陆地表层覆盖变化对地表反照率影响的四国对比

陆表覆盖变化影响地表特征从而改变地表能量平衡是理解人类活动对全球气候变化影响的关键环节。选择国际气候谈判主要国家的美国、印度和巴西作为中国的对比国,对比分析不同国别、不同气候带典型陆表覆盖类型的地表反照率时空差异,进而模拟开垦和城市化等陆表覆盖变化对反照率的影响差异。结果表明：(1) 2000年—2015年,中国、美国的地表反照率年际变化存在明显的气候带空间分异特征,中国干旱半干旱区和美国中低纬湿润区表现出降低趋势,而中国亚热带湿润和美国高纬与中部干旱区则表现出明显的升高趋势,印度的地表反照率年际变化呈微弱下降趋势,而巴西为微弱上升趋势。(2)无雪覆盖时,耕地、林地、草地和人造地表反照率具有夏高、冬低的时间变化特征,干旱半干旱区反照率明显高于湿润区。4种类型的国别差异体现在,中国亚热带湿润区地表反照率均以上升为主,干旱半干旱区则相反;美国除耕地在干旱区呈较强的升高趋势外,其余类型基本为降低趋势;印度均表现为降低趋势;巴西则表现为略微升高趋势。(3)与无雪覆盖相比,有雪覆盖时不同陆表覆盖类型地表反照率均有所提高,林地提高幅度最小,约0.06—0.26,耕地提高最大,约为0.17—0.38,且中国林地反照率提高幅度略高于美国。(4)原陆表覆盖为林地时,开垦和城镇化均导致地表反照率升高,且干旱区升高幅度高于湿润区,湿润区的升高幅度随纬度降低而减弱;为草地时,开垦主要在巴西、印度和中、美亚热带湿润区引起地表反照率升高。而城镇化引起的反照率变化则受到原有地表覆盖、季节和气候背景影响存在较复杂的国别和气候带差异。     

中国定量遥感发展的一些思考

中国定量遥感始于20世纪80年代,在过去10多年得到了空前的发展。在2012年左右中国首次超越美国成为世界上在英文遥感刊物上发表文章最多的国家,特别是近几年文章数已经是美国的两倍左右。尽管在遥感数据的定量反演方法等研究方面,中国已经处于世界的前沿,是定量遥感的大国,但总体上尚不是定量遥感强国,在绝大多数的分支领域上还没有处于世界引领的地位。本文在回顾世界和中国定量遥感发展历史的基础上,从遥感数据获取与处理,前向辐射传输建模,变量反演,高级产品生产,地面观测,遥感云平台建设,遥感教育和遥感应用等8个方面,简要地讨论了中国定量遥感发展的一些问题和挑战,并提出了一些期望与初步建议。     

中国大陆主要块体现今变形状态的反演研究

本文利用中国大陆的GPS运动速度场,研究了其中的7个亚板块和14个构造块体的变形状态,并做了动力学解释。研究中,构造了一种运动-变形模型来提取观测数据中的变形信息。结果表明:南北构造带东西两侧应变状态表现出显著的差异,西部各亚板块或块体的主应变量值从约4.5×10-8.a-1到约1.3×10-8.a-1,东部则从约3.0×10-.8a-1到约0.4×10-.8a-1,表明东西两部应变量值有较大的落差,并且主压应变方向从西部的北北东向逐步转到东部北东东向。南北构造带表现为其不同段落的各块体的变形趋势和量级都有显著不同。川滇块体是东部与西部的结合部位,变形量较大,主压应变为3.4×10-8.a-1,反映了印度板块向北的推挤在川滇块体造成了较大变形。中国北部地区向东西两个方向运动,塔里木块体、准噶尔块体、天山块体向西,柴达木-祁连山块体、阿拉善块体向东。这种推挤力和太平洋板块阻碍、遏制作用,造成了华北块体、鄂尔多斯块体以拉张为主的应变和逆时针旋转。     

城区空气质量指数时空分布特征及影响机制分析

济南市是中国雾霾最严重的城市之一,探究该地区大气污染的时空分布及影响机制具有重要意义。利用地统计插值分析了济南市主城区AQI的时空分布特征,并利用地理探测器定量分析了AQI的风险因子及影响机制。研究结果表明,年际尺度上,济南市主城区AQI在时间上呈逐年降低趋势,在空间上大致呈现出东南低西北高的分布态势;季节尺度上,济南市主城区AQI在时间上具有鲜明的季节性差异,从高到低依次为冬季、春季、秋季、夏季,在空间上则呈现出春季和冬季东南低北部高、夏季整个主城区均低、秋季南低北高的分布态势;月尺度上,济南市主城区AQI呈现出典型的“U”形分布特征,最高值为1月和12月、最低值为8月;各因子交互作用的影响力远大于单因子的影响力,其中,土地利用类型∩年均降水量的交互作用对济南市主城区AQI的影响力最大。研究显示,济南市主城区AQI受土地利用类型和年均降水量的共同影响最大。     

基于GIS技术的我国大气可降水量分布研究

利用分布于全国范围内的125个气象探空测站点(每日8:00和20:00)的探空数据,应用数据库编程与GIS技术,对大气可降水量在全国的分布情况进行了分析,得到了2002年全年以及春夏秋冬4个季节(2001年12月和2002年1,2月作为冬季)的平均大气可降水量在全国的分布状况。对数据进行分析可知:在空间上,我国的大气可降水量总体呈东南多,西北及青藏高原地区少的分布状况。同时,由于地形组合状况的特殊性,导致四川盆地、天山北麓等地区的大气可降水量略高于其周围地区;在时间上,夏季的大气可降水量值较高,可达到62mm左右,冬季较少,而春秋季除局部地区外大气可降水量基本持平。     

时空数据质量与模型

时空数据不确定性与数据质量是地理信息科学的基础理论之一,也是GIS应用发展的重要问题。本文作为ISPRS2008大会专题“时空数据质量与模型”导读,从空间实体的位置不确定性、数字高程模型的位置不确定性、遥感数据的不确定性、属性数据的不确定性与质量控制、空间分析与操作的不确定性传播和空间数据采集的不确定性与处理等方面,分析了时空数据不确定性与数据质量的最近发展。     

黄河流域七大城市群污染气体时空变化特征卫星遥感监测

为探究黄河流域大气污染的时空演变特征,本文从城市群角度出发,选取HCHO、NO₂及SO₂为诊断指标,对比分析2005—2019年七大城市群OMI观测对流层HCHO、NO₂及边界层SO₂柱浓度的年、季、月变化。研究揭示,流域内：①HCHO、NO₂及SO₂柱浓度高值区均集中在山东半岛城市群、中原城市群、晋中城市群南部和关中平原城市群东部。②HCHO柱浓度在2005—2019年呈波动上升趋势,七大城市群的月变化均呈单峰结构,且夏季高、冬季低、春季和秋季相当。③NO₂柱浓度在2005—2011年呈上升趋势,仅2008年出现短暂小幅下降。2011年执行《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）后,呼包鄂榆、宁夏沿黄和晋中城市群开始大幅下降,山东半岛（2012年有小幅下降）、中原和关中平原城市群则在2013年《大气污染防治行动计划》实施后才开始大幅下降。月变化呈开口向上抛物线形态,浓度越高单峰结构越明显,且冬季高、夏季低、春季和秋季相当。④SO₂柱浓度在2007年达到顶峰,2008年开始大幅下降,2010年后呈波动下降趋势,月变化、季变化均与NO₂相似。黄河流域上游的兰西和宁夏沿黄城市群、上中游交界处的呼包鄂榆城市群空气质量较好,中游的关中平原和晋中城市群次之,中下游交界处的中原城市群和下游山东半岛城市群则较差。     

利用PS-InSAR技术进行城市地铁沿线形变监测与机理分析

本文利用PS-InSAR技术获取了上海地区沉降速率场及累计沉降量等信息,并分析了该地区的沉降时空分布特征,以及该地区沉降与降水量、地铁施工运营等因素之间的关系。研究表明:①上海市沉降呈不均匀分布,北部沉降较稳定,而中部的虹口区、南部的闵行区、东部的浦东新区均发生了不同程度的沉降。其中,闵行区沉降最为严重,其最大累计沉降量达-43 mm,呈大范围、大沉降现象。②研究区域内沉降量呈非线性沉降现象及明显的季节性变化,且与地区降水量有关,降雨量对地下水的及时补充可以有效缓解地面过度沉降的发生。③上海地铁3、15、16号线部分路段均出现明显沉降现象,且处于在建阶段的15号线沉降最为明显,部分路段最大累计沉降量达-34 mm。     

多山地区输电通道内道路提取方法

准确提取输电通道内各地物类别是进行输电通道三维建模及交跨分析的基础。为解决目前贵州等多山地区输电通道内道路提取方法稳健性低、效率低的问题,本文通过结合道路特征显著性检测与形态约束的方法对影像中多山地区输电通道内道路的快速准确提取进行了研究。首先,对卫星影像中山区道路特征进行分析,对每个像素分别计算基于道路颜色一致性和结构一致性的像素级显著值;然后,结合显著目标空间先验知识融合显著性检测结果,形成最终道路显著图,初步提取影像中道路目标;最后,分析道路与建筑物等的差异性,基于道路形态一致性定义道路形态约束条件,通过制定约束规则最终实现道路的准确提取。结果表明,该方法对于不同弯曲程度、粘连程度及影像对比度的道路都能实现快速准确提取,提取完整度、正确率、质量及耗时平均分别为97.5%、97.0%、95.6%、0.515 s。该方法稳健性高,可以快速、准确提取各种情况下道路,在输电线路工程实际中有很好的应用前景。     

Temporal impact of selected GPS errors on point positioning

This paper is aimed at investigating the stability of point positions over time in support of applications that require high position stability when differential GPS is not feasible. One such application is the use of a P3-Orion aircraft offshore for magnetic measurement in support of submarine detection. Temporal changes in several GPS errors lead to variability in the computed positions, so it is not the absolute errors, but rather their temporal variations that are of importance. Furthermore, the temporal variability of the different error sources may dictate a certain algorithm approach and processing strategy. This paper analyzes the temporal variations of the broadcast satellite clock model and orbit parameters, as well as ionospheric errors, because these will typically be the dominant errors for real-time point positioning. These three errors are analyzed independently. A tropospheric correction is applied when computing all of the position results, so the tropospheric error itself is not investigated. Satellite clock and orbit errors are analyzed by comparing broadcast and precise post-mission SV clock corrections and orbits. For the ionosphere, the effect is separated using dual-frequency data. The analysis comprises primarily of assessing error behaviors and magnitudes through time and frequency analyses. In this way, the differences in variability of the errors are easily determined. The effect of each error in the position domain is also investigated in addition to the combined effect. Results show that, on a typical day when single frequency data are processed with broadcast orbit and clock data, the root mean square (RMS) of the changes in the position errors over a 50-s interval is about 5.8 cm in northing, 4.0 in easting, and 11.0 cm in height. When using precise orbits and clocks, in addition to dual frequency data, these values improve by 46–56% to 2.7 cm in northing, 2.2 cm in easting, and 4.9 cm in height. Under severe ionospheric activity, the RMS of the errors decrease from 8.1 to 3.3 cm in northing, 5.7 to 2.6 cm in easting, and 17.0 to 4.9 cm in height, which are improvements of 54–71%. Electronic Publication     

Spatio-temporal analysis of land use in urban mumbai -using multi-sensor satellite data and gis techniques

The process of urbanization has induced rapid changes in the land use leading to many infrastructural and environmental problems, one of them being the frequent flooding during rains in major cities across the world. Present paper analyses the spatio-temporal variations in the urban land use of the Mithi river catchment in Mumbai and its effect on the river, its drainage and flooding events in catchment area, specifically in conjunction with the July 26, 2005 flood event in Mumbai City. Multi sensor satellite data and GIS techniques have been used to generate land use/land cover at three different points of time and study variations in the Mithi river course, thus correlating the land use/cover changes vis-a-vis the hydrographic and meteorologic information for the Mithi river catchment. Results point to the adverse human-induced influences on the Mithi river and its catchment. Almost 50% reduction in river width and 70% decrease in mudlfats and open spaces have been observed. There is also a clear rise in builtup from 29% to 70% between 1966 and 2005, thus increasing the impervious surface which in turn increases run-off during major rainfall, eventually flooding the city.     

利用GPS技术测定珠峰高程变化及其北坡地壳形变的初步分析

20世纪60年代以来，我国单独或与外国合作，在1966年、1975年、1992年、1998年、1999年和2005年对珠穆朗玛峰（以下简称珠峰）的高程及其北坡的地壳运动进行了6次大规模的大地测量，其中包括天文、重力、平面、高程和大气折射等方面的外业作业、数据处理和科学研究。本文对我国上述几次测量中的GPS和水准测量等数据进行了综合，对珠峰峰顶雪面高程值的变化和该地区地壳的水平运动和垂直运动进行了撂索。根据1992年和2005年的GPS测量，珠峰峰项雪面高程的变化在13a闻约下降25cm，平均年下降率为1．8cm。根据1992-2005年间的三次GPS测量，珠峰北坡地区的地壳水平运动平均每年以4cm的速度向北东45。方向推进。根据1966-2005年的多期水准测量，该地区的地壳垂直运动平均每年上升1.8mm。此外，若从以上各个时间段作进一步分析，则发现珠峰北坡地壳的水平运动和垂直运动在时间上和空间上都存在非平稳性。     

高分四号卫星在干旱遥感监测中的应用

高分四号(GF-4)是国家高分辨率对地观测系统重大专项天基系统中的一颗地球同步卫星,为探索GF-4号卫星在大面积干旱监测中的应用,本文对该卫星在快速监测大面积干旱方面的应用能力进行了初步探讨。以2016年内蒙古自治区巴林左旗和巴林右旗地区严重旱灾为例,利用NDVI差值对该区域的干旱情况进行了监测,并与MODIS NDVI产品进行对比分析,得到了研究区内2016年干旱分布情况,结果表明其总体趋势与MODIS NDVI产品一致,且细节信息更加丰富。本文主要是GF-4卫星数据结合GF-1卫星数据对内蒙部分干旱区域进行监测和分析,体现了国产高分辨率卫星数据,尤其是GF-4卫星数据,对提高中国突发灾害的应对能力具有重要意义。     

Ionospheric and receiver DCB-constrained multi-GNSS single-frequency PPP integrated with MEMS inertial measurements

Single-frequency precise point positioning (SF-PPP) is a potential precise positioning technique due to the advantages of the high accuracy in positioning after convergence and the low cost in operation. However, there are still challenges limiting its applications at present, such as the long convergence time, the low reliability, and the poor satellite availability and continuity in kinematic applications. In recent years, the achievements in the dual-frequency PPP have confirmed that its performance can be significantly enhanced by employing the slant ionospheric delay and receiver differential code bias (DCB) constraint model, and the multi-constellation Global Navigation Satellite Systems (GNSS) data. Accordingly, we introduce the slant ionospheric delay and receiver DCB constraint model, and the multi-GNSS data in SF-PPP modular together. In order to further overcome the drawbacks of SF-PPP in terms of reliability, continuity, and accuracy in the signal easily blocking environments, the inertial measurements are also adopted in this paper. Finally, we form a new approach to tightly integrate the multi-GNSS single-frequency observations and inertial measurements together to ameliorate the performance of the ionospheric delay and receiver DCB-constrained SF-PPP. In such model, the inter-system bias between each two GNSS systems, the inter-frequency bias between each two GLONASS frequencies, the hardware errors of the inertial sensors, the slant ionospheric delays of each user-satellite pair, and the receiver DCB are estimated together with other parameters in a unique Kalman filter. To demonstrate its performance, the multi-GNSS and low-cost inertial data from a land-borne experiment are analyzed. The results indicate that visible positioning improvements in terms of accuracy, continuity, and reliability can be achieved in both open-sky and complex conditions while using the proposed model in this study compared to the conventional GPS SF-PPP.     

Weighted distances and distance transforms on the triangular tiling

Digital geometry is a field in the intersection of discrete mathematics and geometry having various applications including geographical information systems (GIS). In digital spaces, in grids, distances can be defined based on steps in paths in somewhat similarly as in graph theory. However, the grids have more definite structures, thus one may obtain more concrete results, for example, close formulae, than on arbitrary graphs. In this article, the weighted (also called chamfer) distances, and based on them, the distance transform are investigated on the regular triangular grid. Three types of neighborhood relations are used on the grid, and therefore, three weights are used to define a distance function. Natural conditions are used on the weights such as they are positive and a larger step (in the usual and also in the Euclidean sense) cannot have a smaller weight than a smaller one. Some properties of the weighted distances are discussed; for example, they are proven to be metrics. We also give algorithms and formulae that compute the weighted distance of any point pair on a triangular grid. Algorithm for weighted distance transform is provided based on wave-front propagation. Therefore, these new distance functions are ready for further applications in GIS, in image processing tasks, in computer vision, in graphics, in networking, and also in other applied fields.     

无人机在南极科学研究的应用:进展与展望

无人机作为一种新兴的低空遥感平台,具有多种类型的平台和载荷。尽管南极的自然条件严酷,无人机的应用范围仍涵盖了南极基础和应用科学的诸多领域。首先,论述了南极的环境条件对操作无人机的特殊影响,包括气象、电磁场、光照等因素。然后,对目前无人机在南极考察与科学应用中的研究现状做了系统的检索,在收集到的104篇全部相关资料中,梳理了发表时间、主流的期刊、研究区、国家与研究机构等内容,分7个主要应用领域综述了代表性文献,具体包括航空、大气、海冰与冰山、冰川、地貌与地磁、生态‐植被、生态?‐动物, 并全面回顾了中国南极科学考察中的无人机发展历程和重点成果。最后,总结南极无人机应用领域研究的不足之处,并阐明了未来发展趋势和建议。     

Spatiotemporal change patterns of urban lakes in China’s major cities between 1990 and 2015

China has experienced unprecedented urbanization in the past decades, resulting in dramatic changes in the physical, limnological, and hydrological characteristics of lakes in urban landscapes. However, the spatiotemporal dynamics in distribution and abundance of urban lakes in China remain poorly understood. Here, we characterized the spatiotemporal change patterns of urban lakes in China’s major cities between 1990 and 2015 using remote-sensing data and landscape metrics. The results showed that the urban lake landscape patterns have experienced drastic changes over the past 25 years. The total surface area of the urban lakes has decreased by 17,620.02?ha, a decrease of 24.22%, with a significant increase in the landscape fragmentation and a reduction in shape complexity. We defined three lake-shrinkage types and found that vanishment was the most common lake-shrinkage pattern, followed by edge-shrinkage and tunneling in terms of lake area. Moreover, we also found that urban sprawl was the dominant driver of the lake shrinkage, accounting for 67.89% of the total area loss, and the transition from lakes to cropland was also an important factor (19.86%). This study has potential for providing critical baseline information for government decision-making in lake resources management and urban landscape design.     

南京地区大气气溶胶综合观测与对比分析

利用CE-318太阳光度计、MPL激光雷达与卫星观测数据,分别采用光谱消光法、Fernald方法以及MODIS暗像元法(DDV)反演南京地区气溶胶光学厚度,并进行了对比分析。通过研究分析3月3日、6日卫星反演气溶胶光学厚度的空间分布图,发现长江流域附近以及市区(除老山、中山陵等山区地带之外)的AOD较高。3月3日太阳光度计、激光雷达与卫星数据在站点位置(南京信息工程大学,118.7°E,32.2°N)的AOD值分别为0.455、0.289、0.4;3月6日的AOD值分别为0.373、0.267、0.25。通过对比分析3月至9月之间的多天数据,可得3种数据计算所得AOD相差不大,说明卫星与激光雷达反演数据相对可靠。其中,3月3日与3月6日的太阳光度计数据显示,观测地区出现常见的两种AOD变化类型:一种是早晚高,中午低;一种是早低晚高。此外,激光雷达所得数据结果随着时间的变化幅度较大,且可以在有云的天气条件下探测气溶胶;本文利用激光雷达数据计算出的9 km以下AOD值多数在0.3左右,3月3日与3月6日两天之中,2 km以下较脏,出现了一些气溶胶层,6km以上相对比较干净,个别时段6 km以上高空存在云层。与地基观测相比,卫星虽然时间分辨率虽然低,但是对于大面积的趋势分析却有着绝对的优势。在今后的气溶胶观测发展中,结合三者的优势,有助于以较高精度,大面积反演大气气溶胶空间分布情况,获得较准确的气溶胶参数。     

《遥感大词典》的诞生侧记——向中国环境遥感学会十周年献礼

陈述彭教授主编的《遥感大词典》由科学出版社于1990年8月出版。该词典包括三大部分:遥感基础,遥感技术及遥感应用。有1060页,5600条词目,彩色像片24页及许多表格、插图,并附有汉、英、法、德、俄五种文字索引。近200名专家、学者参与了本项工作。 本文叙述了《遥感大词典》编辑出版始末,并总结了编辑出版过程中的经验教训。本文生动描述了词典编撰目的,条目筛选和释义及技术术语统一规范的做法。在内容安排、编码、制版及印刷方面采用的一些新方法和新技术,保证了词典的高质量。 本文特别强调了《遥感大词典》是遥感界同仁执著奉献和国内国际大协作的成果。     

Ka波段天测与测地VLBI观测的利弊分析

分析了天测与测地甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry,VLBI）观测频率设置的必要性,重点分析了Ka波段观测的利弊。相比于X波段,Ka波段观测的优点包括河外源更致密、核移效应更小,更有利于提高射电天球参考架的实现精度以及与天体物理学全球天体测量干涉仪（global astrometric interferometer for astrophysics,Gaia）计划准惯性光学参考架的连接精度。在深空探测方面的优点表现为遥测数据率高,VLBI跟踪测量精度高,更有利于减小大气电离层和太阳等离子体对测量时延的不利影响。缺点包括河外源相对较弱,天线反射面精度和指向精度要求较高,大气吸收和辐射效应的影响更大等,但是这些因素所造成的系统灵敏度的降低有望通过高数据率采样而得到补偿。结合我国VLBI技术现状提出了发展建议。