卫星遥感与地球系统的时空耦合关系研究

本文从卫星的小型化、系列化以及信息共享的多样化等方面阐述了卫星遥感的发展趋势及特点,同时,探讨了地球巨系统的内涵及特点,并以干旱区为例,建立了时空耦合的概念模型,最后分析了卫星遥感技术在数字地球研究中的作用及意义.     

遥感技术与其全球变化的研究

全球变化是当今地球科学研究的热点。具有全球观测能力的遥感技术成为全球变化研究的重要技术手段。本文对全球变化研究的主要内容进行了简要回顾 ,对遥感技术在全球变化研究当中的地位和作用进行了论述 ,并对一些新一代的传感器作了简要介绍 ,同时对我国遥感工作者在全球变化方面的一些工作作了介绍。     

森林植被动态变化信息的遥感检测

本文以云南省泸水县为例,探讨了利用遥感技术从LANDSAT TM图像中检测森林植被动态变化的方法。该方法,首先对1988年的LANDSAT TM图像进行几何校正,并将1999年的L ANDSAT TM图像与其配准。其次,分别从1988年和1999年的L ANDSAT TM图像中提取植被指数。然后,将1999年的植被指数减去1988年的植被指数,得到植被指数差值图像。最后,利用目视识别的方法,在植被指数差值图像上确定森林植被增加和减少的阈值,从而提取出森林植被的动态变化信息。由于云和雪的影响,造成一些伪变化的信息,为此,进一步将云和雪的信息提取出来,并将这部分伪变化信息掩模掉。该研究表明,此法可以简单有效地将森林植被的动态变化信息予以检测.     

面波频散反演的数值模拟

大量的数值模拟表明,SVD和LSQRD在面波频散网格反演两步法中的应用效果都很好.但SVD可以用分辨矩阵、信息矩阵和协方差矩阵对解估计进行数学上客观有效的评价;而对于大型稀疏方程组的求解,LSQRD确是一种内存需求小、计算速度快以及分辨抗噪能力都较强的算法 .在现有计算机运算速度较快、内存可以扩充较大的条件下,实测数据量不很大时,应采用SVD算法进行线性反演.     

黄土丘陵沟壑区典型村域土地利用变化及对区域乡村转型发展的启示

深入开展乡村地域土地利用变化和聚落发展规律的研究对于探究乡村地域系统优化、推进城乡融合与乡村可持续发展具有重要意义。论文以延安市碾庄流域为例,基于ENVI和GIS等软件技术,结合Landsat卫星影像、马尔科夫链模型和实地调查,从土地利用转移与交换变化、建筑用地空间转移、社会响应等角度探讨了黄土丘陵沟壑区典型村域土地利用变化特征以及对区域乡村发展转型的影响。研究表明：① 在一系列生态工程措施作用下,碾庄流域生态覆被发生明显改观,主要表现为大量的坡耕地及稀疏生态用地转化为林地,其中,林地面积占比由32.34%(2009年)增加至50.88%(2018年);② 在社会经济发展和延安新城“边缘效应”的影响下,碾庄建设用地呈现向流域的东南和西南方向拓展的趋势,10 a间建设用地面积增加了近75%;③ 在人类活动的主导作用下,黄土丘陵沟壑区的乡村正在朝着生态化和集约化的方向转型发展。研究结果有望为深入理解黄土丘陵沟壑区乡村地域系统结构和优化提供新参考。     

“源-汇”景观格局的热岛效应研究——以武汉市为例

论文基于2017年Landsat 8遥感影像,通过GIS技术选取城市地表温度、源汇景观密度、源汇景观贡献度和景观效应指数,结合地理空间分析和数理统计方法,分析了武汉市局部源汇景观格局对城市地表温度的贡献及其效应。结果表明：① 武汉市城区热岛(urban heat island, UHI)季节变化明显,夏季热岛强度大、范围广,呈“大”字型分布,工业集聚区和经济开发区产生的UHI更显著;② 武汉市城区平均地表温度(land surface temperature, LST)在距市中心约8 km处达到峰值后沿城乡梯度逐渐下降,呈现“倒钩型”特征,这一现象与景观密度变化密切相关;③ LST与源(正向)、汇(负向)景观密度存在极强相关性,不透水表面是城区热岛的主要贡献因子;④ 相同密度的水体和绿地,水体更具有削弱城市热岛效应的功能;⑤ 一般当汇-源景观面积比>0.89(汇区密度>0.47)时,局部景观格局对城市热岛有缓解作用,且局部汇区越集中缓解效果越显著。     

基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型

利用DEM提取坡度具有明显的尺度依赖性,探求DEM在不同尺度下表现出的规律关系,建立多尺度变换模型,以实现不同尺度间的转换是地形分析研究的热点和难点。本文阐释了DEM表面与地表粗糙度分形维数值的地学意义及内在关系,并利用分形对象的自相似性原理,建立了一种基于DEM分形特征的坡度尺度变换模型。选取四川丘陵地区某小流域为研究区,进行坡度尺度变换实验和误差分析,结果表明该模型能有效实现坡度尺度变换:在非平坦地区(坡度>1°)一般重采样方法变换得到的坡度误差为该方法的1.86倍;从信息熵理论分析,经该方法转换后的坡度信息得到了显著恢复。对于无1︰1万及以上精度地形数据的西南山区,利用该方法获取高精度坡度数据具有重要的理论价值和现实意义。     

沟道偏转地形对滑坡碎屑流运动的影响研究

在沟谷地形中,滑坡碎屑流的运动常受到地形的影响,导致其运动方向发生改变,进而影响到滑坡运动速度和堆积特征。本文利用三维离散元素法,对四川都江堰三溪村高速远程滑坡进行模拟,研究滑坡体不同部位的块体失稳后,在沟道偏转地形主导下的滑坡碎屑流前缘的运动速度、各部位滑体的速度变化过程和堆积特征,并提出沟道偏转地形耗能模型分析了地形偏转造成的动能消耗。研究结果显示:滑坡前缘在地形偏转位置运动方向发生变化,导致运动速度突降;由于滑坡不同部位的滑块相对于地形偏转点具有不同的撞击角度,导致其撞击后产生不同的偏转角度,滑块的偏转角度越大,速度变化越大;由沟道偏转地形导致的滑坡运动速度减小反映了偏转地形对滑坡的动能产生的耗散,动能耗散率与cos2θ(θ为偏转地形在水平面上的偏转角度)成反比;不同部位滑块的堆积长度随偏转角度的增大而减小。本研究分析了沟谷地形偏转对滑坡碎屑流运动速度作用机制及不同部位岩土体堆积范围的影响,可为该类地形条件下滑坡的运动机制研究和防灾减灾工作提供参考。     

河流静水滩区潜流带水交换空间分布模式研究（英文）

Hyporheic zone(HZ) influences hydraulic and biogeochemical processes in and alongside streams, therefore, investigating the controlling geographic factors is beneficial for understanding the hydrological processes in HZ. Slack water pool (SWP) is an essential micro-topographic structure that has an impact on surface water and groundwater interactions in the HZ during and after high flows. However, only a few studies investigate HZ surface water and groundwater exchange in the SWP. This study used the thermal method to estimate the HZ water exchange in the SWP in a segment of the Weihe River in China during the winter season. The findings show that on the flow-direction parallel to the stream, river recharge dominates the HZ water exchange, while on the opposing flow-direction bank groundwater discharge dominates the water exchange. The water exchange in the opposing flow-direction bank is about 1.6 times of that in the flow-direction bank. The HZ water exchange is not only controlled by flow velocity but also the location and shape of the SWP. Great water exchange amount corresponds to the shape with more deformation. The maximum water exchange within the SWP is close to the river bank where the edge is relatively high. This study provides some guidelines for water resources management during flooding events.     

The spatial local accuracy of land cover datasets over the Qiangtang Plateau,High Asia

We analyzed the spatial local accuracy of land cover (LC) datasets for the Qiangtang Plateau, High Asia, incorporating 923 field sampling points and seven LC compilations including the International Geosphere Biosphere Programme Data and Information System (IGBPDIS), Global Land cover mapping at 30 m resolution (GlobeLand30), MODIS Land Cover Type product (MCD12Q1), Climate Change Initiative Land Cover (CCI-LC), Global Land Cover 2000 (GLC2000), University of Maryland (UMD), and GlobCover 2009 (Glob-Cover). We initially compared resultant similarities and differences in both area and spatial patterns and analyzed inherent relationships with data sources. We then applied a geographically weighted regression (GWR) approach to predict local accuracy variation. The results of this study reveal that distinct differences, even inverse time series trends, in LC data between CCI-LC and MCD12Q1 were present between 2001 and 2015, with the exception of category areal discordance between the seven datasets. We also show a series of evident discrepancies amongst the LC datasets sampled here in terms of spatial patterns, that is, high spatial congruence is mainly seen in the homogeneous southeastern region of the study area while a low degree of spatial congruence is widely distributed across heterogeneous northwestern and northeastern regions. The overall combined spatial accuracy of the seven LC datasets considered here is less than 70%, and the GlobeLand30 and CCI-LC datasets exhibit higher local accuracy than their counterparts, yielding maximum overall accuracy (OA) values of 77.39% and 61.43%, respectively. Finally, 5.63% of this area is characterized by both high assessment and accuracy (HH) values, mainly located in central and eastern regions of the Qiangtang Plateau, while most low accuracy regions are found in northern, northeastern, and western regions.