基于特征分离机制的深度学习植被自动提取方法

随着遥感影像分辨率的提高,植被信息的高精度提取对于了解地表植被变化规律、评价生态区域具有重要意义。针对传统方法跨季节植被提取不完整问题,本文基于高分2号(GF-2)卫星数据,提出一种基于特征分离机制的深度学习语义分割网络植被提取方法。该网络在Densenet的基础增加可分离卷积和空间金字塔结合的特征分离机制来增大感受野,更有效利用植被的特征信息,提升了模型的精度。本文通过构建高精细跨季节植被样本库,使用本文所提方法,完成了遥感影像植被信息提取,并选取总体准确度、F1值和交并比作为评价指标,对不同的传统方法和深度学习方法进行精度对比与分析。实验结果表明,本文方法提取植被的效果较好,其中F1分数达到91.91%,总体准确度达到92.79%,交并比达到85.10%。对高分1号、高分6号和高景1号遥感影像进行植被提取通用性验证,结果表明本文方法具有一定的通用能力,可以从高分辨率遥感影像中准确地、自动地提取植被。本文研究成果可为城市生态环境评价和植被的应用研究提供数据参考。     

黄河流域城镇化对地下水的影响分析

黄河流域是我国重要的生态屏障,也是我国粮食作物的主要产区。近年来,随着城镇化的发展,当地水资源分配出现了显著变化。因此,厘清黄河流域城镇化作用下水循环的改变对制定黄河流域城镇化政策具有重要意义。本文利用资源环境科学与数据中心的黄河流域下垫面数据、世界人口数据集的人口密度和Gravity Recovery and Climate Experiment （Grace）的Center for Space Research （CSR）陆地总水储量格点数据,开展了黄河流域城镇化过程中地下水的变化特征分析工作。结果表明：黄河流域城镇化程度具有显著的空间差异,下游存在明显的城镇化加剧现象;全域人口密度整体呈上升趋势,其中下游的人口增长趋势最大;黄河流域的地下水呈下降趋势,以下游的地下水下降最为显著。通过对比黄河流域新增城镇、不变城镇和消失城镇的地下水变化差异,发现地下水下降幅度最小出现在消失城镇,新增城镇的地下水下降幅度小于不变城镇的区域。因此,黄河流域城镇化对地下水的减少具有显著的作用,新增城镇地下水并没有出现显著下降的结果也说明近年来城镇化后的地下水保护政策取得的效果良好。     

长江口海平面上升预测及其对滨海湿地影响

选择吴淞站和吕四站2个验潮站数据,通过统计学方法进行长江口海平面上升预测,从而构建了一套长江口地区较完备的海平面上升情景库：以2013年为基准年份,其最佳预测值的范围在2030年、2050年、2100年分别为50~217 mm,118~430 mm,256~1215 mm。以此情景库为基础,探究海平面上升变化对长江口滨海湿地的影响,结果表明：随着海平面上升值的增加,长江口滨海湿地的面积不断减少;在基于验潮站数据作趋势外推得到的情景下,湿地面积减少较平缓,而在考虑全球变暖背景的情景下,湿地面积减少迅速;且不论在何种情景下,时间尺度越大,湿地减少的面积越大。     

海洋酸化对经济海藻坛紫菜叶状体的光照强度和温度适应范围的影响

坛紫菜(Pyropia haitanensis)养殖区的温度和光照强度变化幅度较大,坛紫菜叶状体对温度和光胁迫的耐受能力决定了产量。为了探究海洋酸化是否改变坛紫菜对温度和光胁迫的耐受能力,本研究采用实验生态学方法研究了坛紫菜的光合作用和生长对温度和光照强度的响应特点。结果表明,无论在短期(4 h)或长期(3～6 d)的高温和强光胁迫下,海洋酸化均提高了坛紫菜的光合速率和生长速率。特别是6 d的高温(31℃)处理导致坛紫菜叶状体死亡,而海洋酸化使得坛紫菜依然能维持0.1 d~(-1)的生长速率;在40～550μmol/(m~2·s)的光照强度范围内,酸化处理将叶状体生长速率提高27%以上。本研究表明海洋酸化提高坛紫菜对高温和强光的耐受能力,未来坛紫菜养殖产业可能受益于海洋酸化。