耦合GF-2遥感影像与街景影像的广州市城中村识别

及时准确地获取城中村的空间分布及其环境质量信息对于优化城市空间、改善人居环境具有重要意义。本文以广州市越秀区为例,提出了耦合GF-2高分遥感影像和百度街景影像的城中村识别方法。首先,从街景影像中提取越秀区的街道空间品质特征;其次,在对高分遥感影像预处理并进行多尺度分割的基础上计算光谱、形状、纹理、场景特征和建筑结构5类共计23个特征;最后,融合两种影像的特征用于构建随机森林分类器进行城中村识别。结果表明,基于高分影像和基于街景影像的城中村识别整体精度分别为94.5%和85.7%,Kappa系数分别为0.58和0.31,而两者融合后的分类精度和Kappa系数为96.1%和0.67;其中基于街景影像获取的度量街道空间品质的5个指标贡献了31.6%的特征重要性。鸟瞰视野高分影像和人本视角街景影像提供的信息综合互补,构建了更有区分度的特征空间,减少了城中村的错分现象。本文证实了高分影像和街景影像在特征尺度的融合提升了城中村识别精度。街景影像中的信息可以融入到高分遥感影像等数据源中,辅助进行城中村等非正规居住空间的识别。     

全球土地覆被时空变化与中国贡献

20世纪下半叶以来全球土地覆被发生了剧烈变化,人类活动对土地覆被变化的影响成为“人类世”最为显著的特征之一。科学评估全球土地覆被变化的时空过程和新态势,分析中国在其中扮演的角色和地位并提出优化路径,成为中国在可持续发展领域应对全球百年未有之大变局的核心任务之一。本文基于多源土地覆盖数据,运用地理空间分析方法定量刻画了全球土地覆被变化的时空演化过程,从景观尺度分析了地类间的转化关系以及全球“变绿”和森林覆盖度的变化趋势,揭示了中国对全球土地覆被时空变化的贡献。结果表明,1992—2015年全球土地覆被经历了显著变化,全球土地覆被变化度在南美洲中部、撒哈拉以南的非洲、中亚、东南亚和东亚等地形成显著的热点区。中国森林覆盖率从1990年的12.98%增至2020年的23.34%,湿地面积增长1908 km²,为维护全球生态安全贡献了力量,同时在城市用地增长、草地和其他用地减少等方面也有一定的限制作用。与全球其他国家不同,中国城市扩张占用耕地面积居全球第一位,高达7.3万km²。1999—2019年全球叶面积指数存在全球性的显著提高趋势。中国以仅占全球6.6%的植被面积,贡献了全球20%左右的叶面积增加量,引领了全球“变绿”过程。1990—2020年全球森林覆盖度变化呈现出空间集聚性。中国森林面积增长62.84万km²居全球前列,其中西南林区和秦巴山区是林地增长的主要区域,长三角、粤港澳大湾区和内蒙古东部部分地区是森林覆盖度降低的主要区域。中国未来应进一步提升经济社会发展与生态保护的均衡协调度,持续推进美丽中国建设,为全球生态安全和可持续发展贡献更大力量和更多经验。     

基于GWR模型的道路网络对森林碳密度干扰的地理变异

以闽江上游地区为例,在分析三明市2007—2016年森林碳密度时空动态的基础上,采用常规的以及改进后的道路网络测度指标,应用缓冲区分析方法和地理加权回归（Geographically Weighted Regression,GWR）模型,从线上和面上分别探讨道路网络对森林碳密度干扰的地理变异规律。结果表明：① 碳密度受到道路网络的较大影响,路网影响域内外碳密度的大小排序为：路网影响域内＜整个研究区＜路网影响域外;多条道路影响域重叠区的碳密度(26.330 Mg/hm²)明显低于单条道路影响域的碳密度(37.406 Mg/hm²);不同等级道路影响域的碳密度由大到小依次为县道＞高速＞省道＞其它道路＞国道＞乡道。道路网络对2007—2016年碳密度的降低也有明显影响。② GWR模型的分析结果表明,路网对碳密度的影响程度随着样点的变化而变化,具有“空间非平稳性”。碳密度随着路网密度的增加而降低,而随着离道路距离的增加而增加。③ 研究区西北部和中部,GWR的回归系数及相关系数均较大,表明这2个区域道路对碳密度影响大且解释力皆较强。     

多种风电场风速预报订正方法的适用性研究与集成应用

以内蒙古中部某风电场为实验风电场,采用随机森林（Random forest,RF）方法、相似误差订正（Analogue correction of errors,ACE）方法以及概率密度匹配方法（Probability density function matching method,PDF）分别对风电场风速预报进行订正及适用性研究。结果表明：3种方法在各季均对中尺度天气预报模式（Weather research and forecasting model, WRF）风速预报具有不同程度的订正效果,RF方法可以有效改善WRF误差较大的问题,但兼具误差过分放大情况,ACE方法和PDF虽然对较大误差的改善能力不及RF方法,但是能够较好地控制误差过分放大问题。此外,3种方法针对小于5 m·s^-1的小风速段,订正效果不理想,随着风速的增加,订正能力逐渐增强。参照预报模型各自的优势,尝试开展多种预报模型的分风速等级集成应用,可以对不同风速等级下的WRF预报起到较好的改善作用。     

免灌人工梭梭林生长与土壤水分变化的耦合关系

为了研究古尔班通古特沙漠荒漠-绿洲过渡带区域龟裂土立地条件下免灌人工梭梭林生态特征,探讨林分的最佳建植密度,对莫索湾1983—2021年38 a集水造林地初始种植梭梭、梭梭自然更新苗及不同坡位的土壤水分进行了调查,研究了梭梭生长对密度差异的响应,同时分析了各林地土壤水分的变化特征,探讨了梭梭生长与土壤水分的关系,以期为人工梭梭林的营建与可持续性提供科学依据。结果表明：（1） 当梭梭造林密度为6 m×3.5 m时（480 株·hm^-2）,母树存活率最高。随造林密度增大,母树保存率与梭梭自然更新比逐渐下降;母树保留密度越大的林地,其长势越差、生物量越低;盖度、郁闭度越高的林地,阻碍浅层土壤水分的补给,导致梭梭更新苗长势及生物量越差。（2） 梭梭母树的林木生长与其根部140~280 cm深度土壤含水量之间均呈显著负相关（P<0.05）,且主要利用根部140~240 cm土壤水分,对比3个林地可知该层土壤水分含量越高的林地,其母树的长势越好、生物量越高。（3） 当母树保留密度为360株·hm^-2（株行距4 m×7 m）时,梭梭长势较好、整体生物量最高,林下植被更为丰富,林地土壤水分条件相对较好。综上所述,在该地区进行集水造林时,保持该密度更有利于免灌人工梭梭林结构稳定、持续发挥防风固沙效益。     

基于微缩模型的森林BRF测量

利用林木微缩模型构建不同空间分布的林分,测量林分的双向反射率因子(bidirectional reflectance factor,BRF),并对其反射光谱进行了分析研究。结果显示:基于微缩模型得到的观测结果整体较符合实际森林的特征,与三维模型模拟结果一致;在近红外波段,光谱曲线呈典型的"碗边效应",在观测主平面"热点效应"较为明显。研究结果证实林木微缩模型可以用于森林BRF研究。对不同林木模型的分布状态与不同的地形条件的测量结果对比分析后发现,林木分布的密度和坡度是较为敏感的参数,其特征与规律性有助于建模反演地表信息。     

极化方位角补偿信息支持下的植被参数反演

SAR图像中散射目标的散射矩阵受极化方位角(POA)的影响会改变散射体的散射特性,散射矩阵是极化干涉SAR (PolInSAR)估计不同极化状态下复相干性的基础。本文根据极化方位角产生机制,建立了多视情况下基于极化方位角补偿的极化干涉相干性估计模型,分析了极化方位角补偿对相干性估计方法和不同散射机制下相干性估计的影响程度,研究了基于三阶段法与极化方位角补偿的植被参数反演。利用L波段SIRC全极化SAR图像为实验数据验证极化方位角补偿对极化干涉相干性估计和植被参数反演的可行性。实验结果表明,极化方位角补偿能够改变不同极化状态相干性分布规律,提高相干直线拟合精度,改善植被参数反演的可靠性和合理性。     

3S 技术在城市森林建设中的应用--以太原城郊森林公园建设为例

在城市森林建设管理中充分利用3S技术对空间信息的快速获取、存储、分析优势,可以大大提高城市森林的建设质量与效率。本论文分析了城市森林建设各阶段对3S技术的应用需求,并以太原城郊森林公园的建设管理为例,阐述相关技术路线与应用形式。     

Changes to sediment sources following wildfire in a forested upland catchment,southeastern Australia

Few investigations link post‐fire changes to sediment sources and erosion processes with sediment yield response at the catchment scale. This linkage is essential if downstream impacts on sediment transport after fire are to be understood in the context of fire effects across different forest environments. In this study, we quantify changing source contributions to fine sediment (<63 µm) exported from a eucalypt forest catchment (136 ha) burnt by wildfire. The study catchment is one of a pair of research catchments located in the East Kiewa River valley in southeastern Australia that have been the subject of a research program investigating wildfire effects on runoff, erosion, and catchment sediment/nutrient exports. This previous research provided the opportunity to couple insights gained from a range of measurement techniques with the application of fallout radionuclides ¹³⁷Cs and ²¹⁰Pb_ex to trace sediment sources. It was found that hillslope surface erosion dominated exports throughout the 3·5‐year post‐fire measurement period. During this time there was a pronounced decline in the proportional surface contribution from close to 100% in the first six months to 58% in the fourth year after fire. Over the study period, hillslope surface sources accounted for 93% of the fine sediment yield from the burnt catchment. The largest decline in the hillslope contribution occurred between the first and second years after fire, which corresponded with the previously reported large decline in sediment yield, breakdown of water repellency in burnt soils, substantial reduction in hillslope erodibility, and rapid surface vegetation recovery. Coupling the information on sediment sources with hillslope process measurements indicated that only a small proportion of slopes contributed sediment to the catchment outlet, with material derived from near‐channel areas dominating the post‐fire catchment sediment yield response. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Hydrogeochemical balance of forest umbrisol profiles (‘Sierra de Gata’, central western Spain)

Three techniques for obtaining soil water solutions (gravitational and matrical waters extracted using both in situ tension lysimeters and in vitro pressure chambers) and their later chemical analysis were performed in order to know the evolution of the soil‐solution composition when water moves down through the soil, from the Ah soil horizon to the BwC‐ or C‐horizons of forest soils located in western Spain. Additionally, ion concentrations and water volumes of input waters to soil (canopy washout) and exported waters (drainage solutions from C‐horizons) were determined to establish the net balance of solutes in order to determine the rates of leaching or retention of ions. A generalized process of sorption or retention of most components (even Cl^?) was observed, from the soil surface to the C‐horizon, in both gravitational and matrical waters, with H₄SiO₄, Mn²⁺, Na⁺, and SO₄^2? being the net exported components from the soil through the groundwater. These results enhance the role of the recycling effect in these forest soils. The net percentages of elements retained in these forest soils, considering the inputs and the outputs balance, were 68% K⁺, 85% Ca²⁺, 58% Mg²⁺, 7% Al³⁺, 5% Fe³⁺, 34% Zn²⁺, 57% Cl^?, and 20% NO₃^?, and about 75% of dissolved organic carbon was mineralized. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.