基于直方图匹配的地面坡谱尺度下推模型研究——以陕北韭园沟样区为例

建立坡谱的尺度下推模型,有利于揭示地面坡谱的尺度依赖性.以5 m、25 m两种分辨率DEM为实验数据,应用遥感数字图像处理中直方图匹配的原理,对两种分辨率DEM获得的坡谱进行尺度下推.实验采用按不同Douglas压缩阈值(不同简化程度)得到的5 m、25 m两种分辨率的DEM数据,获得不同压缩阈值的DEM坡谱下推模型系数与地形因子之间的关系,最终建立两种分辨率DEM数据的坡谱尺度下推模型.将这种方法在陕北黄土丘陵沟壑区韭园沟样区进行验正,同时将模拟结果与原始5 m分辨率DEM数据所得的坡谱进行比较,试验结果表明,该模型能够比较理想的将25 m分辨率DEM的坡谱直接转换为5 m分辨率DEM的坡谱,方法简单易行,精度良好.     

珠江口湾区海岸线及沿岸土地利用变化遥感监测与分析

利用遥感、GIS技术对珠江口湾区1960~2012年海岸线以及海岸带土地利用进行监测,通过定量化、空间化方法监测海岸线和土地利用的时空变化,并分析二者的关系,进而探究珠江口湾区海岸线变迁的原因。研究结果表明,1960~2012年,珠江口湾区海岸线长度由1 134.95 km增至1 508.02 km,在此期间,湾区新增的陆地面积为878.11 km²;从空间上看,广州、珠海及深圳市在珠江口五市中不仅海岸线增长幅度较显著,新增陆地面积也较大; 1960~2012年,珠江口湾区建设用地扩张幅度非常大,增长了33.05倍,城镇建设和农业发展等人类活动是52 a来珠江口湾区海岸线发生显著变化的重要原因。     

祁连山TRMM降水数据降尺度不同方法比较研究

降水数据对研究山区陆面过程、水文模型、生态模型至关重要,而山区地形复杂降水数据获取困难,且TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)降水数据空间分辨率难以进行小尺度区域降水研究。本文以祁连山为研究区,应用2005—2016年的TRMM降水数据,从不同时间尺度对TRMM降水数据在祁连山的适用性进行分析,利用多元逐步回归模型、地理加权回归模型、随机森林模型三种降尺度方法,分别建立了降水与高程、植被指数、纬度、经度、坡度、坡向的关系,获得1 km高分辨率的TRMM降尺度数据,并通过对比三种模型的降尺度结果来选取适用于祁连山的降尺度方法。结果表明:(1)TRMM降水数据适用于祁连山。TRMM降水数据和实测数据在不同时间尺度上具有显著的相关性,年、季、月相关系数分别为0.88、0.92、0.88。(2)三种降尺度模型都能有效地获得1 km高分辨率的TRMM降尺度数据,其中随机森林模型更适用于获取祁连山TRMM降尺度降水数据。(3)相比于原始TRMM降水数据,随机森林模型降尺度结果整体偏小,同时具有更高的空间分辨率和更小的偏差。本研究可以为进一步获取西部山地高空间分辨降水数据和开展水文研究提供参考与借鉴。     

基于城市不透水面—人口关联的粤港澳大湾区人口密度时空分异规律与特征

城市人口数据是社会经济各领域的基础数据,高分辨率的空间化城市人口数据则对社会经济各领域的分析和研究具有重要意义。本文首先通过多源遥感技术提取空间分辨率为30 m的粤港澳大湾区2007-2015年间城市不透水面的变化,再利用Dasymetric映射方法得到30 m分辨率的网格化人口密度分布,从而分析大湾区2007-2015年间城市人口的时间和空间变化。通过Google Earth时间序列高分辨率影像采集的样本验证,粤港澳大湾区城市不透水面提取精度均在80%以上;通过统计年鉴中县级人口统计数据,分析大湾区网格化城市人口与统计数据之间的一致性,得到决定系数R²总体在0.7以上。研究表明,粤港澳大湾区城市人口具有特殊的时间和空间分异规律和特征：①大湾区内除了香港和澳门人口分布较稳定,其他城市人口都有不同程度和不同方向的扩张,其中广州、深圳、东莞的人口扩张最为明显;②大湾区城市人口空间分布具有明显的多尺度和多中心特征。总体上,大湾区人口集中在以珠江口为中心的城市群核心区内,离核心区较远的肇庆、江门、惠州人口较为稀疏,城市化程度相对较低,是支撑大湾区经济社会继续深入发展的重要区域。在核心区内,城市人口的分布则在城市尺度和城市群尺度上都体现了多中心分布特征,香港和广州都有多个城市中心,而香港、澳门、深圳、广州则是整个大湾区的4个中心。地理位置上4个中心分布在大湾区的不同地方,可以带动整个粤港澳大湾区的全面发展。研究结果可为粤港澳大湾区在社会经济各领域的分析与规划提供决策支持。     

基于高空间分辨率遥感影像的湿地信息提取技术研究

如何利用遥感技术获取高精度的湿地信息是湿地遥感研究中的重要内容之一.基于高空间分辨率的遥感影像数据,研究利用面向对象的分类方法,综合利用遥感数据的光谱信息、纹理特征、拓扑关系等信息进行多尺度分割,通过对对象的目视解译建立隶属度函数,并结合最邻近分类法,获取湿地信息.并以福建省闽江口湿地为例,采用高分辨率的SPOT5影像数据,研究表明：利用面向对象的方法对SPOT5遥感影像进行湿地信息的提取精度达到90.40%,为湿地信息的提取又提供了一个有效的方法.     

土壤数据空间分辨率对水文过程模拟的影响

分布式水文模型的应用,其准确性有赖于输入数据对流域特征的描述,尤其在大尺度流域,输入数据分辨率的增加是否必然改善模型的模拟效果是值得深入研究的问题。本文以鄱阳湖信江流域为研究区,运用SWAT模型为模拟工具,分析了土壤数据空间分辨率对径流、蒸发及土壤含水量等水文要素模拟的影响以及高精度土壤数据在大流域尺度的适应性。结果表明：不同分辨率的土壤数据对SWAT模型中水文响应单元的划分结果差异显著,但在径流模拟和蒸发计算结果中并没有表现出显著的差别;模型率定前后,低分辨率土壤数据的径流模拟结果略好于高分辨率土壤数据,但两者之间的差别不明显;模型模拟的土壤含水量差异显著,高分辨率土壤模拟的月平均土壤含水量整体大于低分辨率土壤模拟结果;研究还发现,模型的蒸发计算对土壤分辨率信息不敏感。本文研究意味着,大尺度SWAT模型的应用中,土壤数据分辨率的提高不一定会改善模型的模拟效果。在具体应用中,应考虑流域本身的尺度以及模拟精度的要求,选择合适分辨率的土壤数据,同时应结合模型原理和关键参数的物理含义来解释模拟结果。     

基于MERIT DEM 和DRT升尺度化算法的多分辨率全国河网数据集构建

相对较粗空间分辨率(1 km)的水文网络或水文地理数据集是大尺度水文及陆面过程模型的基本输入数据,需要从数字高程模型中提取高分辨率河网并通过升尺度化获取。MERIT DEM是消除了复合误差的新版全球高分辨率(90 m)数字高程模型,提取的高分辨率河网信息更为精准。DRT是当前国际水文领域常用的高效河网自动升尺度化算法之一,可将高分辨率河网的结构特性完好地输出到粗分辨率河网。该文选取MERIT DEM的中国部分作为数据源,通过DRT升尺度化算法获取全国1°、1/2°、1/4°、1/8°、1/10°、1/16°分辨率的河网数据(流向、河网、流域面积、流距),并采用目视检验、流域面积一致性检验、流距评估等方法综合验证了DRT升尺度数据集的质量。结果表明,DRT算法性能优越,生产的大尺度数据集准确地保护了河道位置、流动方向和流域面积等在高分辨率DEM中描绘的水文特征,将有效降低我国境内流域水文模拟中由水文地形参数化引起的不确定性。     

基于地理加权回归模型的典型山地卫星反演降水产品降尺度研究

降水是陆地水循环的关键变量,高分辨率降水数据的获取是准确模拟陆地水循环过程的前提。虽然卫星反演降水产品具有较强的空间代表性和连续性,但其空间分辨率较低的问题限制了它的应用。以太行山、横断山和喀斯特山区为研究对象,基于降水与高程(DEM)、植被指数(NDVI)之间存在较好相关关系的假设,构建了GPM降水(Global Precipitation Measurement Mission)与高程、植被指数的地理加权回归模型,得到了2014—2016年研究区1km分辨率GPM降水数据。研究结果表明:地理加权回归模型能有效地提高GPM数据的空间分辨率。降尺度后,GPM数据精度在太行山和横断山区略有提高。年尺度上,相比于原始GPM数据,太行山和横断山区降尺度数据站点实测数据的确定系数分别提高了0.06和0.08,RMSE分别降低了0.45%和3.89%,MAE分别降低了0.16%和1.70%;月尺度上,太行山区67%的月份,横断山区83%的月份GPM产品降尺度后更加接近于站点实测数据。喀斯特地区GPM数据降尺度后精度略有下降,降尺度后,年尺度的降雨数据与实测数据的RMSE和MAE分别增加了10.00%和8.00%,R^2降低了0.06,月尺度上仅8月和9月降尺度后的精度更高。降雨与地形和NDVI的关系较弱是喀斯特地区降尺度效果较差的主要原因。     

应用遥感技术模拟净初级生产力的尺度效应研究进展

采用遥感技术估算地表植被净初级生产力(NPP),已经成为模拟NPP的主要发展方向。遥感技术以及数据处理能力的迅速发展和基于遥感观测生理生态理论研究的进展使大尺度生态系统格局和过程的定量、动态观测成为可能。多种卫星传感器提供了丰富的多尺度对地观测数据,从而形成了不同空间分辨率的影像数据层次体系,使得从定量遥感出发的NPP估算必然存在多尺度的问题。NPP遥感估算模型以不同分辨率的遥感数据(代表不同的研究尺度)作为输入参数时,得到的NPP模拟值差异明显。为了提高NPP的估算精度,需要充分认识不同分辨率的遥感数据对NPP估算结果的影响差异,即NPP的尺度效应问题。本文介绍了遥感尺度效应研究进展,多分辨率遥感数据监测NPP变化的多尺度研究进展,以及NPP估算尺度效应问题的研究进展。并分析了应用遥感技术研究NPP尺度效应的发展趋势。     

基于像元级RS影像数据融合方法应用评价

遥感信息融合（Fusion）是目前遥感应用领域的一个热点问题。高分辨率的全色影像与多光谱彩色低分辨率的遥感数据叠加，可以最大限度地利用不同分辨率、不同光谱信息和不同时相分辨率的遥感信息。融合中对同一地区长江流域秭归段的TM4、3、2多光谱和TM8高分辨率的遥感影像采用了IHS变换、分辨率（主成分分析）融合方法进行了数据融合，并对不同的融合方法所得到的融合影像进行目视和统计特征的分析与评价。     

黄河三角洲潮滩潮沟近期变化遥感监测

作者选用1986年和2001年两个时相的Landsat TM/ETM+影像,结合遥感、地理信息系统 (GIS) 和分形理论研究了黄河三角洲典型河口岸段潮滩潮沟的发育演变。结果表明：近15年来,挑河口~106站和现行水河口(1976~1996年黄河入海口,下同)~甜水沟岸段分维值D增大,呈顺向演替;其余岸段分维值均减小,表现为逆向演替。人工围垦挤占了大面积潮滩,人工岸线不断向海扩展,其最大推进速率达0.8 km/yr;同时,潮沟长度缩短,最严重的岸段每年减少14.9 km。通过分析表明,人类活动已成为影响三角洲潮滩发育的重要因子,其导致整个三角洲的潮滩体系严重退化,自然形成的潮沟时空谱系不复存在;另外,发育时间长短、入海泥沙、海浪和潮流对潮滩发育演变亦非常重要。目前,黄河三角洲潮滩可分为河口滩、潮控滩、浪控滩和人控滩4大类型。     

快速城市化地区海岸线分维动态演变研究——以深圳市为例

以快速城市化地区深圳市为研究区域,以1978、1986、1995和2005年4期Landsat MSS/TM影像为数据源,利用阈值结合NDVI指数法提取海岸线,计算海岸线分维数,系统分析了深圳市多期海岸线分维变化特征,并初步揭示快速城市化地区海岸线分维变化机制,为进～步掌握快速城市化地区人类活动对海岸带变化影响进行了探索与总结.研究结果表明:(1)不同类型海岸的海岸线分维不同,由基岩海岸、人工海岸到淤泥质海岸递减:(2)研究时段内,深圳市东海岸海岸线分维总体降低,西海岸总体上升:(3)人类活动对海岸线分维变化影响显著.人类活动强度与海岸线分维变化程度呈正相关,人类活动方式包括滩涂围垦和填海造地对海岸线的分维变化幅度影响不同,其中滩涂围垦使海岸线分维变化幅度较小,填海造地使海岸线分维变化幅度显著.     

1978-2015年喀喇昆仑山克勒青河流域冰川变化的遥感监测

本文采用1978、1991、2001和2015年的Landsat MSS、TM、ETM+和OLI遥感影像,通过遥感图像计算机辅助分类和目视解译等方法提取冰川边界,分析喀喇昆仑山克勒青河流域冰川在1978-2015年间的进退变化。结果表明：1978-2015年间研究区冰川面积由1821.70 km2减少至1675.92 km2,减少145.78 km2,占1978年冰川总面积的8.00%;冰川消融率较低,在气候变暖的背景下反而呈现出退缩速率由快变慢的趋势。研究区东南向冰川退缩率明显高于西北向,冰川退缩率随冰川规模的增大而减小。研究区内有27处冰川在1978-2015年间发生过特殊的前进现象,面积与长度显著增加。其中,木斯塔冰川西侧冰川末端在1996-1998年间前进速度为904 m/a,乔戈里冰川东侧冰川末端在2007-2009年间前进速度为446 m/a,5Y654D0097冰川末端在1978-1990年间前进速度为238 m/a,初步判定这三条冰川为跃动冰川。以10 a为滞后期分析研究区周边气象站点资料发现：研究区气温持续升高,降水量以1981年为分界点呈现“先减后增”趋势是冰川退缩速率减慢的原因之一;此外,亚大陆型冰川性质、巨大山势条件和高山冷储作用,也可能是冰川退缩幅度较小的原因。     

黄河口海岸线演变时空特征及其与黄河来水来沙关系

黄河是世界上含沙量最高的河流 ,每年向河口三角洲及附近海域输送数亿吨泥沙 ,使得黄河口地区成为世界上海岸线变迁最快的地区。本文以 1976年黄河改道清水沟流路以来 2 0景多时相遥感影像为主要数据源 ,经过几何精校正与配准 ,形成相对完整时间序列的遥感影像集。在此基础上 ,对影像进行监督分类处理后自动提取海岸线 ,通过GIS叠加分析 ,剖析了现行黄河河口地区海岸线演变的时空动态特征。最后 ,结合利津水文站水文统计资料 ,探讨了黄河口海岸线演变与黄河来水来沙条件之间的关系 ,并就黄河口未来水沙条件初步预测了其演变趋势     

Glacier changes from 1975 to 2016 in the Aksu River Basin,Central Tianshan Mountains

Journal of Geographical Sciences - In this study, we analyzed glacier changes in the Aksu River Basin during the period 1975–2016, based on Landsat MSS/TM/ETM+/OLI imagery analysis and the...     

基于影像间潮滩地形修正的海岸线监测研究——以黄河三角洲为例

针对潮滩环境中潮汐和坡度变化对海岸线变化监测的影响,提出一种通过两景影像计算潮滩坡降进而准确获得海岸线的方法,并利用坡降值估算潮滩体积。以岸线变化较剧烈的黄河三角洲南部的甜水沟口至小清河口的粉砂淤泥质潮滩为例进行应用研究。结合遥感影像、实测固定断面数据和水深测量数据分析表明,影像间的潮差对坡降估算值虽有较大影响,但选择合适潮位估算潮滩坡降是可行的,估算坡降的最小相对误差可达0.2%,均方根误差小于实测坡降一个数量级。1973-2009 年甜水沟口至小清河口14 个年份的岸线变化分析显示,黄河改道对本区的直接淤积影响在甜水沟向南3 km范围内,最大淤积区位于甜水沟口附近,年均淤积率31 m/a,而后在1989-2002 年海区南部出现较大幅度淤积,主要为黄河入海水沙直接或间接淤积造成的;研究时段内岸滩总体演化趋势为蚀退,最大年均蚀退速率51 m/a,黄河改道造成的海洋动力变化是影响本区海岸冲刷的主要因素。验证表明,本文方法计算的潮滩体积用于指示海滩冲淤变迁是合理可行的。     

围填海影响下东海区主要海湾形态时空演变

围填海影响下海湾形态变化能够深刻反映人类活动对海湾自然环境的影响程度,分析海湾形态变化对合理高效地利用与保护海湾资源具有重要意义。研究以东海区12个主要海湾（包括陆域与水域）为研究区,基于20世纪90年代以来6个时期的Landsat TM/OLI遥感影像数据,通过海湾岸线与湾面形态分析东海区主要海湾的变化特征,探讨围填海强度与海湾形态变化之间的相关性。主要结论为：① 1990—2015年,东海区主要海湾岸线总长度共波动增长66.65 km,2005—2010年间海湾开发最活跃,阶段内岸线增长量达38 km。岸线长度三沙湾最大（439 km）,泉州湾最小（105 km）;兴化湾增长最多（54.53 km）,罗源湾缩短最多（25.75 km）。自然岸线与人工岸线长度此消彼长,岸线人工化程度不断加强,东海北部海湾岸线总长度大于南部海湾。② 1990—2015年,东海区海湾岸线共向海推进26.93 km,合1.08 km/a,在1995—2000年及2005—2010年间推进最多,分别达7.10 km和 6.00 km,在1990—1995年间推进量最小,为2.97 km。杭州湾（4.93 km）和兴化湾（4.15 km）岸线向海推进距离最长,厦门湾推进（0.55 km）最短;东海南部海湾岸线迁移量平缓,北部海湾则更为剧烈,是东海区岸线迁移变化的主体。③ 1990—2015年间东海区主要海湾水域总面积由初期的13.85 km2减少至12.29 km2,累积减少11.23 %,海湾形状不断向复杂化演变。其中杭州湾海湾水域面积减少量最多,达到0.726 km2,占研究区的46.69 %。空间上,北部海湾水域面积减少量更大,而南部海湾水域面积减小速率更快。④ 1990年以来,东海区主要海湾人工化指数平均值和岸线开发强度指数均有所上涨,21世纪以来的开发利用度显著提高。南部（闽）海湾的开发利用程度较北部（浙沪）更为深入,北部海湾开发强度的年际波动差异更大。海湾开发强度与海湾岸线长度、人工岸线长度、海湾形态指数呈正相关关系,与自然岸线长度、海湾水域面积呈负相关关系。当海湾开发强度增加时,同时段内海湾围填海活动的强度也显著增加。     

基于分形的中国大陆海岸线尺度效应研究

以DEM为基础,并参照卫星影像,提取了不同比例尺下中国大陆海岸线,从海岸地质构造特征和海岸类型角度出发,对我国大陆海岸线整体、沉降隆起岸段和不同类型海岸尺度效应进行分析,并探讨了引起尺度效应差异的地理环境因素。研究表明：(1) 中国大陆海岸线整体分形维数为1.195,岸线长度受测量尺度影响显著,定量刻画海岸线长度不可忽略相应测量尺度;(2)岸线分形受地质构造特征和水动力因素控制明显,隆起段和沉降段海岸线分形维数有着显著差异：辽东半岛隆起段分形维数为1.153,辽河-华北平原沉降段分形维数为1.116,山东半岛隆起段分形维数为1.148,苏北-杭州湾沉降段分形维数为1.177,浙东-桂南隆起段分形维数则达1.239;(3) 海岸线尺度效应同时随海岸类型不同有着显著差异,位于冀北平原和滦河三角洲平原岸段的砂质岸线分形维数为1.109;位于苏北平原的淤泥质岸线分维数为1.056,位于闽东南山地丘陵的基岩海岸线分形维数达1.293。海岸线是陆、海和气界面的交汇线,其分形性质的定量刻画,可为多尺度研究海气、陆气和海陆相互作用提供科学基础。     

中国陆地海岸线尺度效应研究(英文)

Spatial scale is a fundamental problem in Geography. Scale effect caused by fractal characteristic of coastline becomes a common focus of coastal zone managers and researchers. In this study, based on DEM and remote sensing images, multi-scale continental coastlines of China were extracted and the fractal characteristic was analyzed. The results are shown as follows. (1) The continental coastline of China fits the fractal model, and the fractal dimension is 1.195. (2) The scale effects with fractal dimensions of coastline have significant differences according to uplift and subsidence segments along the continental coastlines of China. (3) The fractal dimension of coastline has significant spatial heterogeneity according to the coastline types. The fractal dimension of sandy coastline located in Luanhe River plain is 1.109. The dimension of muddy coastline located in northern Jiangsu Plain is 1.059, while that of rocky coastline along southeastern Fujian is 1.293. (4) The length of rocky coastline is affected by scale more than that of muddy and sandy coastline. Since coastline is the conjunction of sea, land and air surface, the study of coastline scale effect is one of the scientific bases for the researches on air-sea-land interaction in multi-scales.     

2000-2012年中国北方海岸线时空变化分析

利用遥感和GIS 技术获取了中国北方“三省一市”2000 年、2005 年、2008 年、2010年、2011 年与2012 年共6 期大陆海岸线的时空分布情况;采用网格法计算了各个时期海岸线的分形维数;分析了海岸线时空变化特征、海岸线长度变化与分形维数变化之间的关系,以及海岸线动态变化的原因。2000-2012 年,研究区海岸线长度持续增加,总共增加了637.95km,年均增加53.16 km。从区域上看,以天津市与河北省所在的渤海湾区域海岸线变化最强烈;从时间过程上看,2008 年后海岸线长度进入快速增长时期,其中2010-2011 年是海岸线长度变化最剧烈的时期,变化强度为2.49%。2000-2012 年研究区海岸线的分形维数不断增大,其中渤海湾区域海岸线分形维数变化最剧烈;历史海岸线的长度与分形维数之间存在较好的线性关系,相关系数为0.9962;通过对大量海岸线动态引起的整体海岸线长度变化与分形维数变化的统计分析研究表明,在大多数情况下,局部海岸线长度增大(或缩减) 会导致整体海岸线分形维数增大(或减小),并且呈正比例变化。从2000-2012 年各时段海岸线动态对应的各类沿海工程的面积汇总情况来看,港口建设、渔业设施建设以及盐场建设分别占前三位,人类工程建设是中国北方海岸线变化最主要原因;与人类活动影响相比,自然变化如河口淤积与侵蚀对海岸线影响比较小。