生态遥感新锐——轻小型无人机的应用

基于研究对象视角梳理轻小型无人机遥感手段在生态学研究中的应用现状,重点分析了无人机在不同生态对象应用的优势和局限：优势主要在于其能够高灵活性、高分辨率地获取各生态对象的数据,为较大规模的生态研究提供了便利。在农田生态系统应用中主要关注农田信息检测、自动化农作等方面,但在这方面的应用还比较单一,缺乏更深层更全面的系统化应用;在森林草地中主要关注植被结构参数提取、生物量反演等,在数据采集过程中应注意设备的稳定性避免对数据准确性造成影响;城市生态系统主要集中在城市环境监测和测绘方面,同时城市方面飞控政策尚待完善;水生生态系统主要关注水生动植物监测和潮间带观测等,大规模监测也对设备续航和数据标准化处理提出了要求;动物研究应用中主要关注动物迁徙规律、物种分布等方面,在监测过程中需注意不要对动物栖息造成干扰。总的来说,无人机应用局限主要在于其获取的数据处理尚未标准化,飞控政策尚未成熟和硬件续航等方面。在此基础上探讨了未来无人机遥感在生态学研究的应用趋势：随着无人机智能化的软硬件发展和云端生态大数据的建立,无人机数据的获取和处理将更加智慧化,多源的无人机遥感数据将会更好地服务于生态学研究。     

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。     

基于Citespace的无人机遥感研究知识图谱分析

为清晰了解国内外无人机遥感应用研究现状及发展态势,以Web of Science核心期刊为数据源,运用文献计量方法与Citespace可视化分析工具对无人机遥感研究的相关文献进行统计分析。结果表明：无人机遥感相关研究文献呈快速增长趋势,与遥感科学、工程学和影像科学摄影技术三门学科联系最为密切;美国、中国、西班牙等国家发文量较多,具备较强研究力量;中国科学院发文量最多,而西班牙最高科研理事会h指数最高,均有较大影响力;澳大利亚学者Lucieer A和西班牙学者Zarco-Tejada PJ的h指数较高,为该领域的代表性学者;无人机遥感技术包含多个研究方向,其中研究热点包括无人机遥感在农业科学和生态学等领域的应用研究、遥感影像分类方法的研究、摄影技术和计算机视觉技术的研究等三方面。     

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。     

地理学研究与无人机应用相互借力发展——“地理科学进展与无人机应用”专辑序言

无人机是高新技术领域技术含量高、多学科融合度密集、技术更新换代迅速和应用普及度高的典型代表.当代地理学的发展借助无人机的应用得到很大拓展,在自然地理过程的空间视角拓展与全景动态展现、高清对地遥感数据应用、农林植保辅助作业、旅游资源利用与开发,以及低空空域资源开发与低空航路网规划等方面显得尤为突出.     

空间玻尔兹曼熵的研究进展与应用

区域性、综合性、复杂性是新时代地理学的三大特征,其中复杂性研究是地理学飞跃的新路径。熵作为系统复杂性的核心指标,其研究、推广和应用对新时代的地理学有着重要意义。近年来地理学中熵的研究热点为玻尔兹曼熵（玻熵）。玻熵的概念最早提出于1872年,是著名的热力学第二定律的核心,但玻熵在地学的应用长期停滞在探讨层面。其瓶颈在于缺乏针对空间数据计算玻熵的模型和方法,但该瓶颈在近5年得以突破。本文从玻熵的热力学概念与地理学推广难题、空间数据的玻熵计算模型、计算方法、实际应用4个方面进行及时且系统地综述。主要结论有：① 目前的研究热点集中在空间栅格数据的玻熵,已研发出针对定性和定量型栅格数据的计算模型;② 算法百家齐放,已呈现出基于边缘总长度、基于Wasserstein距离、基于多尺度层次的三大类算法;③ 已形成景观生态学和遥感图像处理两类应用;④ 未来研究需重视针对更多类型的空间数据的算法、使用玻熵替代香农熵验证先前研究中的结论、拓展玻熵应用等。     

基于多类型无人机数据的红树林遥感分类对比

使用固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机获取广东珠海淇澳岛红树林保护区多类型无人机遥感影像,使用基于面向对象分类的K-最近邻与随机森林分类器对研究区影像进行红树林树种精细分类和对比分析,并探讨了不同类型无人机平台在红树林资源调查应用中的优缺点。结果表明：1）固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机数据使用K-最近邻法的分类精度分别为：73.8%、72.8%和79.7%;使用随机森林法的分类精度分别为：81.1%、84.8%和89.3%。3种平台类型的无人机数据均适用于红树林精细分类研究,对于无人机红树林遥感数据,随机森林的分类方法优于K-最近邻方法。2）以拍摄面积与用时之比估算采集效率,固定翼无人机、消费级旋翼无人机和专业级旋翼无人机分别为0.036、0.013和0.003 km2/min。固定翼无人机的采集效率具有明显优势。3）固定翼无人机适合大范围红树林数据采集,要求较高;消费级旋翼无人机适于获取小范围精细数据,成本低且易学易用;专业级旋翼无人机适合搭载质量稍大的如成像光谱仪、LiDAR等专业传感器获取多源数据。最后给出了无人机在红树林遥感研究中的注意事项和建议。     

无人机组网遥感数据体系建设评介

无人机组网遥感数据是指在无人机组网条件下获取的遥感观测数据。随着无人机组网系统的复杂化,获取的遥感数据呈几何量级增长,迫切需要一种与无人机组网技术相匹配的标准化无人机组网遥感数据管理体系。遗憾的是,迄今为止,国内外还没有完善的无人机组网遥感数据体系,也没有相关文献系统地介绍无人机组网遥感数据体系的发展历程。论文依次对无人机组网遥感数据的发展历史、数据特点、数据界定和分类标准、获取和处理流程、不同场景下的应用进行了系统的梳理,指出了无人机组网遥感数据体系未来的研究方向。研究成果是无人机组网遥感数据体系研究的一次探索,将为无人机组网条件下相关行业标准的制定提供参考依据,也为无人机组网遥感数据的深层次应用提供借鉴。     

面向无人机应用的低空空域资源研究探讨

相对于无人机技术及其应用的快速发展,承载无人机作业的低空空域资源的相关研究却相对滞后。本文从地理学的视角,对面向无人机应用的低空空域资源研究的相关关键问题进行了阐述。首先,从理论层面对低空空域的自然属性、社会属性和经济属性进行了界定,在国家自然资源开发利用体系中应加大关注;其次,分析了低空空域资源无人机应用的现状,对制约面向无人机应用的低空空域资源自然、社会两大方面的限制因素进行了归类分析,指出地理学的介入将加快其开发利用进程;最后,构建了由3大类9小类指标构成的低空空域资源量测度指标,提出了“资源非冲突、安全保障、效益优先、兼顾公平”的低空空域资源量测度4大基本原则,并由此形成了以国土范围（S）、真高（H）和时间（t）为基本三要素的低空空域资源量测度方法理论模型框架。从地理学的角度对低空空域资源研究进行的探索和思考,将在一定程度上促进地理学和航空学的交叉融合。     

《中国地理科学》(英文版)征稿简则

ＣｈｉｎｅｓｅＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ《中国地理科学》(英文版 )是地理学综合性英文学术刊物 ,1991年创刊 (季刊 ) ,由中国科学院主管 ,中国科学院长春地理研究所主办 ,科学出版社出版 ,国内外公开发行。本刊主要刊登自然地理及其分支学科 (景观生态学、环境地理学、水文地理学、地貌学、土壤地理学、生物地理学等 )、人文地理学及其分支学科 (经济地理学、人文地理学、城市地理学、社会地理学、历史地理学、文化地理学等 )、地图学、遥感及其地理信息系统等方面的论文、研究报道、综述、书评等。稿件具体要求如下 :1.文…     

笔谈:地球信息科学研究的进展--祝贺陈述彭院士八十华诞

编者按:陈述彭院士是我国地理学界著名的科学家,他长期致力于地理学、地图学、地球信息科学的研究,是我国遥感应用科学的奠基人,地球信息科学研究的开拓者.在陈述彭院士的大力倡导和积极组织下,我国地理科学工作者圆满完成了国家地图集编撰、遥感技术应用、地理信息系统开发等许多国家重大科研项目;建立了遥感应用研究所、地理信息系统国家实验室等一批重点科研机构;培养和造就了数以百计的青年科学家.值此陈述彭院士80寿辰之际,本刊发表这一组笔谈,回顾陈述彭院士在推动我国地理学、地图学、遥感应用、地理信息系统等学科发展中的卓越贡献,以表达我们对他的敬意.     

生态地理学概念界定及其经典案例分析

对生态地理学的概念进行了详细讨论和辨析,并将它与相近学科如生物地理学、生态地理区划、宏生态学等进行了比较分析,界定了生态地理学的概念。研究认为：生态地理学是生态学和地理学的交叉学科,是研究生态系统各组分关系和生态过程的地理空间分布格局或/和时间演变规律及其与地理环境耦合机制的学科。生态地理学的目的是揭示不同环境梯度下或不同时间尺度上生态系统各组分关系和生态过程的普适性规律及其成因。同时,结合国内外野外实验平台介绍,在全球变化等研究领域列举了经典案例进行分析：① 全球不同气候带森林凋落物分解和碳汇功能的研究;② 中国不同陆地生态系统碳通量和碳汇功能研究;③ 中国东北样带和南北样带陆地生态系统的脆弱性与适应性研究;④ 中国北方草地样带尺度的生态系统生态学研究。主要目的是在辨析生态地理学概念的基础上指出未来发展方向,推动生态地理学的发展。     

土壤星地传感技术现状与发展趋势

土壤作为自然地理学的重要研究对象之一,是联系大气、水、生物等其它地理要素的重要枢纽,其信息的快速准确获取研究对现代地理学的发展具有重要意义。本文重点介绍卫星、航空、无人机和地面不同平台搭载的不同类型传感器的探测原理;总结国内外基于星地传感技术的土壤信息快速获取方法及其在土壤属性预测和制图中的应用;阐述现代土壤信息获取在土壤地理学中的应用情况;展望当前土壤星地传感器技术的发展趋势。     

景观与景观生态学的综合研究

景观具有“风景”,“自然综合体”,“异质性镶嵌体”等多种含义,是风景美学,地理学和生态学等学科的研究对象,并成为现代景观生态学的重要学科基础,以景观为研究对象的景观生态学,以其多学科基础而获得了加大的生命力,但同时也使景观生态学面临强烈的分化危机,景观生态学的整合是未来景观生态学的唯一出路,实现整合的根本途径是景观生态学综合研究的发展和应用,景观生态学的综合研究包括景观的复杂性,全球环境问题,遥感和GIS技术以及文化等与景观生态学的综合研究,笔者以绿洲景观为例,对绿洲景观的综合研究进行了讨论。     

地理信息产业五大重点领域发展将提速

<正>国务院办公厅近日发布《关于促进地理信息产业发展的意见》,提出推动地理信息产业五大重点领域快速发展。具体包括:提升遥感数据获取和处理能力;振兴地理信息装备制造;提高地理信息软件研发、产业化水平;发展地理信息与导航定位融合服务;促进地理信息深层次应用。提升遥感数据获取和处理能力发展测绘应用卫星、高中空航摄飞机、低空无人机、地面遥感等遥感系统,加快建设航空航天对地观测数据获取设施,形成光学、雷达、激光等遥感数据获取体系,显著提     

北京大学生物地理学与生态学的发展与成就

北京大学的生物地理学研究始于1953年成立的植物地理小组,1991年拓展为景观生态学教研室,21世纪初发展为生态学系。半个多世纪以来,依托地理学系（现城市与环境学院）,北京大学生物地理学与生态学研究团队极大地推动了植被结构、功能和动态研究,在干旱半干旱区、高山林线等关键地区的植物地理学研究方面取得了开创性的成果,在此基础上有力地推动了以景观生态学和城市生态学为代表的宏观生态学研究。近年来,围绕全球变化和生物多样性等全球关注的热点问题,北京大学生物地理学与生态学研究团队在气候变化及生态响应、碳循环、生物多样性、植物化学计量学等前沿方向开展了开创性的工作,并服务于气候变化的适应对策、生物多样性保护等国家战略。目前,北京大学生物地理学与生态学研究在软硬件建设方面都取得了长足的进步,建设了塞罕坝生态站等观测设施和全国树木生长、森林施肥实验、高山林线监测等平台,形成并延续了国家自然科学基金委“中国陆地植被的格局与功能”创新研究团队。未来将加强不同尺度生态学研究方法的整合,同时围绕区域生态退化开展生态修复的支撑研究。     

恐惧景观及其在旅游地理学中的应用综述

恐惧景观作为一种具有特殊意义的景观,存在于自然界和人类社会。恐惧景观在生物系统中有巨大的生态效应,同样在人-地系统中深刻影响物质景观和集体记忆等各个方面。景观知觉、景观态度以及景观与人类的互动影响是当代地理学研究的重要主题,但对恐惧景观的研究仍然较为薄弱。文章对恐惧景观的概念和研究内容进行系统梳理,并探讨其在旅游地理学中的应用。主要结论包括：1）恐惧景观在生态学研究中已经形成恐惧生态学,相比而言,其他学科领域尚处于探索阶段。2）生态学对恐惧景观的定义和研究内容是动物的捕食风险感知,在其他相关研究学科上则主要从人与地方/空间之间的恐惧景观的呈现形式和景观感知进行研究。3）从恐惧景观、游客及情感三者的关联看,可以发现恐惧景观在旅游地理学的应用主要集中于情感地理、黑色旅游和情感特性3个方面。最后,提出未来可以跨学科多角度、情感心理及以黑色旅游为切入点对恐惧景观进行探索,深化旅游地理学领域的研究内容。     

定量遥感尺度转换方法研究进展

首先对遥感科学和气象学、水文学、生态学、地理学和的尺度概念及其转换方法进行了区分。其次对遥感数据空间尺度转换方法的国内外研究进展情况进行了系统梳理,重点比对了目前空间尺度转换常用6种转换方法：统计转换法、分类转换法、数据融合转换方法、分形分析法、基于局域动态模型的转换方法和基于物理意义尺度转换方法及其各自所属方法的优点和缺点。再次以遥感时间尺度转换应用最为广泛的地表蒸散发和农业旱情监测等2个领域为例,对遥感时间尺度转换方法进行了总结。最后预测了今后定量遥感尺度转换研究可能的研究重点,以期为今后更好地开展尺度效应和尺度转换研究工作提供参考。     

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。     

我国综合自然地理学未来发展研讨会在北京召开

2011 年8 月4－5 日,我国综合自然地理学未来发展研讨会在北京中国科学院地理科学与资源研究所召开。来自中国地理学会、国家自然科学基金委员会、中国科学院地理科学与资源研究所、中国科学院生态环境研究中心、中国科学院遥感应用研究所、中国科学院对地观测与数字地球研究中心、北京大学、北京师范大学、首都师范大学等京区单位的20 多位专家、学者应邀出席了会议。