遥感影像尺度转换及最优尺度选择探讨

从信息提取的角度阐述遥感影像尺度问题的重要性,评述了尺度效应、尺度转换以及最优尺度选择研究的国内、外现状。重点探讨几种不同尺度转换方法,以及基于像元和面向对象的最优尺度选择方法的技术特点,分析了尺度研究未来发展方向。     

空间尺度转换与跨尺度信息链接:区域生态水文模拟研究空间尺度转换方法综述

空间尺度转换是近年来区域生态水文研究领域的一个基本研究问题。其需要主要是源于模型的输入数据与所能提供的数据空间尺度不一致以及模型所代表的地表过程空间尺度与所观测的地表过程空间尺度不吻合。综述了目前区域生态水文模拟研究中常用的空间尺度转换研究方法,包括向上尺度转换和向下尺度转换。详细论述了2种向下尺度转换方法: 统计学经验模型和动态模型。前者是通过将GCM大尺度数据与长期的历史观测数据比较从而建立统计学相关模型, 然后利用这个统计学经验模型进行向下的空间尺度转换. 然而动态模型并不直接对GCM数据进行向下尺度的转换,而是对与GCM进行动态耦合的区域气候模型(RCM) 的输出数据进行空间尺度转换. 通常后者所获得的数据精度要比前者高,但是一个主要缺点就是并不是全球所有的研究区域都有对应的RCM。还详细论述了2种向上尺度转换方法: 统计学经验模型和斑块模型。前者是建立一个能代表小尺度信息在大尺度上分布的密度分布概率函数, 然后利用这个函数在所需的大尺度上进行积分而求得大尺度所需的信息。而后者是根据相似性最大化原则将大尺度划分为若干个可操作的小尺度斑块,然后将计算的每个小尺度斑块的信息平均化得到大尺度所需的信息。通常在计算这种斑块化的小尺度信息的时候,对每个小尺度也会采用统计学经验模型来计算代表整个斑块小尺度的信息。建议用斑块模型与统计学经验模型相集合的方法来实现向上的空间尺度转换     

表生地球化学反应的尺度效应

表生环境中的地球化学反应速率具有显著的尺度效应.许多地球化学反应的野外观测速率比实验室观测速率要低2～5个数量级,给不同尺度的研究成果的对比和外推造成了极大困难.本文总结了地球化学反应速率随时间和空间尺度变化的影响因素,着重分析了地球化学反应速率的主控过程随尺度变化的现象,以及亚尺度的非均质性造成的尺度效应.最后介绍了几种尺度转换的研究方法.由于地球化学反应速率的尺度效应普遍存在,在对地球化学反应速率进行外推时需要了解它的局限性以及选取适当的外推方法.     

灌溉用水效率尺度效应研究评述

在阐述灌溉用水效率尺度效应内涵及其产生原因的基础上,对研究现状进行了评述,并提出了今后的研究方向。灌溉用水效率尺度效应主要由灌区土壤、作物、气候、灌溉工程、灌溉水量等多种因素的空间变异性和回归水利用导致;现有灌溉用水效率指标应该拓宽供水效益内涵,同时在经济条件约束下来考虑回归水的再利用;现有各类指标随尺度变化规律并不固定,主要原因是尺度效应并非由单一因素决定;现有尺度效应转换研究都是单独针对空间变异或回归水重复利用而进行,缺少对两者的综合,更缺乏成熟的尺度转换公式。今后需要在完善评价指标体系的基础上,重点对尺度转换理论进行攻关,同时还应兼顾水循环伴生过程的尺度效应研究。     

定量遥感升尺度转换研究综述

尺度转换问题是定量遥感领域基础而重要的科学问题之一.重点针对升尺度转换研究现状,从现象描述、尺度效应产生原因分析、尺度转换方法归纳及尺度转换效果评价4个方面进行细致论述.认为目前的研究主要存在3个问题:①基于离散的多传感器影像进行的反演量尺度转换研究,受到不同传感器间成像参数归一化精度的影响;②反演量物理模型发展有限,基于这些模型的反演量连续空间尺度转换研究仍不成熟;③基于分形理论等数学方法的反演量连续空间尺度转换研究取得了一定的进展,但仍受限于尺度上推理论与技术的发展水平.对于定量遥感升尺度转换研究的发展趋势,做出如下展望:①随着成像参数归一化技术的进步,问题①将得到更有效的处理,这将有助于实际应用问题的解决;②连续空间尺度转换模型构建是升尺度转换研究发展的重要趋势.随着多学科知识的融入,定量遥感反演理论的发展及尺度上推理论与技术的进步,问题②与③亦将得到较好的解决,这将有益于揭示遥感反演量真正意义上的尺度转换规律.     

地球空间数据集成多尺度问题基础研究

多尺度数据集成是地球空间数据集成中最难处理的问题。将多尺度数据的集成分解为空间和时间多尺度数据集成,在分析应用项目对数据尺度需求的基础上,就两种多尺度数据集成的传统和数据意义上的集成方法进行了详细的探讨。     

土壤饱和导水率的多尺度预测模型与转换关系

运用联合多重分形方法研究不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的多尺度相关性,建立不同土层土壤饱和导水率的多尺度预测模型,构建不同土层土壤饱和导水率之间的转换关系。结果表明:不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;在单一尺度和多尺度上,0~20 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序相同,20~40 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;土壤饱和导水率多尺度预测模型的预测精度较高,0~20 cm土层和20~40 cm土层拟合值的均方根误差分别为0.035 0和0.029 0;0~20 cm土层和20~40 cm土层土壤饱和导水率转换关系的计算精度较高,拟合值的均方根误差为0.037 5。     

遥感数据与化探数据尺度转换及融合应用研究

各种尺度的地学空间数据已成为地质找矿和环境研究中的重要信息源.在遥感数据与地球化学数据的融合处理中存在着空间尺度问题.基于两种数据的性质和特点,利用立方卷积的方法进行两种数据处理中的尺度转换研究,并以内蒙古额仁陶勒盖地区为例,实现了尺度转换后的化探数据和遥感数据融合处理应用.     

不同尺度遥感影像上水体提取效果分析

水系在不同尺度的遥感影像上表现出不同的光谱特征和形状、纹理特征,为了得到提取水系的适宜尺度,本文采用三种经典的尺度转换方法,将信息容量作为尺度转换的评价指标;最终选择三次卷积法为最优的尺度转换方法,在得到的一系列尺度图像上提取水系,分析提取水系的适宜尺度为10 m到45 m之间。     

遥感尺度问题研究进展

尺度是与空间现象有关的术语，在地学研究中更是一个重要的概念，忽视遥感观测的尺度效应，使得对地观测难以获得精确的地表参数，这一问题已经引起国际遥感界的重视，遥感物理建模和遥感数据应用都有尺度问题，像元尺度上地表参数的定量描述是建立遥感尺度转换模型和信息转换模型的基础，试图从尺度的定义，遥感尺度问题所涉及的内容和遥感尺度效应研究常用的技术方法等三个方面论述遥感尺度问题的研究进展，像元尺度上地表参数的定量描述是遥感信息尺度转换的基础。     

我国干旱区生态需水若干问题评述

生态需水是当前水问题研究中的一个热点问题,对于生态环境急剧恶化的我国内陆干旱区,这一研究尤为紧迫.目前生态需水尚无明确统一的定义,研究方法也因人而异.归纳了已有的生态需水的相关概念和干旱区生态需水研究的主要成果、研究方法等.从概念主体角度,区分了生态需水、环境需水、生态环境需水之间的关系,并对     

Scaling the Baltic Sea environment

The Baltic Sea environment has since the early 1970s passed through several phases of spatial objectification in which the ostensibly well-defined semi-enclosed sea has been framed and reframed as a geographical object for intergovernmental environmental politics. Based on a historical analysis of this development, this article suggests that environmental politics critically depend on the delineation of relatively bounded spaces that identify and situate particular environmental concerns as spatial objects for politics. These spaces are not simply determined by ‘nature’ or some environmental-scientific logic, but should rather be seen as temporal outcomes of scale framing processes, processes that are accentuated by contemporary conceptions of the environment (or nature) in terms of multi-scalar ecosystems. This has implications for how an environmental concern is perceived and politically addressed.     

尺度推绎研究中的几点基本问题

尺度推绎作为将一个尺度上的信息推绎到另一个尺度上的过程,具有尺度依赖性、模型非线性和研究的复杂性等特征,其理论基础主要有等级理论、分形理论等,其研究的关键问题表现为尺度选择与信息提取问题、尺度域与特征尺度问题、模型问题等方面。针对相邻尺度推绎和跨尺度推绎两种情况,还介绍了不同情况下尺度推绎研究的基本思路。尺度推绎作为现代地学、生态学等学科研究的重要问题之一,其发展需要多学科的交流和理论与技术的创新。     

Scaling relationships between sizes of nucleation regions and eventual sizes of microearthquakes

We investigate the initial rupture process of microearthquakes to reveal relationships between nucleation region sizes and eventual earthquake sizes. In order to obtain high quality waveform data, we installed a trigger recording system with a sampling frequency of 10 kHz at the base of a deep borehole at the Nojima Fault, Japan. We analyze waveform data of 31 events around the borehole, with seismic moment ranging from 4.2 × 10⁹ Nm to 7.1 × 10¹¹ Nm. We use both a circular crack model with an accelerating rupture velocity (SK model) [Sato, T., Kanamori, H., 1999. Beginning of earthquakes modeled with the Griffith's fracture criterion, Bull. Seism. Soc. Am., 89, 80-93.], which generates a slow initial phase of velocity pulse, and a circular crack model with a constant rupture velocity (SH model) [Sato, T, Hirasawa, T., 1973. Body wave spectra from propagating shear cracks, J. Phys. Earth, 21, 415-431.], which generates a ramp-like velocity pulse. Source parameters of these two models are estimated by waveform inversion of the first half cycle of the observed velocity pulse applying both a grid search and a non-linear least squares method. 14 of 31 events are never reproduced by the SH model with a constant Q operator. But SK model with a constant Q operator provides a size of the pre-existing crack, corresponding to the size of the nucleation regions, and a size of the eventual crack. We recognize that (i) the eventual seismic moment is approximately scaled as the cube of the size of pre-existing cracks, (ii) the eventual seismic moment is scaled as the cube of the size of eventual cracks, and (iii) the size of eventual cracks is roughly proportional to the size of pre-existing cracks. We, thus, conclude that the size of eventual earthquakes is controlled by the size of the nucleation regions.     

Nonlinear Geospatial Frame Transformations in the Presence of Noisy Data

Mathematical Geosciences - This paper presents an extended least squares framework for geospatial frame transformation problems with nonlinear models in the presence of noisy data. The goal is to...     

基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究综述

农田蒸散是农田土壤蒸发和作物蒸腾的总称,基于热红外遥感的农田蒸散估算方法研究是农业遥感领域重要前沿课题之一。经过30多年的发展,基于热红外遥感的遥感蒸散算法逐渐成熟并广泛应用于农业、气象以及水文等多个领域。简要回顾基于热红外遥感地表温度与空气温度温差的经验方法、地表能量平衡的单层和双层模型、基于热红外遥感数据源的彭曼公式以及遥感参数化的Priestley-Taylor模型等多种遥感蒸散模型的基本原理、核心算法以及存在问题等研究。针对这些方法的优缺点,指出了基于热红外遥感的农田蒸散估算方法在农业遥感中尚需解决的关键问题,并提出可能的解决途径。     

Scaling Laws and Experimental Modelling of Contaminant Transport Mechanism through Soils in a Geotechnical Centrifuge

This paper presents the results of a research program conducted on the geotechnical centrifuge to investigate contaminant transport mechanism through the soil mass. The mechanism that governs contaminant transport through soil mass is discussed, the principles of geotechnical centrifuge modelling are outlined, and relevant scaling laws that govern the relationship between a centrifuge model and the prototype, with respect to the problem of contaminant transport, are presented. Modelling of models has been established to validate the experimental results. It has been concluded that the geotechnical centrifuge can be used as an experimental tool to simulate field scale problems.     

地震资料分频处理效果

在地震资料信噪比较低，常规处理效果不理想的情况下可考虑采用分频处理。首先根据频谱分析，确定频带范围，再按反射波在频带内的能量分布，确定分频频带。充分利用各个频带的反射能量，在每个频带内进行分频精细处理，提高分辩率，达到分辩较小断层的目的。     

地下水水质评价方法综述

地下水水质评价是地下水资源评价的重要内容,目前有关地下水水质评价的方法与观点众多,总体上可归纳为模糊综合评价法、灰色系统法、模型法和理论法4类9种评价方法,它们各具特色,也有各自的适用范围和局限性.为使地下水水质评价更加准确和实用,在模型构建上应尽量避免人为因素,充分运用3S技术对地下水实行动态监测,采用集成方法进行计算和评价.