flooding of a low-lying area by irrigation water drainage, are described. Black-and-white space images for the period 1973-1985 are used to determine rates of shoreline displacement, map the growth in the lake's water area, and to determine probable areas of future flooding as a basis for prediction of future lake levels and shoreline positions. Translated from: Geodeziya i kartografiya, 1988, No. 7, pp. 44-46.