面向遥感大数据的地学知识图谱构想

由于地球表面的时空异质性与复杂性,传统从遥感影像具有的信息特征出发,构建智能解译算法解决遥感地学认知的思路在应对面向全球的海量遥感大数据分析时,其精度和地学实用性已触及瓶颈.为此,本文从地学知识为核心的角度出发,结合当前知识图谱理论的发展,提出一种新的面向遥感大数据分析的地学思维构想——地学知识图谱.本构想将地学知识的...     

全球及区域模式中陆面过程的地表植被覆盖分类方法

全球和区域尺度上陆面生态系统与气候密切相关。全球和区域模式的发展对于我们认识气候与陆地生态的变化起到重要作用。在这些模型中,植被覆盖是影响大气-植被间热量、水分和CO2等交换的重要陆面参数。在分析了陆地植被覆盖分类原理基础上,介绍了目前全球不同植被覆盖分类方案,包括基于地基观测的植被分布、基于生物气候特征的分类方案（如：Holdridge的方案）;特别近年来陆面过程试验表明,各种遥感数据源（如：NOAA—AVHRR,EOS—MODIS,Landsat—TM）等为我们提供了有利的工具来监测全球植被动态,完善植被分类,并且采用高时空分辨率的全球土地覆盖状况特征,在不同时空尺度揭示植被-大气相互作用。本文分析了代表性的3种基于卫星遥感技术的陆面植被分类方案,分别是BATS（18类）、SIB（9类）、SIB2（12类）和BIOME—BGC（31类）陆地模式的植被覆盖分类方案．最后分析了目前可用于全球植被覆盖分类的新的遥感数据库。     

四川盆地干旱灾害统计特征

利用四川盆地1980—2009年17市103个县(市)实测逐日降水资料,按照四川省气象局制定的四川盆地的干旱地方标准DB51/T581—2007,对四川盆地近30年干旱灾害进行统计分析。结果表明:四川盆地夏旱出现的频率最高,夏旱的高发区集中在盆地西北部的成都、德阳和绵阳,伏旱的发生频率最低,强度最强。春、夏、伏旱的空间分布高发区依次从盆地西北部向东南转移。干旱发生的频率整体呈增长趋势,且严重干旱发生频次增长明显,与20世纪80年代相比90年代增幅达到110.3%,21世纪00年代在90年代的基础上又递增20.0%,21世纪00年代发生的严重干旱频次为80年代的2.5倍。     

2001-2015年中国植被覆盖人为影响的时空格局

基于MODIS-NDVI和气温、降水数据,使用基于变异系数的人为影响模型定量计算了2001-2015年中国植被覆盖人为影响,辅以趋势分析、Hurst指数等方法探讨了中国植被覆盖人为影响的时空变化特征及未来演变趋势。研究发现：① 2001-2015年,中国植被覆盖人为影响由南向北空间分异愈发明显,年均值为-0.0102,植被覆盖在人类活动影响下轻微减少,负影响面积占51.59%,略大于正影响面积。② 中国植被覆盖人为影响年际变化特征明显,整体呈负影响波动减少趋势,降速为0.5%/10a,其中正影响、负影响均呈增大趋势,正影响增速（0.3%/10a）远大于负影响（0.02%/10a）。③ 2001-2015年间,中国植被覆盖人为正影响重心向东北方向移动,负影响重心向西南方向移动,东北部植被覆盖在人为影响下不断改善,西南部人类活动对植被破坏程度不断增大。④ 中国植被覆盖人为影响主要呈负影响减少和正影响增大趋势,面积占比分别为28.14%和25.21%,生态环境趋于改善。⑤ Hurst指数分析表明,中国植被覆盖人为影响未来演变趋势的反向特征强于正向特征,主要呈人为负影响先减少后增大趋势,面积占比15.59%。     

1992-2015年中亚五国土地覆盖与蒸散发变化

1991年苏联解体,中亚五国独立使得土地覆盖与蒸散发格局发生深刻变化。以中亚五国为研究区,采用欧空局气候变化项目（CCI）土地覆盖和全球陆地数据同化系统（GLDAS）蒸散发数据,分析1992-2015年土地覆盖与蒸散发时空变化特征,进一步研究耕地蒸散耗水特征。结果表明：① 中亚五国土地覆盖变化具有阶段性特征,耕地扩张引起土地覆盖格局变化。1992-2003年耕地快速增加（1.1万km ²/a）,林地和草地大幅减少。2003-2015年耕地增速趋缓（0.3万km ²/a）,林地和草地有一定恢复,裸地和水体持续减少,城镇用地持续增长。耕地共增加12.3万km ²,林地和草地分别减少4.0万km ²和2.3万km ²,且集中于哈萨克斯坦中北部。裸地减少3.5万km ²,集中于哈萨克斯坦西南部,水体减少3.1万km ²,集中在咸海湖泊。乌兹别克斯坦耕地减少、裸地增加,吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦和土库曼斯坦土地覆盖变化幅度较小;② 中亚五国蒸散发变化与土地覆盖格局基本一致。蒸散发总体呈增加态势（6 mm/a）,1992-2003年快速增加（11.3 mm/a）,2003-2015年缓慢上升（2.4 mm/a）。中亚五国年蒸散发达到276.8 mm,东南部的吉尔吉斯斯坦（347.3 mm）和塔吉克斯坦（302.9 mm）最高,中北部的哈萨克斯坦（297.9 mm）次之,西南部的乌兹别克斯坦（211.0 mm）和土库曼斯坦（150.0 mm）最低;③ 中亚五国蒸散耗水结构受耕地面积大小的影响。中亚五国耕地蒸散耗水的贡献由24.7%增至27.9%,土库曼斯坦耕地蒸散耗水仅占本国的11%,其他国家均超过25%。草地、林地和裸地的蒸散耗水贡献降低,但哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦仍以草地和林地蒸散耗水为主（≥ 50%）,土库曼斯坦（61.3%）和乌兹别克斯坦（46.4%）的裸地蒸散耗水占绝对优势。本文明确了中亚五国土地覆盖连续动态变化过程,细化各国土地覆盖与蒸散发特征及差异,增强对土地覆盖与蒸散发现状的认识,可为水土资源管理和生态环境保护提供数据参考。     

中国绿洲城市土地利用/覆盖变化研究进展

绿洲城市是干旱区人类生产和生活的集聚中心,也是人地关系最为敏感的区域之一。了解绿洲城市土地利用/覆盖变化的研究进展对于改善区域人地关系、促进绿洲城市可持续发展具有重要意义。利用系统综述方法,对研究我国绿洲城市土地利用/覆盖变化的相关文献进行梳理,在综述已有研究进展的基础上,探讨了已有研究存在的不足并对未来研究方向进行展望。绿洲城市土地利用/覆盖变化研究的相关文献数量和被引频次均呈增长趋势。已有研究主要在局地尺度上分析了绿洲城市土地利用/覆盖变化的过程、驱动机制和生态环境效应,关于绿洲城市可持续性和基于区域尺度的相关研究较少。因此,未来应在多个尺度上开展工作,综合研究绿洲城市土地利用/覆盖变化的过程、影响和可持续性。     

典型喀斯特城市的热岛时空变化及其成因分析

利用1989、2003、2018年的Landsat影像对安顺市西秀区的地表温度进行反演,分析研究区在30年发展中的热岛时空变化及其成因。使用基于影像的反演算法,结合分类回归树算法进行地表温度的反演,用气象站数据对反演结果进行精度验证,并建立缓冲区对研究区进行相关性分析等定量分析。结果表明：研究区受喀斯特地貌的影响,除主城区外,郊区也存在大量高温区;近30年研究区热效应与不透水面、绿地的面积有极显著相关;1989-2003年研究区城市热岛面积随城市扩张逐渐增大,但2018年主城区城市热岛现象几乎完全消失,排除气象因素和城市形态因子影响的可能后,发现这与安顺市城市绿化的大力进行有密切关系。     

GF-3全极化影像在地表浅覆盖区进行地质构造解译的新方法

地质构造信息对地质矿产调查具有重要意义,野外实测和光学遥感等常规手段在一些地表浅覆盖区获取的地质构造信息十分有限,而合成孔径雷达(SAR)对地表具有一定的穿透性,在探测地表浅层覆盖区域的地质构造特征中具有独特优势。利用高分三号(GF-3)全极化影像,在典型的地表浅层覆盖区域,开展了断裂构造等信息的解译探索,提出了一种地表浅覆盖区域地质构造解译的新方法。首先对西藏改则、林芝、贵阳、北京千家店等4个研究区内的断裂构造和环带构造进行分析;接着,提出了GF-3全极化影像用于浅覆盖区地质解译的处理流程,通过引入DEM数据对GF-3影像进行地形校正,充分利用微地形微地貌特征,并采用不同极化方式的RGB合成,增强了影像的判读性,并进行地质构造解译;最后,将解译结果与1∶5万实测数据进行对比,断层的位置和方向与实测结果基本一致,同时获取了大量野外实测未能探明的浅覆盖层以下的断层信息,进一步丰富了研究区的地质构造信息。结果表明,GF-3全极化影像可用于浅覆盖区的地质构造解译,并且具有野外实测和光学遥感等常规手段所不能替代的独特优势。     

金普新区地表覆盖格局演变及预测分析

针对国家级新区享受各项政策红利,但无有效的定量评价方式对国家级新区发展情况进行监测、对国家级新区未来土地发展状况无高置信度的预测方式等问题,利用转移矩阵及相关模型定量地对地表覆盖格局变化进行了分析;基于CA-Markov模型,对未来一段时间的土地空间格局进行了预测;通过定量分析与实验结果表明:(1)金普新区成立前土地变化情况多为自然地物间的变换,金普新区成立后有大规模的人工地物变化;(2)基于CA-Markov模型对土地空间格局进行分析可信度较高,可以服务于土地结构演变分析。     

遗传算法的单频网覆盖时延优化

针对目前数字广播电视单频网不能自动进行覆盖结果优化调整的问题,该文在基于地理信息的单频网台站场强预测的基础上,实现了单频网覆盖时延自动优化。首先,利用台站基本信息,结合地理信息,利用台站场强预测模型,对单频网内各个台站进行覆盖场强预测,得到各个台站的覆盖结果矩阵。其次,结合各个台站的覆盖结果矩阵,利用遗传算法对各个台站的时延情况进行寻优。最后,得到每个台站的最优时延结果,以及得到时延优化后的单频网覆盖结果。实验结果表明,本文提出的基于遗传算法的单频网覆盖时延优化算法,能够很好地实现单频网内各个台站的自动时延优化,根据得到的时延结果,对单频网内各台站信号进行控制,从而自动地进行单频网覆盖结果的优化。