背负式移动激光扫描系统测绘大比例尺地形图精度试验研究

将背负式移动激光扫描系统应用在测绘大比例尺地形图中,其扫描精度至关重要。本文利用徕卡Pegasus Backpack对苏州工业园园区测绘地理信息大楼进行扫描,采用Inertial Explorer、Infinity、AoTumatic Processing对点云数据进行预处理,运用RealWorks提取特征点,将特征点在MicroStation V8联图中绘制成1：500地形图。通过与传统方法绘制的1：500地形图相叠合,发现两幅地形图具有很好重合度。对地物检测点精度分析后,得到点位中误差为0.026 m,高程中误差为0.041 m。研究结果表明徕卡Pegasus Backpack满足1：500地形图测量精度要求。     

结合MST划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割

针对基于像素的HMRF-FCM算法抗噪性差以及对地物复杂边界分割精度低的问题,提出一种结合形状信息的静态MST区域划分和RHMRF-FCM算法的高分辨率遥感图像分割方法。该方法定义一种静态MST同质区域划分准则,借助MST能较好表达边界和形状信息、能较好抑制几何噪声的特点,解决地物复杂边界的表达和降低分割结果中几何噪声问题。首先,利用MST静态划分将图像域划分成若干个均质区域,假设每个均质区域内光谱测度服从独立同一的多元高斯分布。然后,在此基础上构建了区域隐马尔可夫随机场模型,以及建立基于信息熵和KL信息正则化项的模糊聚类目标函数。最后,采用偏微分方法对分割模型参数进行求解,从而得到全局最优分割结果。为验证本文方法,对WorldView-3高分遥感图像进行分割试验。定性、定量分析了尺度参数、光谱相似性参数和区域紧致度参数对最优分割结果的影响,并对比分析本文算法和eCognition软件中的多分辨率分割算法、分水岭算法。     

面向城区宽基线立体像对视角变化的结构自适应特征点匹配

提出一种基于结构自适应特征的城区宽基线影像特征点匹配方法。首先,对影像提取点特征和直线特征,挖掘点特征与其邻域内直线特征之间的几何关系,构建结构自适应的特征区域和特征描述符,并通过双向匹配策略获得初始匹配结果。然后,基于初匹配结果估计影像基础矩阵,构建核线约束的结构自适应特征匹配算法进行二次匹配。最后,将已匹配特征作为控制基础设计匹配扩展算法,进一步增加匹配点数量。本文方法以特征点邻域几何结构为出发点,构建自适应的特征区域,能够在显著的影像视角变化下,为同名特征点提取影像内容一致的特征区域,进而获得相似的特征描述符。试验结果证明,与传统算法相比,本文方法在城区宽基线影像上能够同时获得更多的正确匹配特征和更高的匹配正确率。     

联合像元-深度-对象特征的遥感图像城市变化检测

特征空间的构建和优化对遥感图像识别能力的提高具有重要作用。针对面向对象方法对波段光谱信息利用不足,以及像元识别法无法充分利用图像空间几何等信息的问题,本文建立了新颖的联合像素级和对象级特征的航摄遥感图像城市变化检测方法。首先,充分利用像素级和对象级特征的优势,建立考虑光谱、指数、纹理、几何、表面高度及神经网络深度特征的特征空间;然后,引入LightGBM(light gradient boosting machine)算法对大量特征进行选择研究;最后,采用随机森林识别器对宜兴市2012年和2015年两期遥感图像进行识别,利用变化矩阵进行城市的变化检测。结果表明:联合像元、深度、对象特征和LightGBM特征选择算法的识别效果最好,平均的总体识别精度达到了88.50%,Kappa系数达到0.86,比基于像元、深度或对象特征的识别方法分别提高了10.50%、15.00%和4.00%;城市变化检测精度达到了87.50%。因此,本文方法是利用甚高分辨率航摄遥感图像进行城市变化的检测的有效方法。     

大气污染物排放量与颗粒物环境空气质量的空间非协同耦合研究——以武汉市为例

针对区域大气污染物排放量与空气质量在时空分布上存在不完全协同、匹配的现象,论文选择SO₂、NO_X、PM_2.5、CO和VOCs作为大气污染物指标,选择气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)表征颗粒物环境空气质量,以武汉市为例,综合应用耦合模型和空间错位指数模型研究2类指标之间的空间非协同耦合规律。主要结论如下：① 武汉市大气污染物排放量与颗粒物空气质量具有不同空间分布特征,大气污染物排放量呈现由城市中心城区向远城区递减的趋势,其中SO₂、PM_2.5和VOCs的排放具有明显的中心聚集现象,而NO_X和CO聚集现象不显著,且与道路分布明显相关;AOD分布具有明显的空间差异性,总体上呈由西北向东南依次递减的趋势。② 武汉市大气污染物排放与颗粒物空气质量的空间非协同耦合规律：越靠近城市中心城区,空间协同耦合现象越显著,空间错位现象越弱;越远离主城区,空间非协同耦合现象越显著,空间错位现象越显著;SO₂排放量与AOD在武汉市远城区的空间错位指数均大于0.7,且耦合度指数小于0.3,呈现较强的非协同耦合特征,NO_X、VOCs、PM_2.5的排放量与AOD在武汉中心城区的空间错位指数均小于0.5,且耦合度指数大于0.5,协同耦合现象较为显著。③ 基于时空非协同耦合分析城市大气环境污染治理建议：针对污染物与AOD空间错位不显著的城市中心城区,以本地减排治理为主;针对污染物与AOD空间错位显著的远城区,应在污染溯源分析的基础上进行区域协调综合治理。     

中国作物物候对气候变化的响应与适应研究进展

以气候变暖为主要特征的气候变化对作物物候产生了重要的影响,通常气温升高会导致作物生长速度加快,生育期缩短,从而造成作物产量下降,不利于农业发展。同时,作物物候变化可以直接或间接反映气候变化情况,对于气候变化具有重要的指示意义。作物物候的研究对于农业气象灾害的预防、农业生产管理水平的进步以及农业产量提高都极为关键。随着全球地表气温的持续升高,作物物候相关研究也越来越引起科学家的关注。论文结合作物物候的主要研究方法,综述了中国近几十年来小麦、玉米、水稻以及棉花、大豆等主要农作物的生育期变化特征以及主要的驱动因子,得到以下主要结论：①在研究方法上,统计分析方法应用最为普遍,其他几种方法都需要与统计分析方法相结合使用。另外,作物机理模型模拟方法易于操作、可行性强,在物候研究中应用也比较多。遥感反演方法对作物生育期的特征规律要求较高,一般主要关注作物返青期。②整体上,小麦全生育期主要呈缩短趋势,而玉米和水稻全生育期以延长趋势为主。③作物物候变化的驱动因子主要是气候变化和农业管理措施改变,其中,气候变化是主导驱动因子,对作物物候变化起决定作用,而调整农业管理措施,在一定程度上抵消气候变化对作物生育期的不利影响。作物物候对气候变化的响应和适应研究可以为农业生产适应气候变化提供重要的理论依据和对策。     

京津冀城市用地形态的双分形特征及其演化

区域城乡一体化的标志之一是城镇体系结构的一体化,这个过程可以从标度的角度进行描述和评价。分形是标度分析的重要方法,地理空间无尺度分布特征的典型参数是分维。论文以京津冀城镇体系为例,利用遥感图像的解译数据和人口普查数据开展分形分析、位序-规模分布分析和异速标度分析,用以解释1995—2013年间京津冀城镇体系演化的过程。结果表明,京津冀城镇体系及其演化的特征有：①京津冀空间结构和位序-规模分布都表现为自仿射双分形结构;②京津冀区域的城市人口-城区面积异速标度退化为假线性关系;③随着城镇体系的演化,自仿射的双分形结构逐步向自相似分形结构演化。由此得出结论：其一,京津冀城镇体系存在结构性的不协调因素。其空间结构和等级结构具有二元化特征,但演化方向却呈现内在结构一体化的显著趋势。其二,大城市用地不够集约。城市边缘区的无序扩张导致土地利用铺张浪费。地方政府和规划专家可以有意识地利用城镇体系演化的这种特征和趋势制定管理措施和优化规划方案。     

西部欠发达城市人口空间分布与演变

探索西部欠发达城市人口空间格局及其演变特征,与东部发达城市人口分布形成对照,有利于认识城市人口分布规律,引导城市人口有序疏解。以西部欠发达城市兰州为例,对其乡镇街道尺度的常住人口数据进行空间化处理,在此基础上借鉴标准差椭圆分析思路,提出变形椭圆圈层法,并结合GIS空间分析和人口密度模型拟合等方法,多角度揭示2000-2010年兰州市人口空间分布格局及其演变特征。研究发现：兰州市人口分布呈现“带状集聚”特征和“圈层-分异”结构,形成“中心区和近郊区人口缓慢增长,外围区人口快速增长,远郊区人口明显减少”的格局;兰州市人口重心在10年间向东偏北方向移动,人口空间呈“西北-东南”分布格局,总体上表现出集聚态势,且10年间集聚态势有所强化;Smeed模型是刻画兰州市人口分布的最佳单中心模型,10年间人口分布的单中心趋势增强,人口多中心结构尚不成熟。     

基于DEM的山地地理可照时数空间分布估算统计模型——以重庆为例

为了建立合理、准确且便于估算和应用的山地地理可照时数空间分布模型,本文以重庆为例,首先利用分布式模型估算了30 a平均年和各月可照时数,并利用基于气象行业标准得到的理论值进行了验证;其次,以栅格单元为统计样本,建立了基于地形尺度的可照时数估算的统计模型。结果表明:(1)基于分布式模型的模拟结果具有较高可信度,除10月外,其他各月和年的相对误差均小于10%,且东北和东南部的相对误差较中西部高。(2)西部方山丘陵区的可照时数高,中部平行岭谷区次之,东北和东南部低。冬季可照时数的空间异质性最大,夏季次之,春秋季接近,均较小。(3)各月和年可照时数与主要地理和地形因子之间的相关关系均表现为极显著性,各月复相关系数在0.7929~0.8277,年复相关系数为0.8522。(4)重庆可照时数估算统计模型在一定程度上简化了分布式模型的计算步骤和计算量,便于其应用,并可为其他地区估算可照时数提供方法参考。     

黄河下游沿岸农业景观中蜘蛛对非农生境的响应（英文）

Non-crop habitats have been suggested to impact local biodiversity significantly in agricultural landscapes. However, there have been few studies of the effects of less-focused non-crop habitats(orchard, wetland, pit and ditch) on variation of spider abundance. In this study, spiders in 30 woodlands were captured using pitfall traps in Fengqiu County, China, and the effects of local and landscape variations at different scales(50 m, 100 m, 200 m, 350 m and 500 m) on spider abundance were analysed. The most important variation that influenced spider abundance at the 500 m scale was the less-focused non-crop habitat(LNH) cover, and 10% was an appropriate proportion of LNH cover to sustain high level of spider diversity in the investigated landscape. Non-metric multidimensional scaling analyses revealed that there were significant differences in the spider composition among the high, medium and low LNH coverage. Based on indicator species analysis, different spider species were associated with landscapes with different levels of LNH cover. Lycosidae, which accounted for 48% of the total specimens, preferred woodland habitats neighbouring areas with high LNH cover. Compared with woodland habitats, LNH provided more diverse food sources and habitat to sustain more spider species in the study area. Furthermore, linear elements composed of vegetation, such as pits and ditches, may prevent agricultural intensification by enhancing landscape connectivity and providing habitats for different spiders. Our findings may provide a theoretical basis for biodiversity conservation in agro-ecosystems and top-down control of pests.