引入二维交细分类型的地表覆盖矢量数据增量更新

通过遥感影像与基准年数据对比获得变化信息是目前地表覆盖数据增量更新的主要变化数据来源,但现有方法不能直接更新地表覆盖矢量数据。本文设计了一种包含变化对象的空间位置和类型信息的地表覆盖增量数据模型,发展了一种引入面/面二维交细分类型的地表覆盖矢量数据增量更新方法。该方法首先采用基于目标整体交、差结果的欧拉数的E-WID层次拓扑关系模型区,分析了地表覆盖矢量数据更新中的14种二维交细分拓扑关系类型;然后根据这些二维交细分类型,设计了9条自动更新处理规则。最后开发了一套基于根据二维交细分类型处理规则的地表覆盖数据增量更新原型系统,并用实际数据验证了其正确性。     

顾及栅格空间拓扑关系的地表覆盖时空目标不一致性探测方法

地表覆盖与更新是地理国情监测、环境变化评估、生态系统保护等不可或缺的基础地理信息。遥感制图技术已成为地表覆盖信息提取的重要手段,但因地物光谱、纹理及时相等特征复杂性,地表覆盖更新数据往往存在错分、漏分,从而导致地表覆盖时空目标不一致。现有地表覆盖更新数据不一致性探测主要以人工检查为主、部分自动化为辅的方式,生产实践中需要大量的作业人员与时间,缺乏行之有效的不一致性自动化探测工具。本文研究分析了栅格地表覆盖更新数据不一致性检查面临的挑战,提出了基于复合逻辑量词的栅格空间拓扑关系计算方法、基于置信区间的更新期地表覆盖错分目标初判规则构建,以及利用空间约束多重匹配的更新期错分目标后验判断,形成了“关系-规则-判断”的地表覆盖时空目标不一致性探测体系。试验以山东临朐、垦利GlobeLand30数据为研究对象,经与统计一致性检核方法对比分析、参照真实地表影像数据,实现了地表覆盖时空目标不一致性探测与有效性检验,验证了探测方法可行性。     

面向更新的网络化空间标报模型研究

变化发现是地理信息更新的重要环节之一,以纸质地图、汇总表为依托的地理空间信息标报是目前空间变化发现的一种重要手段,但其采用手工标绘,存在效率低、上报汇总周期长、互动性差、无法调度各级专业人员以及广大公众参与等问题,难以满足信息化条件下地理信息动态更新对变化发现的高时效性要求。将网络化手段用于变化标报能有效克服传统标报方式的缺点,是信息化条件下地理信息变化快速发现的一条可行途径。为此本文研究了面向标报的变化轮廓线分类与重构方法、顾及标报信息有序传递的发布订/阅模型、用户参与的多级互动标报技术等。论文的主要研究内容和创新性成果如下： (1)提出了一种变化轮廓线分类与目标重构方法。首先在目标快照差分类的基础上,将面目标差降维与线目标快照差一同进行细化,分析归纳出地形要素变化轮廓线类型;继而以目标标识动态性、拓扑关系、维数、形状、位置、方位等参数为基础,建立了六元组空间变化描述模型;最后,发展了基于变化轮廓线的目标重构算法,包括目标正负差计算、更新操作算子设计和更新融合规则归纳等。 (2)提出了一种顾及标报信息有序传递的时空发布/订阅模型。将空间变化和标报层级纳入发布内容中,提出了基于变化轮廓线及参数、标报层级的标报事件形式化描述及其构建方法;通过对订阅表达式中的属性变量、取值、操作符进行时空扩展,表达了空间变化的订阅条件;构建了顾及层级的事件代理网络,基于多维索引计数思想完成了发布信息与订阅条件的匹配,从而提出了一种顾及层级和时空特征的发布订阅模型。 (3)提出了一种基于空间型博客的多级互动标报模型。空间型博客模型的基本实体包括对象、用户、角色、用户组、空间型博客、检测器等,实体间的关系包括概括关系、组成关系、协作关系和拥有关系等;针对传统RBAC模型不能满足博客用户互动标报中多级访问控制需求问题,提出一种基于用户组和角色的混合多级访问控制方法。 (4)开发了原型系统,对论文所提出的方法进行实验验证。以Visual Studio 2008为开发工具,集成Google Maps API开发,采用Mashup技术实现了博客与地图服务的交互与聚合;并用实际与模拟数据验证文中提出的关键技术方法,包括：更新标报中的变化轮廓线分类与目标重构,发布/订阅模式下的标报信息有序传递,以及基于空间型博客的互动标报。验证了本文所提出的模型与方法的可行性。理论分析与实验结果表明,本文提出的变化轮廓线分类和目标重构方法,顾及标报信息有序传递的发布/订阅模型,用户参与的多级互动标报技术等有效地解决了网络化空间标报面临的“标什么”、“怎么标”和“怎么传” 等难题,为网络化空间标报系统的设计与开发提供了一条新的思路。     

地表覆盖遥感产品更新完善的研究动向

近年来,多尺度地表覆盖遥感产品的不断涌现,为环境变化研究、地球系统模拟、地理国(世)情监测和可持续发展规划等提供了重要科学数据。为更好地满足广大用户日益增长的应用需求,应对地表覆盖遥感产品进行持续更新完善,保持其时效性、增强时序性、丰富多样性。针对大面积地表覆盖遥感产品更新完善所面临的主要问题,介绍和评述了国内外有关研究动向,包括影像与众源信息相结合的更新、数据类型细化与完善、地表覆盖真实性验证,并作了简要展望。     

面向地表覆盖更新的时空目标不一致性探测方法研究

正地表覆盖是地表各种生物与物理覆盖综合体,其空间分布及随时间的变化是气候模拟、生态评估、地理国情监测等不可或缺的重要基础地理信息。随着对地观测技术发展,利用遥感影像提取地表覆盖信息已成为当前的一种主要技术手段。但因地物光谱、纹理、时相等特征复杂多样,加上时相适宜、质量优良的影像数据难以全面覆盖,往往导致地表覆盖更新前后多期产品数据不一致。工程生产实践中,地表覆盖数据质检主要以人工检核为主、部分自动化为辅,耗时、费力,迫切需要一种面向地表     

基于机器学习自动化分类结果30 m地表覆盖数据生产

地表覆盖数据在开展自然资源利用、环境综合治理、全球气候变化研究、野生动物保护、自然灾害防治、全球疫情防治、城市化进程监测等领域有着广泛的研究和应用,快速、高效地实现地表覆盖数据的更新,对推动地表覆盖数据的深度应用和推广有着极其重要的作用。近年来随着大数据、人工智能、云计算、AI等新技术的发展,其技术理念和手段可应用于地表覆盖数据生产,从而创新地表覆盖数据生产技术路线,持续提升地表覆盖数据分类质量与不断提高一线生产作业效率,进一步推动数据在更广泛领域的深度应用。     

基于地理国情普查数据的地表覆盖变化监测

基于地理国情普查数据,综合运用地表覆盖转移矩阵、地表覆盖净变化与交换变化、变化动态度等方法对地表覆盖变化情况进行监测分析;并利用浙江省某区两期地理国情普查数据进行了实例分析。监测结论能为政府加强空间管理、促进土地资源集约利用、指导生态文明建设等提供决策信息支撑。     

2013—2017年金普新区地表覆盖变化及驱动力分析

基于影像和地理信息系统(GIS)的空间分析技术,获取2013—2017年的地表覆盖情况,对地表覆盖进行类型划分后,进行转移矩阵的变化量分析、程度指数分析、变化动态度分析、变化趋势指数分析,并总结影响地表覆盖变化的驱动力因素。结果表明,2013—2017年金普新区的地表覆盖总变化量和变化动态度指数均呈现先降低后减少的状态,程度指数具有"先小后大再小"的变化趋势。     

地表覆盖网络化信息发现方法研究

正地表覆盖及其变化是全球变化研究、生态环境评估以及地理国情监测的重要基础信息。近年来,通过网络分发和共享,形成了由地表覆盖数据、相关辅助数据及与地表覆盖变化相关的事件信息组成的地表覆盖网络化信息。地表覆盖网络化信息的发现是开展相关领域科学研究和研制协作服务平台的重要工作。然而,日益增多的地表覆盖网络化信息存在分散、互不联通的特点,致使其     

基于地理国情普查数据的昌江县沿海地表覆盖变化监测

阐述了基于地理国情普查数据与多时相航天遥感影像资料,对昌江县沿海地表覆盖变化进行监测,形成自1996年至今近20年昌江县沿海地表覆盖变化监测成果。同时,针对不同时期地表变化情况进行统计,分析了地表覆盖构成与转移,形成系列数据、图件、报告等成果,为建设管理沿海林地、保护沿海地带生态环境、合理利用开发海岸线等提供科学的决策依据。     

全球地表覆盖高分辨率遥感制图

全球地表覆盖分布及变化是气候变化研究、生态环境评估、地理国情监测、宏观调控分析等不可或缺的重要基础信息。国际上现有全球五套地表覆盖数据产品的空间分辨率为1km或300m,数据精度、分类体系、时空分辨率等均存在不足。为了满足全球变化研究与地球模式模拟的需求,应该研制具有较高时空分辨率、更符合全球变化需要、精度较好的全球地表覆盖数据产品。本文简要介绍了全球地表覆盖遥感制图的情况和数据产品的不足,讨论了对新一代地表覆盖数据产品的需求,介绍了我国研制全球30m地表覆盖数据产品的863重点项目。     

海南岛自然保护区地表土地覆盖变化监测

针对如何衡量海南岛自然保护区生态环境状况及保护有效性的问题,提出了采用地表覆盖变化监测进行客观评价的方法。基于遥感分类信息提取,统计分析了海南岛及其自然保护区土地覆盖变化情况,在2000—2017年间海南岛40.838%的自然地表转换成了人工地表;75%的保护区变化量小于面积的30%,接近10%的保护区变化量大于面积的50%;随高程和坡度增加,各类型土地覆盖变化程度均减小;保护区内部变化与其周边3 km和6 km范围内的变化相关,而与较远区域9 km的变化无关。研究结果表明,海南岛土地覆盖变化显著、各自然保护区变化状况并不一致、地形和周边范围均对地表变化产生一定影响。该方法可为海南岛及其自然保护区的生态建设提供参考。     

亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模

亚马孙河流域地表覆盖时空变化影响着全球气候和生态系统的稳定,目前亚马孙河流域地表覆盖的研究广泛,具有海量数据和信息,但缺少系统性的时空知识体系。为了更好地了解亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识,本文首先引入本体建模理论,提出了亚马孙河流域地表覆盖时空变化知识建模方法,利用Protégé工具完成了亚马孙河流域地表覆盖模式层的设计和构建;然后利用提取的亚马孙河流域地表覆盖时空变化数据、时空变化信息和景观格局指数等,完成了亚马孙河流域的建模,从而为亚马孙河流域的分析决策提供支撑。     

四种基于像元的地表覆盖变化检测方法比较

目前遥感影像变化检测方法很多,但各种方法的适用性各不相同。鉴于灰度差值、NDVI差值、灰度比值、主成分分析法在地表覆盖变化检测中应用广泛,文章从数据更新的角度对这4种方法进行了比较;在分析比较这4种方法的单一变化检测精度、检测结果的相同性、相异性的基础上探索了适合于30m分辨率TM地表覆盖变化检测的组合方法。实验结果表明,在地表覆盖变化检测中,有效组合方法能够取得比单一变化检测方法更好的效果;比值法并NDVI差值法并PCA差异法的检测结果中包含了4种单一检测方法所检测出的全部变化像元,达到了最高的生产者精度,比较适合于地表覆盖数据更新制图应用。     

影像变化检测技术辅助的地表覆盖分类成果质量检查技术研究

针对地理国情监测项目地表覆盖分类成果的分类精度检查特殊性,提出了一套基于高分辨率遥感影像变化检测技术辅助成果质量检查的技术路线,并结合工程实践开展了成果检查试验,试验结果表明:该技术路线能有效检查出成果中存在的漏更新、误更新等典型问题,有效提高检查的效率与准确性,可为地理国情监测项目中地表覆盖分类成果质量控制提供技术参考。     

应用转移矩阵分析辽阳矿区的地表覆盖变化

为了分析辽阳地区的地表覆盖变化情况,本文选取辽阳矿区为研究区域,以2003年、2009年、2015年Landsat TM/OLI遥感影像及ASTER GDEMV2高程数据为基本数据源,提取NDVI、NDBI、MNDWI、高程值及单波段亮度遥感指数构建决策树分类模型,完成辽阳矿区地表覆盖的分类。对分类结果进行地表覆盖类型数量变化利用土地转移矩阵分析,并对驱动力因素进行研究。结果表明;决策树模型适用于辽阳矿区地表覆盖分类,分类精度较高。研究区域土地覆盖类型发生显著变化,主要表现为建设用地大幅增长,采矿用地大面积减少,植被、水体、裸地面积变化较小。人口增长、经济发展、矿区生态治理成为该矿区地表覆盖特征变化的主要驱动因素。     

云下地表温度与辐射变化关系的定量分析

云下对地表温度一直是热红外遥感研究的难点,云下地表温度的变化不仅受到到达地表的辐射强度的影响,还与地表覆盖类型的热力学性质有关,本文通过开展野外观测实验,并利用地表能量平衡模型模拟地表温度在不同辐射条件的变化情况,以期获得不同地表类型的地表温度与辐射变化的定量关系,结果表明,在云覆盖情况下,到达地表面的辐射值减小,地表温度也随之减小,当云覆盖前地表温度越高,云覆盖后地表温度的变化幅度就越大,不同地表类型的云下地表温度在单位时间(min)内发生的温度值的单位变化量所需辐射值的变化量与云覆盖前温度高低呈线性关系。在长时间云覆盖情况下,地表温度的下降速度随着云覆盖时间的增加而不断放缓,当云层覆盖一定时间(10—20 min)后,地表温度会达到一个相对稳定的状态。     

一种基于对象和快照的混合地表覆盖时空数据存储模型

时空数据模型是数据库和时空数据分析研究热点之一。由于时空数据变化类型多、分析计算复杂及应用范围广,一种观点认为建立通用的时空数据模型具有高度复杂性。本文针对地表覆盖变化时空数据建库和时空分析应用需求,提出了基于对象和快照的混合时空数据模型。该模型用面向对象描述地表覆盖的斑块对象时空过程,组织管理斑块对象时空事件和空间、属性信息,同时用快照描述地表覆盖整体时空分布,组织管理栅格快照,两者通过基于时间和空间位置的逻辑关联关系形成混合模型。模型在表达对象自身变化的时空事件类型基础上,增加了不同分类对象之间互相转变的时空事件表达。该模型既可以用于对地表覆盖历史观测数据组织存储建库,又可以用于支持时空统计分析、时空演变模拟和时空数据挖掘。通过对黑龙江地区地表覆盖时空数据建库、查询检索、整体格局演变分析和斑块变化时空过程检索与表达的试验,验证了模型的有效性。     

面向制图的GlobeLand30数据小图斑综合方法

针对当前的小图斑综合方法无法满足基于GlobeLand30数据制作地表景观图需要的问题,该文通过建立变化分界尺度计算模型、改进图斑处理方法,并基于层次格网划分综合区进行小图斑综合,最后将此方法应用于郑州市地区地表覆盖数据的综合并生成了地表景观图。实验结果表明,该方法在保持地表覆盖的整体结构特征和各类型地表覆盖的空间分布特征方面效果显著。     

基于GlobeLand 30的山东省地表覆盖时空变化与分析

以山东省为研究区域,利用2000年、2010年和2020年的GlobeLand 30数据,综合采用用地面积、构成占比、增量占比以及地表覆盖转移矩阵等分析方法,研究了山东省各地市地表覆盖的空间格局、变化幅度、区域差异,并从人口、经济、政策等方面对山东省各地级市的地表覆盖变化驱动力、变化特点等进行了分析.研究结果表明山东省地表覆盖在过去的20 a中发生了较大的变化.耕地呈现较大幅度的减少,其减少率为11.63％;人造地表扩张速度较快,增长率高达80.92％,其他地类也有不同程度的变化.山东省地表覆盖变化具有显著的区域差异性,草地和森林的变化主要集中在鲁东丘陵的东北部地区和鲁中南山地丘陵中部区域,湿地和水体的变化主要集中在鲁西北平原北部沿海地区和南四湖地区.山东省地表覆盖变化是由多种驱动力因素共同影响的结果,如经济的增长、人口的流动、政策的实施等.