利用无人机影像进行山区土地利用信息动态监测

彭州地处成都平原与龙门山的过渡地带,土地利用状况具有强度高、类型多、复杂度大的特点,土地类型变化非常快。同时,"5·12"汶川大地震严重破坏了该区域的生态环境,这场大灾难导致了地震灾区土地利用在类型和结构上都发生了巨大变化。因此,如何快速的获取最新的土地利用信息对于灾后重建及政府决策具有重要意义。利用无人机高空间分辨率影像作为数据源,首先引入SIFT算法完成了无人机影像的自动拼接,然后采用面向对象的分析技术获取了两期无人机影像的土地利用类型,着重研究了影像最优分割尺度的获取,最后建立了土地利用动态监测系统获取了两期土地利用信息的变化量,提出了一种适用于四川盆地多云雾山地区域土地信息动态监测方法。通过对实验区两期影像的分析研究,快速获取了各类型地类的变化量,并对变化原因进行了分析。研究结果表明:利用无人机影像进行土地利用动态监测能克服多云雾山地区域卫星影像难以实时获取问题,能快速、高效的获得土地变更信息。     

城镇化区域无人机低空航路网迭代构建的理论体系与技术路径

由于低空环境复杂,当前以无人机为应用主体的低空空域资源开发安全性和利用效率较低。而随着无人机数量的迅猛发展和商业化应用的快速扩张,旺盛的飞行需求与有限的飞行空间在低空的矛盾日益突出,如何安全、高效地管理无人机低空活动成为突出问题。目前各国都在探索解决途径,其中无人机低空航路是一种由中国科学院率先提出并得到业界和中国民用航空局认可的无人机低空交通和低空资源高效利用的综合解决方案。然而,这一概念还处在探索阶段,如何构建还不太明晰,尤其是对于地表环境复杂和高动态变化的城镇化区域,如何快速获取高精度的地理信息以满足无人机安全、高效飞行也是一大难题。鉴于遥感技术在航路的敏感信息提取与深化处理方面呈现出良好的应用前景,本文提出一种基于遥感和地理信息技术的城镇化区域低空公共航路网的高效迭代构建方法,并从理论支撑和已有研究基础论证了该方法的可行性。该研究技术路径主要包括基于地面路网生成具有多高度层的I级航路网,以充分利用地面交通设施;利用航路正约束地理要素生成II级航路网,如沿路的城市绿地和水域;规避负约束地理要素构建III级航路网,主要包括建筑物、通信盲区和电力线（杆）等;最后,通过仿真飞行和实际飞行测试分别生成IV、V级航路网,通过实际量测对比分析来检验无人机飞行的环境地图,保证飞行的安全性。以上方法基于遥感、地理信息、航空、交通等交叉学科解决无人机低空运行难题,为构建无人机低空航路网提供了一种新思路。更进一步讲,本文在低空领域运用地理学方法构建无人机航路网,是继无人机遥感应用之后无人机在地理学应用的又一大突破,同时也拓展了地理学的研究范畴,必将推动地理科学发展。     

无人机低空摄影测量在城市测绘保障中的应用前景探究

低空摄影测量作为一种高效测量方式,主要通过无人机和GPS定位系统以及GIS地理信息系统形成技术融合来实现。低空摄影测量技术具有非常高的精确度和测量效率,能够在城市测绘上起到促进作用,本文结合无人机应用情况和测量特点进行分析,并对该测量技术在城市测绘保障中的应用展开深入探讨。     

无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害应急调查中的应用

无人机倾斜摄影测量技术具有响应快、耗时短、成图快和精度高的优势,以倾斜航空影像数据为基础结合Smart3D Capture软件平台可快速地获取灾害区域的实景三维模型,为进一步评估受灾情况及安置点的选择等提供第一手信息。实践表明:无人机倾斜摄影测量技术与实景三维模型相结合,可以较精确地估算受灾面积以及预测滑坡和泥石流产生的土石方量,在地质灾害应急调查中具有良好的应用效果。     

无人机遥感在红树林资源调查中的应用

低空无人机（UAV,Unmanned Aerial Vehicles）遥感系统具有数据采集灵活、低成本且可快速获取超高分辨率影像的特色,是传统航空遥感和卫星遥感的重要补充。以广东省和广西壮族自治区交界处的英罗港港湾两侧为研究区域,将无人机遥感系统用于红树林资源的遥感调查,通过无人机航拍获取高分辨率影像,并且使用拼接的影像和目视解译方法提取红树林空间分布信息,进一步选择典型研究样地,采用面向对象的最近邻分类方法对红树林树种类型进行分类研究,并对比综述了无人机遥感和常规航空航天遥感技术对红树林资源调查监测的优缺点,无人机遥感系统非常适用于红树林资源调查。通过2 h 30 min的3架次无人机航飞工作,获取了研究区域25.29 km²的无人机影像,基于无人机影像和面向对象遥感分类方法提取的红树林空间分布信息精度超过了90%。未来无人机遥感系统将可成为调查和监测红树林资源的重要技术手段,可为相关管理部门对红树林资源的保护、管理、开发等方面的工作提供基础信息和技术支持。     

基于GIS的5.12地震北川县灾害区划研究

5.12汶川特大地震给北川县造成重大灾害损失。根据自然灾害系统理论,从孕灾环境、致灾因子、承灾体和灾情4个方面分别选取相关评价指标,通过GIS空间分析得到了北川县5.12地震灾害敏感度、风险度、脆弱度和灾度分布图,采用1.5 km×1.8 km网格为灾害区划基本单元,在MAPGIS软件中进行叠加分析,根据拟定的区划原则,采用基于空间邻域关系的区域合并方法对北川县地震次生灾害区域分异进行分析并进行灾害程度区划,得到4个灾害类型区:1个极重灾区、4个较重灾区、2个重灾区和2个一般灾区。为北川县的灾后重建规划提供科学依据,为加快北川县灾后重建和县域经济可持续发展服务。     

基于低空摄影测量影像的特征点提取算子比较研究

影像匹配是低空遥感数据处理的核心步骤,而特征提取是影像匹配的基础。该文从兴趣算子的角度分析了摄影测量中几种主流特征点提取算法:Moravec算子、Forstner算子、SUSAN算子、Harris和SIFT算子,以角点类型较多的普通几何图形、卫星遥感影像和动力三角翼拍摄的低空遥感影像为数据,通过实验得到各算法的速度、精度、局限性和适应性。针对低空摄影测量影像,以重复率为指标定量比较和分析了各算法在抗噪、抗对比对变化、抗光照变化和抗旋转变化等方面的性能。实验结果表明,针对灰度信息丰富的低空遥感影像,SIFT算子具备尺度不变性,抗噪性最好,Harris算子提取速度最快,Forstner算子精度最高。实验结论为低空摄影测量影像处理提供了一种可行性方法。     

三维激光扫描技术在滑坡监测中的应用研究

我国是地质灾害多发区,其中滑坡灾害每年会造成上百人伤亡及数十亿元的经济损失。将地面三维激光扫描技术应用在滑坡变形监测中,能快速准确地进行测量,这对滑坡预警、灾后重建有着重大意义。本文介绍了国内外滑坡灾害监测的研究现状及其发展,提出了将地面三维扫描技术用于监测地表形变产生的滑坡灾害的方法。阐述监测工作原理、变形分析方法,探讨了此方法中点云数据处理的过程,并对比了目前常用的几种滑坡监测方法。     

面向重建规划的灾后资源环境承载能力应急评价范式

从国家重建规划对资源环境承载能力应急评价的应用需求出发,解析重大灾害事件发生后承载能力应急评价难点,初步构建在灾后资源赋存、环境容量、生态安全以及灾害风险多重约束下,资源环境承载能力应急评价的基本范式与技术流程,并提出未来灾后承载能力评价及研究重点。研究表明：针对评价周期短、涉及内容广、决策风险高、不确定性强、数据基础不足等特点与难点,需从地域功能预估与指标体系、单项要素评价与技术准则、综合集成评价与重建分区、人口容量测算与重建模式4个方面实施灾后应急评价。未来,建议从灾后资源环境承载能力评价关键阈值与参数研究,应急评价辅助支撑体系与规划衔接技术研究,灾后承载能力演化特征与弹性机理研究,青藏高原边缘地带及近邻山区等灾害高风险区的重点研究与超前应对,以及灾后应急评价及重建规划的工作协调与应用推广等方面,进一步深化灾后资源环境承载能力研究,提升未来应急评价快速化、规范化、精准化水平,为增强国家和地方政府灾后系统应对能力提供借鉴。     

无人机航空摄影测量在农村土地确权中的应用

无人机航空摄影测量技术应用十分广泛,近年来随着农村土地承包经营权工作的全面开展,利用无人机航测技术快速获取区域内的正射影像,内外业以此影像作为确权工作的原始影像数据源,数据的现势性,准确性在快速高效的作业平台上得以充分展现,对农村土地确权工作的快速推进起到了积极的作用。本文首先对无人机航空摄影测量技术进行了介绍,然后对其在农村土地确权中的应用进行了详细探究。     

轻小型无人机遥感及其行业应用进展

无人机是低空领域准确、灵活、高效获取多种类型高分辨率遥感数据的重要载体,无人机遥感技术在行业应用创新和管理部门科学决策之间构筑起信息沟通的关键桥梁。随着科技的进步、大数据时代的来临,无人机遥感系统的硬件设备、信息提取方法都取得了飞速的发展;同时其在国民经济主要行业领域的应用也面临着前所未有的机遇和挑战。论文首先介绍了无人机遥感系统的硬件研发进展,并指出轻小型、高精度、标准化与集成化是未来无人机遥感系统发展的总体趋势。其次,详细介绍了目前轻小型无人机遥感应用在农业、林草业、电力、测绘、大气探测和地质灾害等行业的应用现状,指出实现无人机多源遥感数据获取、融合、分析和提取的综合平台是未来轻小型无人机在民用领域行业应用创新的关键所在。最后,针对载荷与飞行平台的一体化集成应用、无人机组网作业、海量数据管理和信息自动化提取等发展趋势提出了几点思考。轻小型无人机遥感在国民经济各行业应用的普及化和标准化,将有助于国家和区域社会经济的健康发展。     

灾害链灾情累积放大研究方法进展

近年来全球范围内频发的重大自然灾害事件,表明一种灾害引发一系列次生灾害的灾害链现象使得灾情通过累积放大效应而大大超过单一灾种灾情,深入研究灾害链灾情累积放大过程是有效防范巨灾风险的前提.首先,本文梳理了国内外研究中不同视角下对灾害链现象的理解,认为灾害链一般性概念中应当包含孕灾环境、致灾因子链、承灾体以及它们在时间和空间上复杂相互作用关系,只有从地理学的综合性角度出发,才能正确而完整的理解灾害链过程灾情累积放大机制.其次,按研究思路的差异,综述了当前研究灾害链灾情累积放大过程的5 类方法,包括经验地学统计方法、概率模型、复杂网络模型、灾害模拟以及多学科理论方法.从描述灾害链要素在时间和空间上复合作用的角度出发,分别讨论了它们在刻画灾害链灾情放大过程中的优势与不足.选取了影响较大、灾害引发关系典型的地震灾害链与台风灾害链,从灾种维度综述上述几种方法在实际应用中的概况及进展.最后,提出综合多种方法发展与完善灾害链灾情累积放大效应过程的动态模拟是灾害链的研究趋势,其中关键在于模拟灾害链系统各要素的时间与空间上的耦合,研究思路从“静态—描述—解释”向“动态—过程—模拟”的转变是理解灾害链、灾害系统复杂性的重要途径.     

基于无人机航空摄影技术的厦门滩涂养殖调查

近年来随着实时化测绘的需求增加,无人机航空摄影发展迅速.无人机航摄具有运行成本低、执行任务灵活性高等优点,是遥感数据获取的重要手段.本研究论述了利用无人机对厦门市翔安区滩涂进行航空摄影制作1∶2 000正射影像的方法,其成果用于滩涂养殖信息调查.     

城市灾害社会脆弱性研究热点问题评述与展望

对城市灾害社会脆弱性研究的热点问题及趋向进行了深入的梳理和总结。研究发现,现阶段社会脆弱性研究已经成为城市灾害脆弱性的重要研究范式,但学者们在城市灾害社会脆弱性综合维度的界定、脆弱性评估方法构建、社会脆弱性与灾害种类相关性判读以及研究尺度选取等方面存在明显的争议。对这些争议进行了深入探讨,并对未来城市灾害社会脆弱性研究进行了展望,以期为中国城市防灾减灾工作提供科学参考。     

基于体验性的“海洋灾害”旅游开发初探

在丰富的可供开发的海洋旅游资源中,由于一些"海洋灾害"能够满足旅游者求异、探险等多方面的旅游需求,能够给旅游者带来"壮美"旅游体验,使其实现自我超越,因而促成了新的海洋旅游产品——"海洋灾害"旅游。其实质是通过恰当的旅游形式对可用作旅游资源的海洋灾害进行的旅游活动,这些旅游资源不仅包括海洋灾害本身(如台风、海啸等)、以海洋灾害为旅游内容建设的主题公园等,还包括因海洋灾害给人类带来的灾难或引致事故产生的遗址、纪念地等。该文基于旅游体验理论确定了"海洋灾害"旅游开发的可行性,并针对海洋灾害的特点分析现阶段与之相适应的旅游体验开发方式,即旅游景观吸引系统的博物馆化和主题公园建设,并提出旅游消费者心理需求、安全保障系统、科学技术手段、宣传促销等是对海洋灾害进行旅游开发的关键要素。     

热带气旋降水模拟研究进展

中国是遭受热带气旋灾害最为严重的国家之一,准确的降水模拟对于开展热带气旋灾害风险评估有重要意义。本文从热带气旋灾害风险评估的视角,将降水模拟分为基于极值理论的降水极值模拟、基于站点的降水时空模拟和基于热带气旋路径的降水事件模拟3大类;根据风险评估对降水模拟的需求,从模型构建、发展及其特点等方面对3类模型进行分析评述;进而提出面向风险评估的热带气旋降水模拟,应兼顾降水模拟的一般性和热带气旋暴雨模拟的特殊性,平衡处理降水模拟结果的准确性、统计量的可靠性和计算量问题。以极值理论对降水极值模拟为基础,充分发挥降水时空模拟在处理长时间降水序列中的优势,并加强热带气旋降水的理论研究,进一步完善热带气旋降水事件的模拟模型。     

中国灾害风险与贫困互相关效应的理论分析与实证研究

在全球自然灾害频发和贫困长期且不均衡展布的背景下,灾害风险与贫困的联结成为学术界和利益相关者关注的焦点。基于自然灾害风险管理和社会-生态韧性评估的基本原理,系统论述了灾害致贫和贫困致险的作用机理与驱动路径,这种互相关效应称为灾害风险-贫困的“羁绊”;基于中国31个省（自治区、市）2010—2019年的面板数据,运用计量经济学回归分析方法,以证实减轻灾害风险和扶贫脱贫在省域尺度上存在双向加持的作用。结果表明：（1） 较高的致灾因子危险性、承灾体暴露性和脆弱性及复杂的灾害风险情景引发了人员伤亡、资产破坏和经济损失等多重负面影响,最终导致和加剧了经济、机会、能力和文化的多维度贫困;贫困群体农业生计和家庭资产的高暴露性和低韧性放大和累积了灾害风险。（2） 中国在脱贫攻坚和全面建设小康社会的进程中,减灾扶贫和脱贫降险的循环效应显著,籍此带来了乡村振兴、治理现代化等战略的属性加持。（3） 贫困致险的机制较为隐性且主要显现于广布型灾害风险情景,对其无视或轻视可能带来投资减灾失效、学科范式陷阱和不可持续发展等诸多后果。研究结果可为中国的减灾和扶贫协同发展提供理论依据和现实证据,并为贯彻落实经济、政治、文化、社会和生态文明建设“五位一体”战略,实现“双碳”目标和应对全球气候变化提供智力支撑。     

我国自然灾害研究进展与减灾思路调整

我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一。为了减轻自然灾害影响和损失,政府、科学家和人民群众进行了大量的减灾研究和实践,在致灾因子、灾害监测预报、灾害评估、自然灾害的社会经济影响、防灾减灾综合化等研究和实践方面均取得了很大进展,减灾思路逐渐从以致灾因子研究和工程预防措施为主调整为全面降低灾害系统脆弱性方面。     

南疆近60年来风灾天气及灾度时空变化特征

利用新疆南疆各地州1949～2008年间发生的大风天气所造成的死亡人口、受灾农田面积、经济损失和死亡牲畜资料,评估南疆风灾的灾度及其时空变化特征进行深入分析。分析得出:(1)阿克苏、喀什和巴州重大风灾天气发生次数多,强度大,是风灾防范和灾后救助的重点地区;和田和克州重大风灾天气发生次数少,强度弱,是风灾防范和灾后救助的次重点地区;在4～5月份重大风灾天气发生次数多,持续时间长,而且4～5月份是作物播种和出苗期,大风容易成灾,为此4～5月份是风灾防范和灾后救助的重点季节。(2)重大风灾天气发生次数由20世纪50年代至90年代逐年增长,自21世纪开始略有减少;重大风灾天气在巴州发生次数最多,在60a间为84次,其次喀什75次,阿克苏67次,和田和克州较少。(3)风灾经济损失随着工农业生产总值的增长而增加,而且增长速度比经济增长速度快,建议增加防治风灾投入,改善生态环境,加快退耕还林还草进程,建立减灾系统,加强风灾防治。     

新亚欧大陆桥新疆沿线的孕灾环境及成灾过程分析

以新亚欧大陆桥新疆段为研究对象,从区域地质地貌条件、生态环境等方面详尽阐述了新亚欧大陆桥新疆段的孕灾环境及其在灾害形成过程中对致灾因子的放大作用和成灾过程中各种变异的强化作用。结合2年来野外实地考察资料,系统性分析了新亚欧大陆桥新疆段环境灾害的致灾过程、受灾过程和成灾方式,揭示了区域各类环境灾害间的促进、诱发、转化等相互关系。