构造地理要素趋势面的尺度转换普适性方法探讨

当前的遥感科学面临着遥感数据获取能力与数据应用能力之间突出的供需矛盾。尺度问题作为遥感科学中的关键问题,既限制了遥感作为一门科学向系统性、普适性的发展,又限制了遥感应用能力的发展。本文对定量遥感中的尺度问题进行了梳理,包括:遥感与传统站点观测之间的不一致、不同尺度遥感产品之间的不一致、机理模型的尺度适用问题,以及遥感产品与用户需求时空尺度间的不一致。对遥感中的尺度转换方法展开了讨论,总结了尺度转换的关键问题在于原数据信息量不足时引入额外信息和保留关键信息两方面。提出了构造地理要素趋势面的基本构想,搭建了一个具有普适性的尺度转换方法框架。核心内容是充分利用地表环境要素时间、空间上的信息作为先验知识,通过关联遥感观测新信息和先验趋势面生成指定时空尺度的地表要素产品。     

尺度效应的叶面积指数产品真实性检验方法

真实性检验是评价遥感反演产品质量和验证遥感应用产品是否准确、真实地反映实际情况的重要途径。叶面积指数(LAI)是表征陆地植被结构和长势的关键参数,全面准确评价和验证LAI产品是产品用于陆面过程模型的前提。本文以MODIS LAI与GLASS LAI产品为研究对象,在尺度效应和尺度转换的基础上,建立了针对非均匀像元的低分辨率LAI产品真实性检验方法。在考虑空间异质性和植被长势差异的情况下,借助中分辨率的遥感影像,分别利用1 km像元平均叶面积指数和反演表观叶面积指数实现了对LAI算法和产品的真实性检验。为了比较作物长势差异和地表非均匀度对产品的影响,本文选择有代表性的河南鹤壁和甘肃张掖两个地区进行两种LAI产品真实性检验研究。研究结果表明,GLASS LAI和MODIS LAI产品均存在明显的低估现象。这并不是产品算法的问题,而是由于地表异质性和非均匀度的影响。在异质性更显著的张掖盈科灌区,低估现象更明显。GLASS LAI产品是多种LAI产品的融合,它的平均LAI比MODIS更接近真实情况,但是LAI的动态范围比MODIS窄。     

地图内容质量特征和数量特征概括的数学模型

在分类的定义下,根据概念外延的包含关系,给出了质量特征概括的数学模型。在定义数量的基础上,推导出级距概念,并根据两个不同级距的偏序集中大级距子集包含多个小级距子集的关系,给出了数量特征概括的数学模型。本文给出的地物质量特征和数量特征概括的数学模型,可对地图编制过程中诸如随地图比例尺缩小而缩减分类,扩大级差等经验事实,作出定量的描述和理论阐释。     

Intercomparison of two trapezoid-based soil moisture downscaling methods using three scaling factors

This paper compared two soil moisture downscaling methods using three scaling factors. Level 3 soil moisture product of advanced microwave scanning radiometer for EOS (AMSR-E) is downscaled from 25 to 1?km. The downscaled results are compared with the soil moisture observations from polarimetric scanning radiometer (PSR) microwave radiometer and field sampling. The results show that (1) the scaling factor of normalized soil thermal inertia (NSTIs) and vegetation temperature condition index (VTCI) are better than soil evaporative efficiency in reflecting soil moisture; (2) for method 1, NSTIS is the best in the downscaling of soil moisture. For method 2, VTCI is the best; (3) no significant differences of the correlation coefficients (R²) and the biases were found between the two methods for the same scaling factors. However, method 2 shows a better potential than method 1 in the time-series applications of the downscaling of soil moisture; (4) compared with the relationship between the area-averaged soil moisture of AMSR-E and that of PSR, R² of the 6 sets of the downscaled soil moisture almost do not decrease, which suggests the validity of the downscaling of soil moisture with the two downscaling methods using the three scaling factors.     

The cognition of change: scaling deformations in mind and spatial theories

The dynamics of the earth and its inhabitants have become a core topic and focus in research in the spatial sciences. The spatio-temporal data avalanche challenges researchers to provide efficient and effective means to process spatio-temporal data. It is of vital importance to develop mechanisms that allow for the transition of data not only into information but also into knowledge. Knowledge representation techniques from artificial intelligence play an important role in laying the foundations for theories dealing with spatio-temporal data. Specifically, the advances in the area of qualitative spatial representation and reasoning (QSTR) have led to promising results. Categorical distinctions of spatio-temporal information identified by QSTR calculi potentially correspond to those relevant to humans. This article presents the first behavioral evaluation of qualitative calculi modeling geographic events associated with scaling deformations of entities, that is, changes in size by either expansion or contraction. Examples of such dynamics include a lake flooding its surroundings or an expanding oil spill in the ocean. We compare four experiments using four different semantic domains. Each domain consists of two spatially extended entities: one entity is undergoing scaling deformations while the other is static. We kept the formal QSTR characterization, which are paths through a topologically defined conceptual neighborhood graph, identical across all semantic domains. Our results show that for geographic events associated with scaling deformations (a) topological relations are not equally salient cognitively; (b) domain semantics has an influence on the conceptual salience of topological relations.     

基于蒸渗仪的蒸散量时间尺度扩展方法对比

蒸散量（ET,Evapotranspiration）时间尺度扩展方法模拟效果受多种因素影响。本文利用蒸渗仪实测的冬小麦生育期ET数据,对比分析基于蒸发比、作物系数和冠层阻力的不同ET时间尺度扩展方法的估算效果。结果表明,对小时到日尺度的ET时间扩展而言,利用上午时段（10：00-11：00）的ET实测数据,基于冠层阻力的日ET尺度扩展值估算效果要优于基于蒸发比和作物系数的效果,而利用下午时段（14：00-15：00）的ET实测数据,基于作物系数的日ET尺度扩展值估算效果要优于基于蒸发比和冠层阻力的效果,对于从典型日到生育期尺度的ET时间扩展,基于作物系数的生育期ET尺度扩展值估算效果要好于基于蒸发比和冠层阻力的效果。应根据当地的气候气象条件、作物种植状况、时间尺度扩展类型、土壤水分、ET观测设施种类等因素,择优适宜的ET时间尺度扩展方法。     

论地图数据库合并技术

本文探讨了地图数据库合并技术的研究范畴、研究内容、一般数据处理流程以及与其他已有技术的关 系等一些基本问题,并给出了一个简单应用实例。这些问题的研究丰富和完善了地图数据库合并技术的基本理论 体系,对建立地图数据库合并的主要技术框架有着重要的意义。     

净初级生产力遥感估算模型空间尺度转换

采用基于混合像元的结构分析方法和支持向量机(SVM)算法,建立了高分辨率遥感数据(TM)向低分辨率遥感数据(MODIS)的尺度转换模型,实现了由高分辨率遥感数据获得的NPP向低分辨率遥感数据获得的NPP的空间尺度转换。对低分辨率遥感数据(MODIS)估算的NPP结果进行了尺度效应校正。结果表明:SVM回归模型模拟出的尺度效应校正因子Rj_corrected与1-F中覆盖度草地之间的相关性较高,R2达到0.81。尺度效应校正前的NPPMODIS与NPPTM的相关性较低,R2仅为0.69,RMSE为3.47;尺度效应校正后的NPPMODIS_corrected与NPPTM的相关性较高,R2达到0.84,RMSE为1.87。因此,经过尺度效应校正后的NPP无论是在相关性还是在误差方面有了很大程度的提高。     

根据分形理论与五指标评价体系构建NDVI连续空间尺度转换模型

针对目前基于统计或物理模型方法的升尺度转换研究中存在的不足,以归一化差分植被指数NDVI为研究对象,基于分形理论提出一种连续空间升尺度转换模型CSSM(Continuous Spatial Scaling Model)构建方法。所构建的模型尺度适用范围更广,且具有一定的物理意义。针对已有研究尚未解决的模型构建的最合理尺度层级确定问题,结合原有的统计学四指标评价体系(r、p、rlo、rup),融入了真实性检验应用效能评价指标(Max_of_abs(Error)),建立了一个基于五指标评价体系的模型构建最合理尺度层级确定方法。以北海市沙田半岛Landsat ETM+影像为实验影像,设定r≥0.8,p0.05,rlo≥r≤rup及Max_of_abs(Error)≤0.05为评价体系的边界条件,从追求模型尺度适用范围更大的角度考虑,确定出该影像模型构建的最合理尺度层级Level=267,则该模型最高可对30 m×267即8 km分辨率遥感影像进行NDVI验证。通过动态调整此评价体系的边界条件,实现了最合理尺度层级取值的敏感性分析。这些工作使得基于分形理论的NDVI's CSSM构建研究更为系统。     

On the design of formal theories of geographic space

This paper discusses the design of formal theories of geographic space for the application in Geographic Information Systems. GIS software is an implementation of formal theories of geographic space. The notions of formal theories are introduced and discussed in the context of examples from the GIS field.  Our approach is an application of the general framework of formal theories to the special class of theories of geographic space, in particular to the geometry of geographic space. A framework is introduced for characterizing and evaluating formal theories of geographic space and the process of their design. This is used to provide (1) a classification of formal theories of geographic space, (2) criteria of their adequacy, and (3) an evaluation of design decisions in the process of formalization.  The paper demonstrates the choices in the design of GIS and the dependencies between these choices. Considering the design space for theories underlying a GIS, we can see that current GIS are based on one choice: analytical geometry. Other designs are possible and a systematic exploration of alternative types of GIS, for example, based on constraints or based on stored spatial relations, becomes necessary. Received: 30 April 1997/Accepted: 8 March 1999     

电子地图与地理信息的公共服务

地图是一种描述地理实体的符号化图像和一种传输地理信息的工具。电子地图是传统地图与计算机技术、GIS技术、网络技术相融合的产物,是地理信息的符号化表现,是空间信息与专题信息的结合,是传统测绘产业技术改造的结果,是提供地理信息公共服务的重要渠道,突破了传统纸质地图时间和空间上的局限性,具有更丰富的信息含量和更广阔的应用范围。文中以加拿大为例,介绍电子地图在Web环境和Mobile环境下的应用情况,前者包括城市电子地图、全球地图搜索引擎和三维地球资源探索,后者包括数据采集服务、位置服务和导航定位服务。     

顾及地理因素的犯罪地理目标模型改进方法

针对犯罪地理目标模型(CGT模型)在嫌疑人落脚点预测中没有考虑落脚点选择的地理相关性和部分落脚点不在预测范围内两方面的不足,该文提出了顾及地理环境因素的犯罪地理目标改进模型(GEO-CGT模型):基于圆圈假设将模型计算区域扩展,解决部分落脚点不在预测范围问题;利用空间相关性分析,确定影响嫌疑人落脚点选择的地理因素,建立GEO-CGT模型;利用已有案件数据对模型进行对比验证和精度评估。结果表明,地理环境因素对嫌疑人落脚点选择具有较大的影响,改进后的GEO-CGT模型能有效减少搜寻排查嫌疑人的距离与面积,提高预测精度。研究成果可为同类研究提供参考。     

八方向模糊不均匀划分及参考点位误差所致不确定性分析

方向概念的模糊性和空间数据固有的不确定性导致了方向关系的复杂性,在空间关系描述和推理研究中需要考虑空间数据的不确定性和方向概念的模糊性。在四方向模型中各方向片是等角划分;在八方向模型中4个主要方向片各占60°,4个次要方向片各占30°。利用区间二型模糊集理论建立了顾及参考点点位误差的八方向模糊不均匀划分模型,基于区间二型模糊集讨论了方向主隶属度成员函数和隶属度的不确定性。对比分析了八方向模糊不均匀划分模型与锥形模型的区别,讨论了具有点位误差的参考点与线和多边形的方向关系计算过程,通过两个实例分析了该模型的特点和点与多边形方向关系的确定方法。     

检索应用中地理信息资源相似度计算方法研究

在地理信息资源检索应用中,资源属性间相似关系的计算还不够深入,地理信息资源的精准推荐及检索可视化应用尚难以实现。针对该问题,统一采用"相似度"对资源属性间的相似关系进行表达。资源的属性类型大部分为文本,其中具有语义差异,文中提出复合文本的相似度算法对文本类型属性进行匹配,并给出数值类型属性的"相似度"映射方案。在此基础上,实现资源时间、空间属性的相似度计算。基于所提出的相似度算法进行地理信息资源检索实验,实现地理信息资源属性间相似关系的量化,促进信息可视化在地理信息资源检索中的应用。     

高阶模糊区域的交叉拓扑关系形式化研究

目的 基于区间Ⅱ－型模糊区域模型,讨论了区间Ⅱ－型模糊区域的结构,通过对传统的n-交模型进行扩展,提出了区间Ⅱ－型模糊区域拓扑关系的n-交矩阵和各原子的计算方法,并提出了拓扑关系的形式化分析方法。通过计算区间Ⅱ－型模糊拓扑关系矩阵与8种基本拓扑关系矩阵的相似度并排序,确定其首要拓扑关系,结合拓扑关系距离确定其可能存在的次要拓扑关系。     

高阶模糊地理现象建模和度量研究

模糊地理现象的建模和度量方法已经取得了一些进展,但是现有的模型不能度量隶属度的误差,不足以客观描述复杂的模糊地理现象。认为尺度效应和测量误差是客观上引起模糊地理现象隶属度误差的主要方面,相关人员的主观性和部门间标准的差异性是主观上引起隶属度误差的主要方面.基于区间II-型模糊集理论建立了模糊地理对象模型,研究了区间II-型模糊线长度、区间II-型模糊面面积的度量方法和它们隶属度误差的度量方法。该模型能表达隶属度误差,克服了现有模型的诸多缺陷。在自然灾害分析、全球变化和植被变化等方面有良好的应用前景。     

GIS中空间目标的表达方法探讨

首先分析和总结了不确定空间目标表达的一些主要研究成果和方法，建立了场模型下的统一表达，继而，基于可拓工程方法探讨了动态空间目标的表达，并详细阐述了动态集合的概念和定义。     

地理信息在户外应急救援的应用

户外应急救援是户外运动的安全保障,空间位置信息是户外应急救援工作的核心需求,本文对地理信息在户外应急救援的整合应用进行探讨,分析两者的密切联系和应用特性,介绍了当前现状下户外救援和地图导航工作的快速开展方式,设计并实现基于地理信息的户外应急救援系统,为信息化的户外应急救援体系建设提出了实效方案。