GIS支持的土壤盆瘠化区域分异研究—以福建为例

区域分异研究是区域开发及生态环境保护的重要基础工作，GIS在土壤贫瘠化区域分异研究中的应用是GIS技术在土壤地理学中应用的重要方面。以福建为例，在GIS技术支撑下，利用多元数理统计方法，提出了一个反映土壤养分贫瘠化状况的综合性指标，计算并输出福建土壤贫瘠化等级图，据此分析了土壤贫瘠化的区域分异特征，表明，GIS技术在这一领域的应用具有先进性、区域分异研究工作的高效性和成果的实用可靠性。     

GIS支持的土壤贫瘠化区域分异研究——以福建为例

区域分异研究是区域开发及生态环境保护的重要基础工作 ,GIS在土壤贫瘠化区域分异研究中的应用是GIS技术在土壤地理学中应用的重要方面。以福建为例 ,在GIS技术支撑下 ,利用多元数理统计方法 ,提出了一个反映土壤养分贫瘠化状况的综合性指标 ,计算并输出福建土壤贫瘠化等级图 ,据此分析了土壤贫瘠化的区域分异特征 ,表明 ,GIS技术在这一领域的应用具有先进性、区域分异研究工作的高效性和成果的实用可靠性。     

土壤地理学的进展与展望

作为土壤学和地理学学科的分支,土壤地理学是地球表层系统科学的重要组成部分,其核心研究内容是土壤的时空变化。土壤地理学研究对象从传统的土体向地球表层系统视角下的关键带转变,研究方法上全面走向数字化。本文综述了近20年来土壤地理学分支学科包括土壤发生、土壤形态、土壤分类、土壤调查与数字土壤制图等领域的研究进展,指出其发展趋势为：基础理论研究不断拓展、调查技术正经历变革、时空演变从过程观测走向模拟,同时探讨了土壤地理学的未来发展契机与面临的挑战。     

数字土壤制图研究综述与展望

土壤的空间分布是土壤形成与发展过程的体现。数字土壤制图是一种新兴的、高效表达土壤空间分布的技术方法,在过去的30年取得了飞速发展。其理论基础为土壤成土因子学说和地理学第一定律。国内外学者在获取环境变量数据、采样方法、制图模型方法和土壤图产生及评价方面开展了大量的研究,应用案例也从小范围到大区域,甚至是全球尺度。未来数字土壤制图的发展方向包括：环境变量刻画的新技术,特别是体现人类活动方面的环境因子;新型数据和遗留数据的有效利用;土壤发生学知识与数学模型的紧密结合的新型推理方法;支持大数据多终端的计算模式。     

信息与通信地理学的学科性质、发展历程与研究主题

信息与通信地理学是人文地理学的新分支,其发轫于20世纪60年代地理学者对电报和电话的关注,近年来一直是人文地理学研究的重要领域之一。目前,国内外学者在信息与通信地理学的称谓和研究对象等方面存在较大争议,已成为制约该学科发展的一大障碍。研究表明:将该领域研究统一称为信息与通信地理学既是学科发展的必然,也与国际通行的信息与通信技术名称符合;信息与通信地理学是研究人文地理学在信息与通信技术影响下发展变化的新学科,特别关注信息与通信技术的地理特征及社会内涵;信息与通信地理学具有跨学科性质,尤其是与地理信息科学及人文地理学所有分支都具有不同程度交叉;其发展已经历了研究兴趣确立、通信网络主体和多元快速发展3个阶段。本文提出了当前信息与通信地理学研究主要的7个主题及一系列切入点,包括信息通信网络的空间组织、网络空间的地理内涵、ICT对经济活动空间组织影响、ICT对城市内外部空间组织影响、ICT对空间与地方的认知和表征影响、ICT对政治与监督影响、网络空间的可视化与制图。     

空间分析与自然地理综合研究

通过对空间分析技术和自然地理综合研究发展历程与趋势的分析，得出两个结论：1)现代地理学的快速发展越来越离不开空间分析的支撑，即空间分析技术在地理学中的应用空间愈来愈广，在自然地理综合研究中尤为如此，其主要原因就是空间分析在综合研究中的优势愈来愈明显；2)空间分析技术随其理论与实践的迅速发展及逐步拓展，愈来愈成为自然地理学发展的巨大推动力，也越来越离不开自然地理综合研究这个促使其发展壮大的空间和能发挥其主导作用的领域。空间分析技术和自然地理综合研究的结合已经成为现代自然地理学以及地球空间信息学研究的主要发展趋势之一。     

基于网格计算的城市地理学研究方法探讨

综合分析了城市地理学研究的几种基本方法,并重点探讨了G IS技术在城市地理学研究的重要应用。指出多源数据的获取、数据共享、模型方法的互操是目前城市地理学研究面临的重要问题,建议将网格计算这一新的分布式计算技术应用到城市地理学的研究中,并给出一个基本的城市地理学网格计算体系结构,讨论了实现这个计算体系的几个关键问题,认为采用W eb Service标准建立城市地理学研究的网格计算体系是目前可行的方法。     

中国风水地理哲学基础与人地关系

首先用辩证唯物主义哲学观考察了传统风水地理学,在对中国风水地理哲学批判的基础上,构建了从传统风水地理学走向现代风水地理学的模式图。《周易》中的“天人合一”观之所以奠定了传统风水地理学的哲学基础,它由“天人合一”思想的功能所决定。现代风水地理学实践赋予了“天人合一”新内涵,新“天人合一”的哲学思想对现代风水地理研究有着重要意义,“天人合一”观与“人地关系”密切相关。“人地关系”不仅是现代人文地理学研究的主题与核心,也是风水地理学研究的源头与核心。文章系统梳理了“人地关系”理论模式,为风水地理研究人地关系与实践奠定了坚实的理论基础,并指出,传统风水地理学含有大量迷信色彩和伪科学思想,必须进行哲学科学批判,必须进行革新,引入相关的现代科学理论、方法、技术,从定性研究走向实证研究,从传统风水地理学走向现代风水地理学。     

森林土壤大孔隙特征及其生态水文学意义

由于研究方法和目的的不同,土壤大孔隙的标准并不统一,一般认为土壤大孔隙的孔径在0．03～3mm;〉3mm的孔隙相对于土壤结构而言非常巨大,水流在这些孔隙中的运动完全不同于土壤中的运动方式,因此一般土壤大孔隙研究中不包含这种成因的巨大孔隙。对于森林土壤而言,动物活动和根系作用是大孔隙形成的主要原因。研究土壤大孔隙经常采用的方法有染色法、CT扫描技术和入渗方法;由于土壤大孔隙的高度不规则性,常采用分形理论研究大孔隙的特征。水分在大孔隙中的快速运动是大孔隙流的主要特征,因此模拟大孔隙流时经常采用可将土壤分为快速运动区域和运动较慢区域两个部分的两区模型。壤中流是森林涵养水源和调节径流的主要方式,土壤大孔隙对壤中流的产生具有重要的影响。研究森林土壤大孔隙,可深化森林涵养水源机理的认识,不仅在理论上可加深理解森林调节水文的过程;在实践上用于预测土地利用变化对水资源和水环境的影响,为退耕还林、天然林保护工程的植被恢复重建提供理论与决策依据。     

遥感在土壤碳储量估算中的应用

土壤碳库是陆地生态系统碳库的主体,在全球碳平衡中具有重要作用。从20世纪70年代早期Landsat-MSS数据的使用开始,各种传感器的卫星多光谱测量开始广泛应用于土壤调查中。首先,分析了利用遥感方法估算土壤碳储量的可行性。之后,系统分析总结了国内外在土壤碳储量研究中的常用遥感方法,即遥感影像直接估算法、植被指数法和光谱测定分析法。最后,对遥感在土壤碳储量估算研究中的发展趋势做出展望。     

环境遥感对地理学研究方法的拓展

环境遥感对于地理科学研究方法的支持作用,体现为使地理科学研究从定性到定量,对地球表层系统物质地信息和能量信息的双重同步考察等。而地综合分析客一的加强,规范化的“信息合”技术应用以及以地理环境遥感信息分析处理为核心的地理制图和地理信息系统技术应用则是环境遥感的发展对地理科学研究理念的一系列拓展。     

被动微波反演土壤水分的L波段新发展及未来展望

土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)卫星的发射成功,L波段被动微波遥感技术逐渐成为大尺度土壤水分监测的主要手段,促进了“射频干扰的检测与抑制”、“植被光学厚度反演与植被影响校正”以及“土壤粗糙度参数化方案”等关键问题的研究。本文梳理了“基于微波植被指数的L波段多角度数据反演土壤水分算法研究”项目的最新研究成果,同时评述了围绕以上关键技术问题所取得的国内外研究进展,并对土壤水分微波遥感的未来发展进行了展望。     

夜间灯光遥感数据应用综述和展望

在遥感应用研究中,夜间灯光遥感作为发展活跃的一个重要分支,近年来受到越来越多来自自然科学领域和社会经济领域的关注。与传统的光学遥感卫星获取地物辐射信息不同,夜间灯光遥感是获取夜间无云条件下地表发射的可见光-近红外电磁波信息。相比于普通的遥感卫星影像,夜间灯光遥感所使用的夜间灯光影像记录的地表灯光强度信息更直接反映人类活动差异,因而被广泛应用于城市化进程研究、不透水面提取、社会经济指标空间化估算、重大事件评估、生态环境评估等领域。目前,虽然基于夜间灯光数据的应用研究成果正在不断积累,但对成果的系统性总结、整理的研究目前存在着覆盖面不全、时效性不强等不足。基于此,论文通过对近几十年来有关夜间灯光数据的研究成果的详细梳理,从数据处理与技术方法、应用研究等方面进行归纳总结。最后,文章从多源数据融合、应用领域拓展和短周期地表灯光监测3个方面指出了未来的研究热点。     

基于卫星遥感和再分析数据的青藏高原土壤湿度数据评估

土壤水是地表与大气在水热交换方面的关键纽带,是关键水循环要素,更是地表产汇流过程的关键控制因子。青藏高原是地球第三极,也是亚洲水塔,探讨青藏高原土壤水变化对于探讨青藏高原热力学特征变化及其对东亚乃至全球气候变化的影响具有重要意义,而获取高精度长序列大尺度土壤水数据集则是其关键。本文利用青藏高原100个土壤水站点观测数据,从多空间尺度（0.25°×0.25°,0.5°×0.5°,1°×1°）、多时间段（冻结和融化期）等角度,采用多评价指标（R、RMSE、Bias）,对多套遥感反演和同化数据（ECV、ERA-Interim、MERRA、Noah）进行全面评估。结果表明：① 除ERA外,其他数据均能反映青藏高原土壤水变化,且与降水量变化一致。而在那曲地区,遥感反演和同化数据均明显低估实测土壤水含量。从空间分布来看,MERRA和Noah与植被指数最为一致,可很好地反映土壤水空间变化特征;② 青藏高原大部分地区土壤水变化主要受降水影响,其中青藏高原西部边缘与喜马拉雅地区土壤水变化则受冰雪融水和降水的共同影响;③ 除阿里地区外,大部分遥感反演和同化数据在融化期与实测土壤水相关性高于冻结期,其中在那曲地区,遥感反演和同化数据均高估冻结期土壤含水量,却低估融化期土壤含水量。另外,遥感反演和同化数据对中大空间尺度土壤水的估计要好于对小空间尺度土壤水的估计。本研究为青藏高原土壤水研究的数据集选择提供重要理论依据。     

Coupling numerical simulation with remotely sensed information for the study of frozen soil dynamics

The acquisition of spatial-temporal information of frozen soil is fundamental for the study of frozen soil dynamics and its feedback to climate change in cold regions. With advancement of remote sensing and better understanding of frozen soil dynamics, discrimination of freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing and numerical simulation of frozen soil processes under water and heat transfer principles provides valuable means for regional and global frozen soil dynamic monitoring and systematic spatial-temporal responses to global change. However, as an important data source of frozen soil processes, remotely sensed information has not yet been fully utilized in the numerical simulation of frozen soil processes. Although great progress has been made in remote sensing and frozen soil physics, yet few frozen soil research has been done on the application of remotely sensed information in association with the numerical model for frozen soil process studies. In the present study, a distributed numerical model for frozen soil dynamic studies based on coupled water-heat transferring theory in association with remotely sensed frozen soil datasets was developed. In order to reduce the uncertainty of the simulation, the remotely sensed frozen soil information was used to monitor and modify relevant parameters in the process of model simulation. The remotely sensed information and numerically simulated spatial-temporal frozen soil processes were validated by in-situ field observations in cold regions near the town of Naqu on the East-Central Tibetan Plateau. The results suggest that the overall accuracy of the algorithm for discriminating freeze and thaw status of surface soil based on passive microwave remote sensing was more than 95%. These results provided an accurate initial freeze and thaw status of surface soil for coupling and calibrating the numerical model of this study. The numerically simulated frozen soil processes demonstrated good performance of the distributed numerical model based on the coupled water-heat transferring theory. The relatively larger uncertainties of the numerical model were found in alternating periods between freezing and thawing of surface soil. The average accuracy increased by about 5% after integrating remotely sensed information on the surface soil. The simulation accuracy was significantly improved, especially in transition periods between freezing and thawing of the surface soil.     

信息地理学学科体系与发展战略要点

信息时代的到来极大地促进了地理科学的发展,地理科学的研究已从传统的自然地理空间、人文地理空间拓展到了信息地理空间,催生了信息地理学的发展,并逐渐形成了地理遥感科学、地理信息科学和地理数据科学3个分支学科。在《中国学科及前沿领域发展战略研究（2021—2035）》地理科学的学科规划背景下,本文梳理了信息地理学的形成、定义和学科体系,重点阐述了信息地理学的学科发展战略布局、优先领域发展目标和重点方向。以期本文有助于促进遥感、地理信息科学与技术的发展和应用回归地理科学,进一步强化地理科学研究,使其更加系统化、科学化和现代化,促进地理科学的整体发展。     

面向对象的地理遥感信息模型

地理遥感信息模型是在地形模型、物理模型、数学模型的基础上提出的一种新型模型。面向对象技术是一种新型的系统建模技术。该文论述面向对象技术应用于地理遥感信息模型建模的可行性 ,以面向对象技术基本理论为指导 ,采用面向对象分析方法 ,将地理事物分类、抽象成具有一定地理意义的独立因子团 (即面向对象模型中的对象和类 )。提出了面向对象的地理遥感信息模型的建模方法、数据结构以及建模优势     

定量遥感尺度效应刍议

目前定量遥感在面向国家需求、面向基础研究方面,存在海量遥感数据无法有效利用、定量遥感研究缺乏普适性和系统性、遥感应用难以再上新台阶等主要问题。因此,目前的遥感科学研究需要整合,需要向前迈出一大步。由于地表的异质性,我们如果只停留在演绎普适的机理模型在特定地点作个性化的处理,是不能适合地学的应用和研究的。必须在已有的反演和实验数据的基础上,用归纳的方法,总结出一些规律性的东西。走我国自然地理学"自上而下的演绎方法和自下而上归纳方法的结合"研究"尺度综合"的路子,在解决遥感科学核心问题"尺度效应"方面先搭建一个方法框架,同时建立几个开放的相关平台(如数据,反演,计算机模拟,等等),与有关学科的专家共享。     

无人机组网遥感数据体系建设评介

无人机组网遥感数据是指在无人机组网条件下获取的遥感观测数据。随着无人机组网系统的复杂化,获取的遥感数据呈几何量级增长,迫切需要一种与无人机组网技术相匹配的标准化无人机组网遥感数据管理体系。遗憾的是,迄今为止,国内外还没有完善的无人机组网遥感数据体系,也没有相关文献系统地介绍无人机组网遥感数据体系的发展历程。论文依次对无人机组网遥感数据的发展历史、数据特点、数据界定和分类标准、获取和处理流程、不同场景下的应用进行了系统的梳理,指出了无人机组网遥感数据体系未来的研究方向。研究成果是无人机组网遥感数据体系研究的一次探索,将为无人机组网条件下相关行业标准的制定提供参考依据,也为无人机组网遥感数据的深层次应用提供借鉴。     

多源遥感数据协同的我国草原积雪范围全天候实时监测

草原积雪信息的获取对于确定草原雪灾的影响范围与灾情等级等具有重要意义。基于光学遥感与微波遥感应用于草原积雪监测的各自优缺点,提出了将光学MODIS数据与被动微波AMSR-E数据有效协同进行我国草原积雪实时监测的业务流程,阐述了相关算法和实现步骤;进而结合农业部要求,对我国雪灾最严重的省区之一——内蒙古草原2007年12月1日至2008年1月20日期间的雪灾状况进行了全天候实时监测,取得了实际监测效果,成功地获取了总计达到51天的连续监测数据,揭示出了监测时段期内蒙古草原积雪发生的时空状况。所提出多源遥感数据在我国草原积雪监测中协同应用算法及其技术路线实现了对草原积雪的全天候实时监测,可应用于我国草原积雪监测的业务化运行,可提升我国雪灾减灾应急基于先进遥感手段的应用水平和监测精度,积极服务于国家雪灾应急减灾的迫切现实需求。