地理空间数据的适宜尺度分析

在地理空间数据应用中,数据尺度的选取多采用经验模型方法.研究发现,数据的适宜尺度与研究区范围、研究对象的特征、数据使用者对结果精度的要求等因素有关.以山东省不同空间精度的土地利用数据为例,作者分析了不同精度下各种类型地块的面积与土地详调面积的偏差、不同精度数据下地块的空间集聚度等现象,发现对于山东省土地利用研究中,1:10万精度的数据是比较适宜的.     

土地利用监测适宜尺度选择方法研究 ——-以塔里木河流域为例

适宜尺度选择是生态学、地理学等学科的重要问题之一。在不同的研究目的下, 尺度选择的方法和标准也随之变化。以塔里木河流域20 世纪50 年代土地利用数据为例, 将面积 作为尺度选择的参数, 统计斑块面积分布直方图, 然后计算9 种比例尺(1:2 000 000, 1:1 000 000, 1:500 000, 1:250 000, 1:100 000, 1:50 000, 1:25 000, 1:10 000 和1:5 000) 下的归一化尺度方差, 最后结合Shannon-Weaver 景观多样性指数、Simpson 多样性指数和分维 数补充归一化尺度方差的结果, 探讨塔里木河流域土地利用的空间分布特征和尺度规律。结果如下: ① 归一化尺度方差值显示塔里木河干流50 年代土地利用监测适宜尺度为1:50 000 比例尺(约20km×20km 网格大小), 除沙地适宜尺度在1:100 000 比例尺外, 有林地、灌木林地和盐碱地的适宜比例尺均在1:50 000 比例尺上; ② Shannon-Weaver 多样性指数、Simpson 多样性指数和分维数结果表明盐碱地的多样性指数的适宜尺度与归一化尺度方差结果相同, 沙地的多样性指数与归一化尺度方差的适宜尺度域相同, 有林地和灌木林地多样性指数最优尺度在1:10 000 比例尺与归一化尺度方差结果不同; ③ 沙地和盐碱地的分维数在1:10 000 比 例尺处有明显的上升, 沙地达到最大值1.35, 而在其他尺度分维数值接近, 有林地和灌木林地则在各个尺度分维数值接近, 且值不超过1.2。     

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。     

空间尺度上推方法的精度评价——以内蒙古锡林郭勒盟土地利用数据为例

不同的空间尺度上推方法会导致不同程度的信息丢失、信息歪曲等后果;但目前少有研究在较长的尺度序列上、对不同尺度上推方法所得成果开展精度分析。本研究首先提出尺度上推方法精度评价的三个准则,即:保持土地类型构成特征、保持土地面积精度、保持土地空间分布格局和斑块形态;继而使用格点中心值、最大面积斑块、最大聚合面积斑块等3种尺度上推方法,配合100 m～50 km土地利用数据开展尺度转化实验;最后基于上述评价准则和尺度上推实验所得的系列输出结果,分析了不同尺度上推方法的精度。研究表明:(1)格点中心值上推方法能更好地保留区域土地类型构成、土地面积精度等特征;(2)锡林郭勒盟地区土地研究的适宜尺度应小于10 km,最大不应超过30 km;(3)在尺度上推过程中,土地斑块的平均面积、形态以及空间分布格局对尺度上推成果精度有着重要影响。     

遥感尺度转换研究进展

造成遥感问题复杂化的重要原因之一就是不同遥感测量方式获取的数据及地面测量数据在尺度上的不一致。在应用不同尺度的遥感数据时,尺度转换显得格外重要。该文阐述了遥感尺度转换所解决的问题,并针对国内外研究现状,分别论述基于像元和基于对象的遥感尺度转换的研究进展,对各种尺度转换方法的转换效果进行分析。最后对遥感尺度转换研究的发展趋势与前景进行展望。     

土地利用类型结构的多尺度转换特征

尺度一直是LUCC到GLP研究所关注的重要问题。以不同比例尺的辽宁省土地利用数据为例,以贵州省土地利用数据进行验证,系统探讨了土地利用类型结构在不同尺度间可能存在的转换特征。结论如下:(1)辽宁省土地利用的分形结构跨1 ∶ 10万、1 ∶ 50万、1 ∶ 100万这3个比例尺客观存在;(2)对不同比例尺的同一区域不同土地利用类型而言,各土地利用类型分维在不同比例尺之间存在的响应关系并不一致,某些土地利用类型的分维随着比例尺由1 ∶ 10万向1 ∶ 50万再向1 ∶ 100万的变小,分维呈现变大趋势,而某些土地利用类型的分维随比例尺的变化并不如此,所以,对于不同的土地利用类型而言存在一定的差别,不可一概而论;(3)不同尺度间的土地利用类型结构只能够在两两连续间隔的两种比例尺土地分维之间建立起关系显著的定量关系模型。所得结论对科学认知土地结构空间配置的多尺度特征以及建立相应尺度转换模型具有积极的参考意义。     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

塔里木河流域土地利用监测适宜尺度选择方法

Optimal scale is one of the important issues in ecology and geography. Based on land-use data of the Tarim River Basin in Xinjiang of China in the 1950s, regarding the area of land use types as the parameter in scale selecting, the histograms of the patches in area are charted. Then, by reinforcing the normalized scale variances (NSV) with 3 landscape indices, the scale characteristics of land use in the Tarim River Basin can be summarized. (1) NSV in the Tarim River up to a maximum at scale of 1:50,000 which is considered appropriate for the Tarim River. (2) Diversity indices of saline land are consistent with NSV’s. Diversity indices and NSV of sandy land showed that the appropriate scale is in the same scale domain. There is a significant difference between diversity indices and NSV of forestland and shrubland. (3) Fractal dimension of sandy land and saline land showed a hierarchical structure at a scale of 1:10,000. Fractal dimension of forestland and shrubland are distributed under the same hierarchical structure in the region. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40571030; No.40730633 Author: Zhao Jin (1980–), Ph.D, specialized in study of scale effect.     

地理尺度问题中不确定性原理的假设探讨

尺度是广泛存在于地学、生态学、气象、遥感等领域中的一个重要概念.尺度研究可以避免 用错误的空间尺度观测问题和对因果关系的曲解.科学有效的尺度选择和尺度转换方法不可 或缺,而尺度转换问题是复杂的,在科学界一直未得到很好的解决.在进一步阐述尺度及尺 度转换概念的基础上,引入理论物理学中的不确定性原理（测不准原理）,以此为依据阐述 不确定因素存在于尺度问题中的必然性,同时提出“尺度态”的概念,并指出其本质就是尺 度转换问题中不确定性的表达,具体表现为不同操作尺度、不同研究结果的概率分布.试图对地理尺度及尺度转换问题在理论上有更进一步的认识.     

地理尺度转换若干问题的初步探讨

大量研究证实,地理学研究对象格局与过程及其时空特征均是尺度依存的,随着研究工作的不断深入,尺度问题越来越展示出其重要性。针对地理学各个分支学科都不同程度存在诸如概念模糊、转换模式不统一、转换效果评价缺乏客观标准等与尺度相关问题,本文对一些有关尺度转换的议题进行了探讨。在评述了尺度及其转换研究的地理学意义后,着重阐述了地理学尺度研究理论框架的内容和对象,提出了地理科学中需要解决的10个关键尺度问题,并给出了初步的解决方案。     

基于半方差函数的复杂场景地物适宜尺度分析

针对通常半方差函数适用简单场景的局限性,提出将复杂场景看成简单场景的组合,通过影像分类处理使复杂场景转变为多个较为"纯净"的简单场景,进而利用半方差函数获取各单一、简单场景中的地物适宜尺度。选择我国具有代表性的黄土高原地区,在高分影像分类的基础上,应用半方差分析方法,获取了本区域建筑、森林、草地、农田等主要土地覆被类型的适宜尺度。结果表明,该研究提出的从复杂场景中提取不同地物要素适宜尺度的方法具有普适性,可为相关的具体应用提供参考借鉴。     

广州市典型地物及果树极化特征

采用ENVISAT.ASAR的APMOde(Alternating Polarisation Mode)数据,对广州市几种典型地物(建筑物、植被、水体)在HH水平极化方式、W垂直极化方式及VH交叉极化方式下的后向散射特征进行研究,分析不同类型地物在不同极化方式下的特点规律;并对实地测得的几种果树(龙眼、黄皮、番石榴)的植被参数及从光学影像上提取的果树信息和雷达图像上果树的后向散射特征进行相关分析,从雷达图像成像原理及物理机制入手总结几种果树后向散射特征的特点及影响其后向散射特征的因素.结果表明,极化雷达遥感对水体、植被的探测具有独特优势,在探测水质信息及植被结构信息上具有较大潜力.     

武汉城市圈典型城镇耕地资源时空演变特征

利用GIS空间分析技术,选择武汉城市圈内的嘉鱼县鱼岳镇为研究区,以2005年和2010年两期土地利用数据为数据源,分析鱼岳镇耕地资源时空变化与数量特征。结果表明,鱼岳镇耕地减少速度较快,耕地连片度明显降低,不同土地利用类型与耕地间的转换差异明显,城镇用地和林地是耕地流失转换的主要方向;而农用地整理和未利用地开发则是耕地增加的主要土地整治方式。研究期间,鱼岳镇耕地流失速度过快,有效后备资源供给不足,耕地供需基本处于一种失衡的状态,应以"开源节流"的理念科学引导耕地资源的可持续利用。     

利用SAR影像区域分割方法提取海洋暗斑特征

在SAR强度影像中,包括海洋溢油在内的许多海洋现象呈现为暗斑。为从诸多暗斑中辨识海洋溢油,需要在SAR影像中提取暗斑的几何和统计分布特征,以此作为进一步分类（辨识）海洋溢油的依据,将基于几何划分技术的区域分割方法应用于SAR影像暗斑特征提取。首先建立高分辨率SAR影像暗斑或然率模型,然后利用最大化期望值和M-H算法实现其几何及统计分布特征参数提取。实验结果表明,该方法不仅可以精准提取暗斑的几何形状,同时还能有效估计其统计分布参数。     

基于小流域尺度的土地石漠化信息遥感提取

为增强石漠化信息提取的客观性,文章提出了基于小流域的图斑确定方法,并以贵州西部为研究区,基于2013-06-16的Landsat遥感影像和DEM（30 m）数据,分析小流域图斑分割在石漠化信息提取中的应用;并以2013-06-16的Landsat遥感影像为基础提取土地利用边界,以其为地理单元提取石漠化信息。在此基础上构建石漠化稳定指数（DSI）,分析不同地理分割单元对石漠化信息提取的影响。结果表明,研究区2种地理单元的中度及以下石漠化面积比率＞80%,而无明显、轻度、中度、重度和强度石漠化提取结果差异分别为66.5%、26.8%、72.4%、75.4%和55.9%,石漠化稳定指数仅0.15,不同地理分割单元对石漠化信息提取有显著影响。基于小流域图斑分割的方法,具有明确的地理意义和良好的稳定性,是石漠化信息提取中理想的分割方法。     

Spatially-Weighted Factor Analysis for Extraction of Source-Oriented Mineralization Feature in 3D Coordinates of Surface Geochemical Signal

Natural Resources Research - This contribution proposes a spatially weighted factor analysis (SWFA) to recognize effectively the underlying mineralization-related feature(s) in geochemical signals....     

基于特征基元的高分辨率遥感影像城市空间信息提取

结合人类视觉机制和计算机尺度空间理论,设计了基于特征基元的高分辨率遥感影像多尺度信息提取技术模式,即先在大尺度上进行粗分割,再进行精细分割,获得特征基元并进行特征表达,通过样本分类和知识推理等实现信息的提取与目标识别。针对城市空间信息的特点,在特征基元提取的基础上,采用马尔可夫随机场纹理分类方法、直方图阈值分割方法、支撑向量机分类方法等完成对城市水体、建筑区、道路和绿化用地的分类提取,构建了一套从高分辨率遥感影像中提取城市空间信息的方法体系。     

中国生态交错带（英文）

生态交错带（Ecotone）是指两个群落或两类生态系统之间的过度带,具有脆弱、敏感和易变等特性。20世纪70年代以来,在典型生态系统研究的基础上,生态交错带逐步成为生态学研究的重点。中国地域广阔,地质、气候、植被等生态类型复杂多变,蕴育了不同类型、不同尺度和不同规模的多种生态交错带,不仅为科学研究奠定了广阔空间,而且对我国经济、社会发展,以及文化多样性保护具有重要支撑作用。本文根据我国大尺度下生态交错带的地理分布及其生态环境特点,构建了以土地利用类型、自然气候特征和农业经济发展＂三位一体＂指标体系,并以此为依据对中国典型生态交错带进行了划分和空间分布范围的界定;在此基础上,分别对北方森林草原交错带、北方农牧交错带、西北荒漠绿洲交错带、西南川滇农林牧交错带和东部海陆交错带的动态变化、基本特征和存在问题进行了研究,对全面认识我国生态交错带自然演变规律,促进区域生态环境保护和优化经济发展具有重要意义。     

基于低空摄影高精度数字高程模型(DEM)的风沙草滩特征及稳定性评价

基于无人机低空摄影测量获取到的高分辨率数字正射影像图/数字高程模型（DOM/DEM）,选取榆林榆阳区岔河则乡附近一片较为典型的风沙草滩为研究区,分别对沙丘地形因子（坡度、地形起伏度、地表粗糙度、剖面曲率）、斑块形状指数及植被覆盖度进行提取并构建稳定性评价体系,然后利用GIS空间分析功能对该区域内的沙丘稳定性进行了评价。结果表明：（1）无人机航测以便捷高效的特点,可生成高精度地形数据并实现小尺度沙丘地形特征提取;（2）在人工飞播固沙和风沙缓慢侵蚀的双重作用下,研究区已体现出较为稳定的风沙草滩区特有地貌环境特征;（3）该区域已经拥有一定程度的抵抗力稳定性,但不具备恢复力稳定性。