深度学习支持下的丘陵山区耕地高分辨率遥感信息分区分层提取方法

耕地是丘陵山区稀缺的土地资源,具有地形条件复杂、种植结构多样的特点,导致了山地耕地信息难以快速、准确获取,并且基于传统的遥感数据及遥感监测方法开展山区耕地信息快速自动提取比较困难。针对这一问题,本文以西南山区贵州省息烽县作为试验区,根据地理空间异质性特征,提出分区控制、分层提取的耕地形态信息提取思路,构建了一种地貌单元约束条件下的分区分层耕地形态信息的提取方法。该方法首先根据地貌-植被特征将试验区划分为平坝区、山坡区、林草区3类地理分区;然后在每类分区基础上,根据耕地所呈现的视觉特征划分为不同的类型,对不同类型的耕地分别设计不同的深度学习模型进行分层提取。试验结果证明,该方法对山区复杂地形背景噪声具有较好的抑制作用,所提取的耕地地块信息相比于传统方法更符合实际耕地的实际分布形态,有效地减少了漏提率和错提率。     

基于GlobeLand30的全球城乡建设用地空间分布与变化统计分析

城乡建设用地分布与变化是人类活动的直观标志和生态足迹,在环境变化研究、地理国(世)情监测和可持续发展研究等方面发挥着重要作用。以往人们对一些城市、区域或国家的城乡建设用地分布与变化进行过较为深入系统的研究,但在全球尺度上,这方面研究尚为空白。本文是利用我国自主研制的世界上首套30m空间分辨率全球地表覆盖数据集GlobeLand30的人造地表数据层,首次开展了全球城乡建设用地的空间分布及变化的统计分析。它采用用地面积、构成占比和增量占比等主要指标,统计全球范围内城乡建设用地的空间分布及2000年至2010年10年间的变化,重点分析了2010年全球、各大洲及主要国家的城乡建设用地分布现状与地域差异,2000年至2010年全球、主要国家的建设用地变化以及其主要土地来源。研究结果表明,2010年全球城乡建设用地总面积为118.75×104km2,占全球陆表面积的0.88%;2000年至2010年全球城乡建设用地面积增加了5.74×104 km2,变化率为5.08%,其中,中国和美国新增城乡建设用地约占全球的一半;新增城乡建设用地占用最多的是耕地,占总量的50.26%。这些为研究全球陆表人类活动的空间分布特征与变化趋势提供了翔实的信息和知识。     

大风影响下的莱州湾西岸单站底层泥沙输运特征分析

基于2018年10月21日至11月6日莱州湾西岸连续站观测数据,本文利用集合经验模态分解、希尔伯特−黄变换和小波分析法对底层单宽输沙率的小尺度特征做分析,并针对观测期间出现的大风天气对泥沙输运的影响进行了探究。结果表明,单宽输沙率在观测时间段内具有高频、潮周期、低频以及长周期尺度变化特征,周期尺度从小到大。其中高频和潮周期分量方差贡献率及所含能量最高,对输沙率的影响最强。边际谱显示东西方向输沙率的显著周期为13.3 h,南北方向大于11 h的周期较为显著。观测期间底层净泥沙通量分别为东向305.77 kg/m、南向597.25 kg/m,余流分量贡献最大,低频和高频分量贡献最小。上强迫风场主要在风速衰减期通过湍流和波浪影响输沙速率的时频分布,使其低频变化显著增强的同时,产生1 h周期左右的高频波动。交叉小波分析显示,风速和单宽输沙率在低频波段上相干性较强,且单宽输沙率会滞后风速1/4至1/2个周期。另外,风浪会增强泥沙输运的涨落潮不对称性,进而增加潮周期分量上的泥沙净输运。     

融合光谱-空间信息的高光谱遥感影像增量分类算法

提出了一种融合光谱和空间结构信息的高光谱遥感影像增量分类算法INC_SPEC_MPext。通过主成分分析(PCA)提取高光谱影像的若干主成分,利用数学形态学提取各主分量影像对应的形态学剖面(MP),再将所有主分量影像的形态学剖面归并联结,组成扩展的形态学剖面(MPext)。将MPext与光谱信息相结合以增加知识,最大限度地挖掘未标记样本的有用信息,优化分类器的学习能力。不断从分类器对未标记样本的预测结果中甄选置信度高的样本加入训练集,并迭代地利用扩大的训练集进行分类器构建和样本预测。以不同地表覆盖类型的AVIRIS Indian Pines和Hyperion EO-1Botswana作为测试数据,分别与基于光谱、MPext、光谱和MPext融合的分类方法进行比对。试验结果表明,在训练样本数量有限情况下,INC_SPEC_MPext算法在降低分类成本的同时,分类精度和Kappa系数都有不同程度的提高。     

根鞘微生境对羽毛针禾沙生适应性的生态调节

羽毛针禾(Stipagrostis pennata)是古尔班通古特沙漠流动沙丘的先锋禾草和优良固沙植物,本研究从形态结构、理化特性、生物学特性等方面对其复杂的根区生境进行了分析。结果表明:①野生羽毛针禾能够形成特殊的根鞘结构(即由土壤颗粒与根表分泌物及根毛、菌丝体相互胶结、缠绕形成的特殊结构),使根区环境相对稳定;②根鞘的存在可有效扩大根系与土壤的接触面积,有利于根系-土壤信息交流及水分和养分的交换,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要;③根鞘的形成明显改善了其所在微生境的土壤条件,根鞘含水量可达外围土壤的5倍,成为潜在的水库;根鞘的形成明显改善了养分尤其是氮素累积状况,其全氮含量显著高于外围土壤,速效氮、微生物量氮含量极显著(P<0.01),高于外围土壤;根鞘微生境呈碱性,pH值略低于外围土壤;④根鞘中碱性磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶等各类水解酶、氧化酶均极显著(P<0.01)高于根外围土壤,反映出根鞘微生物学过程较强、土壤肥力较高,可有效增加土壤有机碳氮的转化,促进根鞘微生境养分循环;⑤可培养微生物分析结果显示,细菌在根鞘微生境中占绝对优势(99.72%±0.09%);可培养微生物优势类群为芽胞杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)、青霉属(Penicillium)。上述微生物具有固沙、固氮、解磷、产抗生素等生态潜能,有助于改善羽毛针禾根区营养吸收,促进植株生长。因此,作为对高温、缺水恶劣环境的一种应答结构,根鞘的形成促进了植物根土界面的信息交流及水分和养分的交换,有利于植物、土壤、微生物建立互惠互利的关系,对植物忍耐干旱逆境胁迫尤为重要。     

基于卫星遥感和地面观测资料的汾渭平原空气污染分析

选取中国汾渭平原地区作为研究对象,利用MODIS、OMI和CALIPSO多源卫星遥感资料,同时结合环境监测国控站点污染6要素等逐小时地面环境监测数据以及能见度、霾天气现象记录等地面气象要素资料,综合分析了2013—2018年秋冬季汾渭平原空气质量状况、气溶胶的组分,探讨了卫星遥感气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）与地面污染物浓度的关系,并结合中国气象局化学天气预报系统-EMI评估模式（CUACE-EMI）资料对气象条件和污染减排影响进行评估。结果表明：11个代表城市中有6个城市秋冬季有接近或超过一半的时刻处于污染状态,且污染发生时,各代表城市大多数时刻处于中度及其以上污染级别;三门峡、临汾、运城和西安是霾和重度霾高发的城市,其重度霾爆发频率高达11.63%—14.78%;汾渭平原秋冬季首要污染物为PM_2.5和PM₁₀,以污染沙尘、沙漠沙尘和烟尘为主,出现频率分别为36.24%、25.14%和22.96%;MODIS AOD与空气质量指数（Air Quality Index,AQI）、PM_2.5、PM₁₀质量浓度之间的相关系数分别为0.72、0.70和0.64;汾渭平原2018年气象条件的变化使PM_2.5浓度较2013年、2014年、2015年、2016年和2017年同期上升了17.06%、1.58%、4.34%、11.25%和5.75%,减排措施使PM_2.5浓度较2013年、2014年、2015年、2016年和2017年同期分别下降了8.74%、28.01%、4.93%、3.16%和42.62%。     

六安地区BBVS-60与KS-2000宽带地震计系统性能分析

通过对六安地区BBVS-60与KS-2000地震计系统记录台基噪声功率谱密度计算,和正弦标定数据处理,尤其通过对仪器系统记录地震震相分析,比较两种类型宽频带地震计系统的性能差异,为台站地震记录震相分析与仪器维护提供技术支持.     

基于无人机MiniSAR和正射影像的海岸带开发利用信息提取对比研究

近年来,海洋在沿海国家的战略地位空前提升,海洋遥感技术也被广泛应用。海洋遥感利用电磁波与大气和海洋的相互作用原理,从卫星平台观测和研究海洋海岸带的各种现象,从而获取海岸带信息,分析海岸带变化。文章基于GIS和遥感技术,利用无人机搭载微型合成孔径雷达(MiniSAR)获取高分辨率SAR影像并与无人机光学正射影像进行对比研究,获取了海岸带开发利用信息分布状况,分析了两种手段获取结果的差异性原因,为深入开展无人机遥感监测在海洋管理中的应用奠定了基础。利用无人机机动灵活的特点,宏观、快速、高效地获取海岸带信息,并实时监测海岸带动态变化,将为海洋综合管理、海洋经济发展、海洋环境保护提供基础数据和技术支撑。     

位置地图的空间认知研究

作为信息时代实现位置服务的重要基础,位置地图交互性强、使用方便,并且能实时、应景地向用户提供位置关联信息,因而比传统的电子地图更能满足用户的位置服务需求。文中分析位置地图的特点和服务模式,并基于地图空间认知理论,提出位置地图的空间认知过程,最后探讨位置地图的认知设计原则,为基于位置地图的位置服务中空间信息的认知与表达提供理论依据。     

反射率因子和径向速度共同约束反演多普勒雷达风场

多普勒雷达可以提供降水回波区的风场信息。为了充分运用雷达资料分析中小尺度天气过程,本文假设反射率因子在短时间内的运动满足拉格朗日守恒,提出了采用连续两次的反射率因子回波和径向速度数据共同约束的方法来反演风场,在反演过程中避免了对径向速度的分布进行假设。针对连续两个时次之间反射率回波运动中产生的不同程度的误差做了模拟风场试验,结果表明,当回波运动随机误差不超过40%时,反演结果较为可靠。另外,本文还利用此风场反演方法进行两次中尺度天气过程的实例分析。结果表明,该方法反演的风场与实际风场结构相符,具有一定的应用价值。