自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。     

喜马拉雅山脉中段土地覆被的垂直分异特征

喜马拉雅山脉中段的珠穆朗玛峰等地,海拔高差巨大、生境复杂多变、土地覆被类型多样且植被垂直带谱完整,是全球范围内研究土地覆被垂直变化的理想场所。本文基于30 m空间分辨率的土地覆被数据（2010年）和DEM数据,在ArcGIS和Matlab平台的支持下,提出并运用脊线法、样带法和扇区法3种山地南北坡划分方法,研究了喜马拉雅山土地覆被垂直分布与结构差异。结果表明：① 山地土地覆被分布具有明确的垂直地带性结构特征,喜马拉雅中部土地覆被垂直带谱为南六北四式,土地覆被垂直带谱中具有人类活动的特点。② 南北坡之间的土地覆被垂直带谱差异明显,南坡土地覆被类型完整多样,北坡相对简单;对同类型土地覆被而言,南坡较北坡分布高程低、幅度宽。③ 依据各类型分布面积比随海拔变化情况,土地覆被类型在南北坡上的垂直分布可分为4种模式：冰川雪被、稀疏植被和草地为单峰分布型,裸地为南单峰北双峰分布型。④ 3种划分方法中,南坡的土地覆被垂直带结构具有相似性,而北坡的土地覆被垂直带结构存在差异,扇区法较好地反映了土地覆被自然分布格局。     

中国主要经济区的近期气候变化特征评估

论文在中国《第三次气候变化国家评估报告》基础上,根据2012年以来的最新研究成果和中国气候公报,综合评估了环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的近期气候变化特征。主要结论有：① 1961—2018年,环渤海经济区、长江经济带、华南经济圈和东北经济区的平均气温上升趋势分别达0.35 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a、0.20 ℃/10 a和0.33 ℃/10 a;尽管在1998—2014年间这些区域均出现了增暖趋缓特征,但除东北经济区外,环渤海经济区、长江经济带和华南经济圈均在2014年之后突破了其前最暖年的年均气温记录。② 1961—2018年各经济区(圈、带)的降水趋势变化虽均低于1 mm/10 a,但其间年际和年代际波动显著;2012—2018年降水虽总体偏多,但时空差异较大,其中东北经济区2013年和长江经济带2016年降水为1961年以来最多,而辽宁2014年降水却为1961年以来最少。③ 2014—2018年,各经济区(圈、带)最高气温超历史极值或极端阈值(发生概率≤10%的分位值)的极端高温事件频发,同时环渤海和东北经济区的区域性跨季连旱和极端特大暴雨等事件的发生频率增多,长江经济带暴雨日数偏多,华南经济区受台风影响呈加重态势;长江经济带和东北经济区在增暖同时也出现了多次大范围的极端低温事件。     

山地旅游小镇功能转型与重构的时空特征研究——-以黄山风景区汤口镇为例

山地旅游小镇是新时代乡村发展的重要类型,功能转型与空间重构是山地旅游小镇转型发展的核心内容之一。本研究采取参与式农村评估方法、GIS空间分析和高清遥感影像相结合的方法,以汤口镇为例,从微观尺度研究山区旅游乡村功能转型与空间重构的过程与格局。研究显示:(1)汤口镇生活功能由传统型向现代型转变,生产功能由农业主导型过渡到农旅融合型再向旅游主导型转变,生态功能由单一型向多元复合型转变。(2)旅游经济发达镇区相较于边缘乡村社区,旅居综合混质度较低。其中,旅游与居住时间分配相对均衡,宅屋空间倾斜于旅游,社群上融合度高,各区域间各混质维度存在差异。(3)汤口镇经历了旅游空间引入、生成、快速重构和导控更新4个重构阶段。该研究可为汤口镇村镇建设和旅游发展提供参考,也为下一步研究其转型发展的模式与机制奠定基础。     

路网约束条件下热力规则设计与试验

热力图是一种能直观准确展示空间观测值的有效工具,在多个领域具有广泛应用。本文在分析设定不同道路层权重、道路技术等级分类的基础上,以反距离权重、直方图均衡化、密度补偿、参数多次迭代等方法,研究构建了以热力方式展示道路网分布及发达程度的相关规则体系。热力规则通过道路赋权、路线曲面化、密度协调、图面综合等多套规则的有机结合,实现了道路网总体发达水平信息的提取与展示,并以全球地理信息资源建设项目路网成果中的亚洲和非洲部分国家数据为例,进行了信息提取与热力分布试验。     

迁入地资源环境压力指标体系构建与评价——以贵州省纳雍县为例

选取贵州省纳雍县为易地扶贫迁入地研究对象,构建了评价指标体系,对迁入地资源环境压力进行了评价;同时应用层次分析法确定指标权重,计算资源环境压力,并将结果划分为相对高、中、低压力区3个等级。分析结果表明,纳雍县整体资源较为贫乏,生态环境较为脆弱,人均资源量较少,造成资源环境整体压力较大;由贫困发生率与资源环境评价值作相关分析,资源环境压力与贫困发生率呈弱负相关性。     

无人机在露天矿山监测中的应用

在露天矿山开采过程中,对矿山进行实时动态监测很有必要,它不仅能够实时掌握开采进度和开采方案实施的准确性,还有利于数字矿山建设。本文以河北省保定市涞源县某露天矿区为例,利用Pix4Dmapper软件对无人机航拍影像进行数据采集与处理,获取矿区的三维点云数据、数字正射影像和数字地表模型,并利用ArcGIS和Global Mapper软件对生产成果进行矿山开发占地分析,实现露天矿山三维可视化。本文为准确掌握矿山环境治理执行情况,把握矿山开发整体情况给予了有力的参考和借鉴作用。     

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品及其应用

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品主要包括全球范围内的火点位置、亚像元火点面积和火点强度等信息,可用于实时监测全球范围的森林草原火灾、秸秆焚烧等生物质燃烧状况。火点判识算法主要根据中红外通道对高温热源的敏感特性,即含有火点的中红外通道像元辐亮度和亮温较远红外通道的辐亮度和亮温偏高,同时较周边非火点的中红外像元偏高,建立合适的阈值可探测含有火点的像元。亚像元火点面积估算主要使用中红外单通道估算,根据亚像元火点面积估算结果对火点强度进行分级,不同的级别表示不同程度的火点辐射强度。基于全球火点自动判识结果,每日生成0.01°分辨率的卫星遥感日全球火点产品,每月生产0.25°×0.25°格点的全球月火点密度图。在利用FY-3D/MERSI-II火点产品开展的全球火点监测应用中,对多起全球重大野火事件进行了监测,为防灾减灾、全球气候变化研究、生态环境保护等方面提供卫星遥感信息支持。     

微型无人机在“现代摄影测量实习”课程教学改革中的应用

“现代摄影测量实习”是中国地质大学(北京)土地科学技术学院测绘工程专业的重要实习课程,直接关系到学生的测绘技能培养。本文以笔者的教学实践为基础,从教学内容、教学方法、实践过程等方面探讨“现代摄影测量实习”实践中的教学改革问题,以帮助测绘工程专业学生获得良好的现代摄影测量技能,提高其就业与科研核心竞争力。     

基于YOLOv3深度学习的海雾气象条件下海上船只实时检测

海雾气象条件下船只高精度检测识别面临较大困难,传统的目标识别、定位方法效果差强人意。作者围绕海雾气象条件下不同类型船只的实时检测问题,提出一种基于YOLOv3深度学习的实时海上船只检测新思路。首先构建清晰图片和模糊图片（海雾、雨）的判别方法,实现图片清晰度分类处理;其次为提高海雾气象条件下海上船只的实时检测精度,消除海雾遮挡对目标识别的影响,运用暗通道先验去雾方法对含有海雾的图像实行去雾;最后基于YOLOv3深度学习算法对精细处理后的图像进行船只实时检测。实验结果表明该方法能够在海雾气象条件下高效、准确地检测到船只,对海上复杂环境条件下的船只实时检测研究具有一定的理论指导意义。