地表过程研究进展与趋势

地表过程复杂多样、涉及广泛。针对当前地表过程研究现状,从地球系统科学和全球变化的视角讨论了与地表过程相关的一些概念及研究内涵。在分析单要素地表过程和多要素地表过程的基础上,从研究内容的综合性、多国合作的国际性、针对区域突出问题的区域性、以过程变化为核心的动态性及研究方法的多样性等方面论述了地表过程研究的特点,总结性地给出了国内外研究的总体趋势。在上述分析基础上,进一步从国际科学发展趋势、国家需要和信息、技术等方面分析了中国地表过程研究所面临的机遇;从多学科交叉、自然与人文过程的定量与有机耦合等方面讨论了地表过程研究所面临的挑战。     

全国农村人均住房面积的空间自相关分析

利用2006年全国各省农村居民人均住房面积统计数据,基于空间自相关方法从空间尺度分析其空间分布特征。首先建立空间邻近网络和邻接矩阵,通过Moran′I自相关指数分析空间关联性,为确定农村人均住房面积的分布存在空间相关性而非随机性,采用蒙特卡罗方法进行多次模拟证明,并利用2011年统计数据进行实际验证。实验分析,2006与2011年农村人均住房面积Moran′I指数分别为0．5566和0．5983,表明空间聚集特点明显,基本可以分为东部发达地区、中部和西部三种聚类,并且两年之间聚集现象有显著变化。     

1992-2010年基于DMSP-OLS图像的环渤海城市群空间格局变化分析

从DMSP-OLS数据提取城市区域的经验阈值法存在固有的缺陷,经验阈值对不同的空间区域不具备通用性,不适用的经验阈值,将导致城区面积提取具有较大误差,可采用统计数据对经验阈值进行修正以降低误差。本文在大时空尺度条件下以少量样本城市的统计数据对经验阈值方法进行了修正;另采用Elvidge二次多项式模型对DMSP-OLS时间序列数据进行了校正。在此基础上选取总斑块数量、景观总面积、平均斑块大小、最大斑块面积比、斑块密度、景观形状指数、总边界长度、平均边界密度和斑块平均回旋半径共9个景观生态学指标,采用FRAGSTATS 3.3软件计算分析了1992-2010年环渤海区域城市发展的空间格局变化特征。结果表明:1992-2010年间,环渤海区域城市化进程持续较快发展,城市建成区总面积增加了2.14倍,平均城市建成区面积增加了76%,提取到的城市斑块平均回旋半径增加了约26.5%,并且城市景观斑块的复杂度明显上升,可检测到的城镇总个数增加了82%。但是,每100km2内孤立的城市景观斑块数却降低了约76%;大城市持续扩张的相对速度慢于中小城市,城市区域边界密度和整体城市分布景观格局破碎度逐渐降低,核心城市与周围卫星城市的景观斑块的联通性逐步增加。     

北纬地区温度和卫星监测的植被活动节律变化的比较分析(英文)

Plant growth at northern latitudes is highly responsive to the climatic changes that have occurred over recent decades. However, the sensitivity of the phasing of the seasonal cycle of terrestrial ecosystems to a changing environment remains less widely understood. We present an investigation and comparative study of large-scale changes in seasonal cy-cling of both land surface temperature and plant growth. Our results have shown trends in-dicating a marked increased towards overall plant productivity by ~3% from 1982 to 2005, reduced trends in seasonal variation at low-mid latitudes by ~2%, increased trends in sea-sonal variations at mid-high latitudes by ~7%, and an earlier phase in northern terrestrial ecosystems (~1.1 days) in parallel with changes in the phasing of surface temperatures at northern latitudes over the 24 years in this study. These shifts in annual cycles of terrestrial vegetation appear to have a distinct geographical zonality and are dependent upon latitudinal changes in climatic variables. More conspicuous changes in overall vegetation productivity and the seasonal phase of ecosystems have been observed in Eurasia compared to North America, largely because of a more rapid rise in temperature. Our results state that changing climate boosts plant growth at northern latitudes, but also alters the phase and seasonal variations of the annual cycle of terrestrial ecosystems.     

GPU加速的多边形叠加分析

叠加分析是地理信息系统最重要的分析功能之一,对多边形图层进行叠加分析要花费大量时间。为此,将GPU用于多边形叠加分析过程中的MBR过滤及多边形剪裁两个阶段。对MBR过滤阶段,提出了基于GPU的通过直方图及并行前置和实现的MBR过滤算法。对多边形剪裁阶段,通过改进Weiler-Atherton算法,使用新的焦点插入方法和简化的出入点标记算法,并结合并行前置和算法,提出了基于GPU的多边形剪裁算法。对实现过程中可能出现的负载不均衡情况,给出了基于动态规划的负载均衡方法。通过对这些算法的应用,实现对过滤阶段及精炼阶段的加速。实验结果表明,基于GPU的MBR过滤方法相对CPU实现的加速比为3.8,而基于GPU的多边形剪裁的速度比CPU实现快3.4倍。整体上,与CPU实现相比,GPU加速的多边形叠加提供了3倍以上的加速比。     

MySQL集群与MPI的并行空间分析系统设计与实验

 GIS应用正面对空间数据规模日益增加和空间分析算法复杂度逐渐提高的挑战,本文提出一种基于MySQL空间数据库集群与MPI的并行计算库分布式空间分析框架的解决方案。该框架使用MySQL空间数据库集群解决大量空间数据存储与管理问题,利用MySQL Spatial的Replication机制加强空间数据的冗余备份和并发访问控制,同时使用MPI负责分布式计算节点间的通信减少人工控制通信的开发成本。并行框架的任务管理与调度系统采用优先队列式管理,通过Master节点监控集群状态,合理分发计算任务实现负载均衡和容错。最后,以多边形Overlay算法为例,研究其在该并行空间分析系统下的并行策略,采用数据并行的管道流水线作业方式在框架中运行测试,结果表明,该并行框架相比串行算法可以得到可靠的加速比。     

基于遥感的中国北方风沙地貌类型分析

风沙地貌在我国有广泛的分布,特别在北方,对区域生态安全、社会经济发展有重大影响。为了了解我国风沙地貌最新状况,通过解译2000~2002年的Landsat7 ETM影像,建立了我国风沙地貌类型数据库。对北方风沙地貌的分析表明:1.我国北方风沙地貌主要分布在新疆、内蒙古、青海、宁夏、甘肃、陕西、吉林、黑龙江8省区,其中以新疆、内蒙古的面积最广、地貌类型最丰富;2.类型多样性上,干旱区沙漠的地貌类型远比半干旱区的沙地丰富,其中有些类型分布普遍,还有些类型仅仅局限于特定区域,是在特定的风力、风向、植被等作用下形成的;3.沙丘动态上,沙漠除古尔班通古特与乌兰布和沙漠以固定、半固定为主外其他都以流动为主,沙地沙丘则以固定、半固定状态占优势。本文从沙丘形态类型角度分析了我国风沙地貌的最新特征,具有定位、定量特点,所建数据库不仅能用于风沙地貌的定期遥感监测,还能对沙丘形态演化进行定位监测研究。     

区位和管理政策对海岸带土地利用变化的影响--以昌黎黄金海岸地区为例

本文在RS和GIS支持下研究了河北昌黎黄金海岸地区1985年至2000年的土地利用变化格局及其影响因子。该区域的海岸区位对海岸带土地利用变化具有重要影响作用,近岸带变化较剧烈,远岸带变化较小,且具有不同的变化特点。海岸带管理政策对土地利用变化的程度和特征存在重要影响,开发区土地利用变化较剧烈,其变化类型受开发方式及其目标影响;保护区主要是大片沙丘转变为林地和草地。     

新疆地貌数字区划

This paper presents a method of geomorphologic regionalization for Xinjiang, with the use of Srtm-DEM (resolution 90 m) and TM images for 1990 (resolution 30 m). After interpretation and classification of geomorphologic types, the present research focuses on the qualitative and quantitative distribution of different geomorphologic types based on geographical grid analysis. Then, by using system clustering analysis method, geomorphologic types are grouped into divisions. The resulting geomorphologic regionalization hierarchy of Xinjiang includes three levels, i.e., macro-landform divisions, medium-landform divisions, and micro-landform divisions, containing 6, 23 and 200 types, respectively. This method makes it possible to digitally delimit geomorphologic regions. Comparison and verification show that the spatial precision of the boundaries of geomorphologic subareas in Xinjiang is very high.