1990—2020年中国能源开采和加工场地多源数据综合制图与时空变化分析

由于当前缺乏有效的能源开采和加工场地精细化遥感探测方法和高精度的数据产品,全国尺度的能源开采和加工场地时空分布规律的认识仍显不足。本研究基于高分辨率遥感影像、土地利用/覆盖数据、网络爬虫数据、OSM地图数据和环境专题数据等信息,发展了基于多源数据融合和专家知识参与获取的能源开采和加工场地遥感识别和精细化制图的技术方法,研发了1990、2000、2010和2020年共4期的中国能源开采和加工场地分布数据产品及2010—2020年场地植被恢复信息数据产品,作为中国土地利用/覆盖变化数据的组成部分（CLUD-Mining）。CLUD-Mining具有较高的质量和可靠性,数据产品平均精度为91.75%;中国能源开采和加工场地开发建设的面积呈现先增长后减少的发展趋势,1990—2010年,面积增长速度从55.22 km²/a上升到95.51 km²/a,而2010—2020年呈现负增长,平均每年减少27.28 km²;此外,2010—2020年场地植被恢复面积达746.76 km²,主要集中在华北区和西南区;中国能源开采和加工场地分布格局逐渐由东部地区向西部地区转移。本研究对提升中国能源开采和加工场地时空分布特征的认识具有重要意义,可为场地污染治理和生态修复提供重要的数据基础。     

1979—2019年武汉市重点水体多要素协同的时空演变特征

城市发展对水体多方面要素产生了巨大影响,尤其是对水资源丰富的城市,迫切需要开展相关监测研究。研究以武汉市为例,通过梳理国内外相关研究以及武汉水体保护政策,提出融合水体面积、水质、水体景观、滨水区生态环境4个方面要素的分析技术路线以更为全面的反映城市尺度的水体时空演变特征,具体的,利用随机森林模型基于1979—2019年遥感影像获取武汉67个重点水体信息,并以此获取水体面积和水体景观的变化特征;同时,通过梳理多年水质监测数据分析水质变化特征;另外,基于遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index, RSEI）分析滨水区生态环境变化;最后,采用多尺度地理加权回归模型（Multi-scale Geographically Weighted Regression, MGWR）对重点水体面积变化的影响因素研究,希冀为政府制定差异化的水体保护政策提供科学支撑,并为其他地区水体的多要素分析提供有益借鉴。结果表明：① 武汉市水体面积呈下降趋势,水体总面积、重点水体面积分别减少10.75%及13.12%,中心城区及郊区水体变化存在显著差异;② 水体景观呈退化趋势,周长面积分维数、平均斑块面积、聚合指数及结合指数分别减少了6.43%,79.35%,1.55%及10.94%;③ 重点水体水质总体呈恶化趋势,其中江河及水库多数常年为III类及以上水体,中心城区湖泊多为V类及以下水体,郊区湖泊多为IV类及V类水体;④ 中心城区及郊区滨水区遥感生态指数（RSEI）分析表明滨水区生态环境呈恢复态势,其中中心城区滨水区平均RSEI增长了14.29%;⑤ MGWR分析表明,自然气象因素中,相对湿度的增加对江夏区湖泊恢复影响更为显著,降水对水面较小的水体恢复影响更为显著;社会经济因素中,各行政区GDP的增加有助于水体恢复,对中心城区、黄陂及新洲的水体保护影响更为显著;滨水缓冲区内不透水面占比（IS）的增加导致大多数水体面积的减少,然而,对于少数重点修复水体,IS增加是受相关保护政策影响,IS增加有助于这些水体恢复。     

基于多源数据的特大城市空间结构识别及空间形态研究

城市空间结构识别是城市规划和城市资源空间优化的一项重要手段和基础性工作,通过多要素集聚规律反映的城市空间形态还需进一步深入理解。利用人口密度、关注点和夜间灯光数据等多源数据,通过叠加分析、局部等值线树算法来识别北京、上海、广州和深圳的城市空间结构,探讨不同城市要素的空间集聚形态,利用多项指标衡量城市中心和新城的城市空间形态发展,旨在将不同的城市空间结构进行对比。结果表明:①通过空间要素的集散形态分析,北京、上海和广州仍是以主城区为主导的城市空间结构,深圳外围城区的组团结构得到明显发育,呈现多中心主导的模式。②广州城市中心发展相对均衡,紧凑度高;深圳城市中心发展出现明显差异化,城市中心向西扩张,导致紧凑度降低。③各城市的新城均衡度均较高,各城市内部中心之间的要素集聚水平差异小。延伸度大于2的新城空间形态有显著的城市中心指向性,多数新城的延伸方向依附于道路或城市轨道交通发展。④自然条件和交通网络均是影响城市空间形态的重要因素。     

基于POI大数据的开封市城市功能扩张与演替特征分析

以POI为代表的社会感知数据为精细尺度城市空间结构研究提供了新思路，然而，POI数据与传统光学遥感数据的关系、长时序POI数据表征的城市功能空间扩张与演替特征还有待进一步挖掘。因而，本文以开封市主城区为例，采用2005—2020年POI数据，通过构建城市街区尺度功能集聚-扩散分析框架，利用空间统计指标和区位熵指数分析城市功能的演替特征与复合功能变化。结果发现：(1) 2005—2020年开封市城市社会经济活动呈逐渐增长的扩张态势，活动空间的面积扩张了11.26 km2，年均扩张速度由2005—2015年的3.5%提升至2015—2020年的5.1%；(2)城市各种活动的集聚、扩散过程造成不同功能的演替变化，其中开封市商服功能集聚程度较高，虽然受到新城区商业中心扩散的影响，单中心的城市发展模式依然没有发生变化；(3)具有复合功能的城市街区不断增多，对单中心的城市结构形成有益支撑。复合功能较强的街区主要分布在活力高、居民生活较为便捷的区域。本研究不仅能为城市空间规划的研究提供理论和技术支撑，也为城市更新、可持续发展以及国土空间规划提供新的思路。     

长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究

伴随新型城镇化和全面休闲化时代到来,游憩-居住两大功能空间关系研究成为新时期城市地域结构领域的重要关注议题。基于POI地理空间大数据,通过运用Ripley's K函数、同位区位商、“不一致指数”定量模型和采用全局空间自相关、核密度估计等ArcGIS空间分析方法,探究了长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系特征。研究发现：① 两大功能空间均具有显著的空间正相关性,形态格局差异鲜明且均呈以“空间极核”为导向的集聚模式,各类型功能空间集聚强度表现为“居住空间>文化休闲空间>体育健身空间>商业娱乐空间>自然生态空间”;② 两大功能空间存在基于“距离-数量”的函数衰减关系,距离居住空间3000 m半径环带是游憩空间集中分布以及居民日常游憩休闲的重要活动范围;③ 居住空间具有“临近”游憩空间布局的指向特征,但反之不显著,两大功能空间呈单向吸引“非对称性”错位临近关系,居住空间临近不同类型游憩空间的指向强度呈“体育健身空间>文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间”位序格局;④ 游憩-居住功能空间协调关系具有较强的空间异质性,湘江西岸整体上优于东岸,岳麓区、望城区为游憩-居住协调型,天心区、芙蓉区、雨花区、开福区为游憩滞后居住型,长沙县为游憩超前居住型。本研究通过聚焦新型城镇化和全民休闲时代的城市游憩设施配置及其与居住空间的关系问题,将为丰富传承新背景趋势下的城市公共设施区位理论、城市空间结构理论等提供重要的理论探索方向,并为长沙市及国内同类大都市合理布局城市游憩休闲设施、优化调整城市空间结构和建设休闲宜居城市等提供科学参考。     

水稻种植环境综合适宜性评价方法研究

开展特定区域水稻种植产业布局是科学制定区域农业种植产业规划的重要内容,而水稻种植适宜性评价是水稻种植产业布局的前提。本文以中国好粮油示范县——福建省浦城县为研究区,基于层次分析模型构建土壤条件、立地条件、灌排条件、气候条件和机械耕作条件5大类共21个指标的水稻种植适宜性评价体系,利用地学模型、回归模型和空间插值等方法计算、模拟评价指标空间分布数据,形成5 m×5 m分辨率的评价指标栅格数据集,基于经验指数法建立适宜度指数模型,开展精细尺度下的水稻种植环境综合适宜性评价。利用实测样点水稻产量与水稻种植环境综合适宜度指数进行分析,发现二者呈显著正相关,验证了本研究评价工作的正确性和可行性。最后利用K-means属性聚类法识别研究区水稻种植多维环境适宜性的空间模式。结果表明：① 研究区水稻种植高度适宜、较适宜、中度适宜耕地面积占全县耕地面积的84.4%,次适宜耕地仅占15.6%,耕地整体适宜性较高;② Ⅰ类集聚区水稻种植综合适宜性和各类指标适宜性均较高;Ⅱ类集聚区水稻种植综合适宜性较高,但灌排条件适宜性很低;Ⅲ类集聚区水稻种植综合适宜性较高,但立地、土壤条件适宜性较低;Ⅳ类集聚区水稻种植综合适宜性较低,灌排条件适宜性最低。本研究可为水稻种植适宜性评价提供方法借鉴,并为浦城县更合理科学地开展农业种植规划提供依据。     

基于潮汐动态淹没过程的长江口潮滩地形信息反演研究

潮滩是陆地与海洋之间重要的生态过渡地带,具有复杂的生态过程和重要的服务功能。受陆海交互作用及人类活动的影响,潮滩处于高度动态变化过程中,而传统测绘技术受到潮滩可达性影响无法快速获取潮滩地形信息。为解决潮滩高程数据获取困难的问题,本文提出一种基于潮汐动态淹没过程和时序遥感影像的潮滩地形信息提取算法,利用K-means++聚类方法实现水域提取,并通过时序淹没特征计算潮滩淹没频率提取潮滩范围信息,最终综合区域潮汐特征反演潮滩地形。研究以崇明东滩为例,利用2016—2020年所有可用Sentinel-2和Landsat-8时序遥感影像,实现潮滩范围提取与高程反演,并通过实测高程数据进行精度验证。研究结果表明,潮滩范围提取总体精度为97.73%,F1_score为0.98;高程反演平均绝对误差为0.15 m,潮滩高程的反演精度与可用影像的数量呈正相关。研究利用该算法进一步反演长江口地区主要潮滩地形特征,结果表明区域内潮滩面积为346.93 km²,高程范围为1.00~3.84 m,且与现有潮滩范围数据集相比,本研究提取的长江口潮滩范围更为完整。该算法为潮滩地形的快速反演提供了可能,对潮滩资源动态监测和管理具有重要意义。     

以土地整治视角的联合都市区农村居民点空间格局分析

随着“增减挂钩”和“人地挂钩”等政策的实施,农村居民点的合理布局对缓解建设用地供需矛盾意义重大。本研究以吉林省2010年土地利用变更调查数据和2011年统计年鉴数据,运用ArcGIS空间分析和景观指数定量分析相结合的方法,研究了长吉都市区农村居民点空间格局现状特征及其影响因素。同时,用多因子综合评价法确定农村居民点的区位适宜性,将农村居民点划分为不同的整治规划类型,为该区域国土综合开发整治提供理论支持和参考。研究表明：（1）长吉都市区内农村居民点在区内分布不均衡,数量和密集度差异大;（2）地形条件（坡度）、水源条件（河流）、交通状况（公路和铁路）,对研究区农村居民点的空间格局均有影响,另外,不同等级的公路（干线和支线）、不同形式的铁路（铁路线和站点）,对居民点的作用程度也不同;（3）在此基础上,评价农村居民点图斑的区位适宜性,将农村居民点分为优先发展型、保留发展型和限制发展型,以确定不同类型农村居民点的整治规划方向。     

三江源地区“三区空间”时空演化及驱动机制分析（1992―2020年）

三江源地区是国家重要生态安全屏障和生态文明先行示范区。科学认知三江源地区生态空间、农业空间、城镇空间的空间格局演变特征及驱动机制,对于促进国土空间格局优化具有重要意义。首先从单一土地利用类型入手,分析1992―2020年的变化特征;然后结合土地分类和量化评价辨识出农牧空间,进而界定出“三区空间”并对其演变特征进行分析;最后,利用地理探测器分析变化背后的驱动机制。结果表明：① 三江源地区城镇空间增幅达774.56%;生态空间和农业空间以2005年和2015年为转折点,分别呈“U”字型和倒“U”字型变化趋势;② 研究区仅发生了4种交叉转换：生态空间转农业空间规模为1154.1 km²,多发生在气候变化主导区,转化量大但速度在逐步放缓;农业空间转生态空间规模为1140.8 km²,多分布在气候与人类活动共同作用区,转化速度呈明显变快趋势;农业空间和生态空间转为城镇空间的总量分别为41.0 km²和12.3 km²,多分布在县（市）驻地镇附近,转化速度在三个阶段表现为“缓慢增长―变快―减缓”的态势;③ 地理基础条件是“三区空间”格局演化的基本动力和前提,制约着交叉转换的位置和方向;社会经济因素是演化的关键驱动力,对交叉转换规模和速度均具有显著影响;生态保护政策在2005年之后驱动作用显著,尤其在“生态―农业”空间的相互置换过程中发挥着稳定作用。本研究可为牧业地区主体功能降尺度传导和国土空间用途管制提供新思路,可应用于三江源地区生态环境保护决策和各级国土空间规划编制工作。     

基于夜光遥感与POI数据空间耦合关系的南海港口城市空间结构研究

南海港口城市研究是南海资源环境监测的重要内容,目前对于南海港口城市空间结构特别是港口在城市空间结构中的地位缺乏研究。夜光遥感数据和POI数据均为城市空间结构研究的重要数据源,但对于2种数据的空间耦合关系与集成应用研究存在不足。针对上述问题,本文选取南海港口城市典型代表的三亚市为研究区,以研究区2016年NPP-VIIRS夜光遥感数据和POI数据为数据源,利用叠加分析将夜光遥感数据和POI核密度分析结果数据分别网格化。然后,利用双因素组合制图法对两种数据的空间耦合关系进行可视化,分析空间耦合关系相异区域和城市空间结构的关系,并在此基础上探讨港口在三亚城市结构中的地位。研究表明,三亚市夜光遥感和POI数据的空间分布总体趋势相一致,空间耦合关系相近的区域占比达85.6%;夜光遥感和POI数据空间耦合关系在三亚市内存在一定量的相异区域,如新城区、经济开发区、城市边缘区和乡镇中心等,结合2种数据的特点可以更显著地表征这些区域的城市空间结构特征;三亚市作为重要的南海港口城市,其城市的中心区域与港口密切关联。本研究为港口城市空间结构研究提供了新视角。     

OSDS注册用户空间分布特征及影响因素分析

本文以2005年以来中国科学院遥感与数字地球研究所开放式空间数据共享网站（OSDS）平台的注册用户为研究对象,利用最近邻层次空间聚类方法和地理探测器模型,对各省注册用户量的空间分布特征和差异影响因素进行了分析。分析结果表明,整体上用户空间分布很不均衡,主要集中在东部发达地区和几个在测绘和地理信息科学领域卓有建树的地区,信息、科研和教育是主要影响因素,经济、网络和测绘的单因素影响力较低,而与主要影响因素结合的交互影响得到了提升。因此,多因素共同制约着用户群的空间分布格局和区域不均衡性。应用地理探测器能从宏观上把握遥感学者群体的空间分布特征及其影响因素,其分析结果能够指导数据提供者更有针对性地为用户提供服务,也可为遥感产业调整和空间布局优化提供依据。     

江苏省县域乡村集聚与脆弱性评价

基于脆弱性视角探究乡村地域系统可持续发展情况与集聚特征的空间关联效应,对推进美丽乡村建设具有重要意义。以SPOT2/4全色和Landsat TM卫星遥感融合影像为主要数据源,解译校正得到2016年江苏省乡村聚落斑块。在利用平均最近邻距离指数、核密度估计和标准差椭圆方法明确江苏省乡村集聚分布特征的同时,从资源、经济和社会脆弱性视角构建乡村脆弱性综合评价模型,进一步探讨县域乡村空间集聚特征与脆弱性发展程度的关联规律。结果表明：① 江苏省乡村地域自内核向外缘分布密度逐渐递减,苏北地区中部、苏南和苏中地区毗邻处乡村聚落密集分布,整体空间异质性和集聚形态的方向性特征明显;② 江苏省县域乡村脆弱程度存在地域分区不均衡现象,子系统相关性较弱,空间耦合特征尚不明显;③ 资源脆弱性子系统与经济、社会脆弱性之间均存在显著负相关关系,是当前江苏省县域乡村发展的薄弱环节;④ 江苏省县域乡村资源、经济和社会单一脆弱子系统集聚分布特征明显,综合脆弱性与集聚特征并未实现空间良性共振。     

疟疾预测的遗传规划方法与应用——以安徽省县（市）疟疾发病率为例

疟疾是世界上最严重的一种寄生虫疾病,安徽省是典型的中纬度疟疾高发区域之一。本文以安徽省县级行政单元统计的疟疾发病率为例,从遥感监测数据中获取疟疾潜在驱动因素的数据,使用遗传规划方法建立遥感监测的环境因素与疟疾发病率之间的关系,从而预测疟疾发病率的空间分布,并分析预测结果、评价模型精度。结果表明,遗传规划方法预测的疟疾发病的精度（训练数据的预测R² = 0.558,检验数据R² = 0.429）较线性逐步回归方法的预测精度（训练数据的预测R² = 0.470,检验数据R² = 0.408）有所提高。遗传规划方法有利于提高预测疟疾发病率空间分布的精度。其为使用遥感监测数据预测疟疾的空间分布和变化的科学研究提供依据。     

古遗址区形迹特征的影像融合信息识别分析——以陕西省五陵原遗址为例

本研究以陕西省汉五陵原为研究区域,基于高分辨率影像(DOM航片)、多光谱影像(ALOS多光谱影像)和Quickbird融合影像数据,对五陵原遗址区结构性线状特征信息进行了提取。结果表明:融合后使影像隐含的空间纹理得到明显增强。用Gram-Schmidt方法的DOM和ALOS多光谱+NDVI融合影像,清晰地反映了遗址区的结构性线状特征;而Canny算法的边缘检测,能很好地提取遗址区显性和大量隐性的线状特征,对古遗迹的解译具有重要指示意义。     

An investigation of changes in cultivated land in guangdong province of China using GIS

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｋｎｏｗｎａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｂａｓｅｓｆｏｒｅｘｐｏｒｔｉｎＣｈｉｎａ．ＩｔｈａｓｐｌａｙｅｄａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｃｏｎｏｍｉｃｒｅｆｏｒｍａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａ．Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｉｔｈａｓａｔｔａｉｎｅｄａｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｃｏｎｏｍｉｃｇｒｏｗｔｈａｎｄｋｅｐｔｔｈｅｆｉｒｓｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｅｃｏｎ…     

多源遥感数据融合应用研究

多源遥感数据融合是遥感技术向纵深发展的必然趋势。本文对多源遥感数据融合算法的应用特点,从基于像元的融合、特征的融合以及决策级融合3个层次上进行了详细的分析,并以河北丰宁县为例,说明遥感数据融合方法在遥感信息提取中的具体应用:对所用数据进行预处理,然后对1999年Landsat TM数据进行主成分变换,前3 个主成分占总信息量的97.8%,主成分逆变换后的结果影像更清晰,层次更丰富。信息提取时选择TM全色和主成分变换后的多光谱数据融合后的影像,波段4、3、2和波段5、4、3的彩色合成方案,并对植被指数和穗帽变换后的绿度指数进行了分析,遥感影像与DEM以及与GIS空间数据的信息融合也可以提高遥感信息提取的精度。最后分析了多源遥感数据融合尚待解决的问题及努力方向。     

典型地物波谱库的数据体系与波谱模拟

本文讨论典型地物波谱知识库的数据体系与地物波谱模拟的相关问题 ,并给出波谱知识库支持的农业定量遥感应用示例。波谱知识库的数据体系强调波谱参数与环境参数的配套 ,波谱数据测量是在相关规范的支持下完成的 ,质量控制贯穿于数据采集的全过程。波谱模拟通过遥感物理模型完成 ,模拟波谱计算包括地表参数的时间、空间扩展与遥感物理模型运算。最后以作物生长模型结合植被组分光谱模型和冠层遥感模型为核心 ,构造了定量遥感的农业示例。     

基于MapReduce的空间敏感性分析并行算法设计

近年来,随着遥感空间数据广泛应用于生态系统,推动了区域尺度生态遥感参数模型的发展。敏感性分析对识别模型关键参数,降低模型不确定性和完善模型具有重要作用。区域尺度的生态遥感参数模型,在进行模型参数敏感性分析时,由于涉及到空间数据的复杂运算,单机环境无法满足快速分析的要求。为了提高生态遥感参数模型空间敏感性分析效率,本文以青藏高原为研究区域,利用植被光合模型VPM(Vegetation Photosynthesis Model)和开源云计算平台Hadoop,设计和实现了基于Sobol′的生态遥感参数模型空间敏感性分析并行算法,并在实验室集群环境下进行算法分析,验证了算法的有效性和适用性。该算法的核心是利用MapReduce并行编程技术,对空间敏感性分析中的地图抽样和模型迭代过程进行任务分割,将分割后的子任务分配至不同的计算节点进行并行计算。实验表明,本文提出的并行策略,能有效缩短地图抽样和模型迭代计算时间,相比于单机算法,并行算法的运行速度提高了14倍左右。     

江苏省商业网点的空间分布特征及其区域差异因素

以江苏省商业网点POI（兴趣点）数据为基础,结合经济社会统计数据,分别对批发零售业、住宿业和餐饮业三种业态类型,运用标准差椭圆、核密度、最近邻指数以及多元线性回归等分析方法,探讨不同发展水平、发展阶段城市商业网点的空间分布模式和业态结构特征,并揭示其区域差异的影响因素。研究发现：江苏省商业网点总体上具有西北走向分布态势,呈现相对集中分布格局,表现出在长江以南地区集聚和在地级城市中心城区密集布局的特征;不同业态类型网点空间分布具有差异,批发零售业网点的空间集聚特征最显著,住宿业网点的分布相对均衡;各市商业业态结构呈现出批发零售业和餐饮业网点数量为主,以及批发零售业销售额独大的特征;地区生产总值、人口规模、居民人均可支配收入、城市综合可达性以及第三次产业产值比重是影响商业网点分布的重要因素,不同因素对商业网点分布的影响程度差异性较大,居民消费能力和地区发展水平是江苏省商业网点分布差异的主要驱动力。     

The higher grain production,the more social deprivation? A case study of Henan province in traditional agricultural areas of China

This paper examines the spatial-temporal dynamics of inequality from the perspective of social deprivation in the context of continuous growth of grain production using national census data from 2000 and 2010 for Henan province, China. Our analytical results show an overall level of social deprivation that is high and a widening social deprivation gap at the county level. The social deprivation shows great spatiotemporal heterogeneity, the higher deprived counties are mainly distributed in central and eastern Henan province, while counties with lower social deprivation are clustered in northwestern regions, formed a belt-shape spatial differential between the south (higher deprived counties clustered) and northwest (low deprived counties clustered) Henan in 2000, and changed toward a core-periphery semi annular spatial structure in 2010, the low deprived counties surrounded by high deprived counties. The social deprivation shows a “west low and east high” spatial pattern, similar to the grain production in Henan province. Socioeconomic development level was low in most counties in Yudong plain despite of keeping the continuous increase of grain production, meaning the higher grain output did not result in the more social development expected in Chinese traditional agricultural areas, and the regional disparity is expected to increase in the near future if development conditions are not changed, which could inspire more targeted rural governance options.