检索结果-南通市图书馆

地表水资源表示地表水中可以逐年更新的淡水量,是发展国民经济不可缺少的重要自然资源。随着社会发展、人口变迁以及自然条件变化,特别是人类活动排放污染物,造成了地表水的水体水质污染。关于水污染治理及预防方法是水环境保护的重要研究方向,而当前水质监测工作仍沿用传统人工定点采样监测的方式,这不仅费时费力,而且难以全面反映整个水域的水质状况分布。遥感技术作为一种新型监测手段弥补了传统水质监测的缺陷,以其高效、实时、观测范围广的特点,在湖泊水库以及城市水域的水质监测中发挥了重要作用。随着各种体积小、探测精度高、重量轻的新型传感器相继面世,无人机高光谱遥感技术以其双高特性,给地表水水质定量遥感监测带来了新的契机。基于无人机高光谱遥感影像用于水环境监测的发展前景和机器学习在回归建模中自动化预测的能力,本文使用大疆M600 Pro和微型高光谱分辨率相机作为监测平台以获取高光谱影像数据,并且采集了地面实测光谱。通过柳州市北弓水库悬浮物浓度定量反演和武汉市城市河道内梅罗综合污染指数定量反演两组实验,从单一水质参数和综合污染指数反演两方面阐述了无人机高光谱框架下的地表水水质定量遥感监测的有效性和可行性。由于反演目标和高光谱波段信息之间拟合的复杂性,本文尝试使用了从经验/半经验模型到更为复杂的粒子群优化最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)、梯度提升决策树(GBDT)和随机森林(RF)等机器学习模型进行实验。同时基于训练后的模型,制作了整个水库悬浮物浓度(SSC)空间分布图和城市河道污染指数空间分布图,从研究区周边自然环境以及人类社会活动等方面分析了反演目标空间分布的合理性,论证了实验结果的准确性。论文主要研究成果如下:(1)阐述了无人机高光谱影像的预处理方法和流程。由于从高光谱传感器存储模块采集的初始数据为DN影像,因此必须经过一系列影像预处理后才能为实验所用。预处理过程包括传感器辐射定标,几何校正,场地绝对辐射校正,水体提取和光谱提取。由于无人机飞行高度较低,飞行中的辐射校正可以忽略复杂的大气效应。高光谱传感器Headwall Nano为线性推扫成像传感器,因此在飞行过程中容易抖动使得推扫出的影像产生严重变形。无人机集差分GPS技术和惯性测量单元技术于一体的POS跟传感器集成在一起,可以提供传感器的位置和姿态参数,直接、快速地进行影像的地理定位。另外由于水体遥感反射比极低,均值油布反射率无法满足实验需求,绝对辐射校正采用地面实测光谱完成无人机辐射亮度影像的线性关系校准。(2)对比分析了多种模型用于北弓水库总悬浮物浓度反演的效果。由于波段比值能消除在不同时空上变化的周围环境等背景噪音的干扰,是定量反演中常用的对比增强运算。本文尝试使用穷举法求解波段比值,新增相关性更高的特征变量。利用应用广泛的粒子群寻优算法对最小二乘支持向量机算法进行寻优,相比于传统的指数模型、线性模型和当下应用广泛的随机森林算法等,估算精度有明显提高,测试集的相关系数R为0.95,均方根误差(RMSE)仅为0.75mg/L。整幅无人机影像反演结果较为理想,悬浮物分布情况与实际情况基本一致,呈现岸边浓度高湖心浓度低,悬浮物呈区域性聚集的特点。(3)鉴于多个单一水质参数反演带来的累计误差,本文阐述了内梅罗综合污染指数表征城市水体污染度的过程,以及基于梯度提升决策树等多种算法拟合综合污染指数的过程。通过实验,验证了内梅罗综合污染指数在黑臭水体识别与水体污染程度评价应用中的准确性。根据研究区整体污染的空间分布,武汉市沙湖港经排水口分隔,呈现前部分重度黑臭和后部分无黑臭的特征。而巡司河在研究区段整体属于重度黑臭,特别到弯道部分水流速度放缓,污染程度明显加重。

关键词：无人机高光谱影像水质参数定量反演机器学习

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基于阴影时空分布的舒适型社区绿道优化研究

基于阴影时空分布的舒适型社区绿道优化研究

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作者：张萌湖北大学

学位级别：硕士

绿道作为城市中一种重要的空间类型,具有缓解城市交通拥堵、提升居民出行舒适度、改善城市热岛效应的功能,与城市居民的生活息息相关。近年来,随着城市空间环境的改善,绿色健康出行方式的倡导,绿道建设越来越受到人们的重视。尤其是社... 详细信息

绿道作为城市中一种重要的空间类型,具有缓解城市交通拥堵、提升居民出行舒适度、改善城市热岛效应的功能,与城市居民的生活息息相关。近年来,随着城市空间环境的改善,绿色健康出行方式的倡导,绿道建设越来越受到人们的重视。尤其是社区型绿道,作为城市慢行系统的重要载体连接社区内部及周边零散地段,使人们顺畅到达教育、工作、商业、休闲游憩等场所,与居民日常生活联系更紧密,比其他绿道具有更高的使用频率。然而已有对绿道的研究重点多偏向宏观层面上的城市绿地规模及数量与城市热环境调节作用的关系和景观美学方面,而城市土地利用的限制使其缺失现实指导作用,且其使用效果欠缺以人体主观舒适度和出行便利性的考虑。树荫作为影响人类舒适度的重要组成部分,国内外学者通过多种方式对其进行量化,但这些研究和指标结果由于没有转换为可用于绘制社区尺度的街道上有关舒适度的分布,从而无法用于指导街道树木和绿道规划,更无法为绿道优化中树木的位置、种类、种植密度和种植方式对于舒适度的影响提供进一步研究参考。关于城市建筑物阴影的时空分布已经有了很好的解决方案,然而树木高分辨率阴影的空间分布,却受到参数获取及方法限制导致出现计算难度和精确度的问题,从而无法将舒适度指标纳入到绿道规划布局中。无人机遥感是精细认知城市环境不可替代的手段,大量实验结果表明目前Lidar数据能有效提取三维结构参数,如树高、树冠大小、冠层厚度等三维结构数据,光谱数据结合多时相能高精度提取城市树种信息,并实现叶面积指数反演,因此城市绿度空间遥感成功的获取了植被二维信息、植被三维结构、叶面积指数遥感反演等精细化参数,为影响人体舒适度的关键参数提取提供了可能性。另外,居民出行特征方面,社区居民的行为特征也是影响绿道建设和评价的重要因素,只有绿道的选线符合大部分的行径方向和出行时刻,才能使得大多数情况获得最佳的出行体感舒适度。本文以校园作为社区缩影为研究区,利用无人机倾斜摄影技术获取数据计算阴影,基于阴影时空分布对绿道通行舒适度进行研究,结果如下:⑴确定了无人机数据提取树木高度的准确性。通过对25m,50m,75m和100m的飞行高度获取的影像,利用DSM与DEM的差值得到CHM的方法提取植被树高的精度分别为90.1%、90.66%、91.17%和90.53%;最终确定无人机100m的飞行高度能够满足树木高度提取的精度要求。从而对湖北大学研究区进行影像获取,利用点云单木分割的方法提取林分信息,其提取树高精度为91.59%。⑵对研究区内不同遮荫情况和不同下垫面的地面温度进行实测分析得到,遮荫效果由高到低依次为,郁闭度高的区域＞郁闭度较低的区域＞暴晒区,不同下垫面局部区域温度由高到低依次为不透水面＞裸土地＞草地。⑶根据研究时间的太阳高度角、偏角和方位角信息结合提取的林分信息（树高、树冠和位置）利用Arbor Shadow软件计算了2019年9月13日10点、13点和16点的阴影空间分布,结果显示,冠层宽度大且枝叶茂盛的树木林荫覆盖面积要比年幼低矮枝叶稀疏冠层宽度小的林荫覆盖面积大。⑷利用GIS最小成本路径基于通行舒适度对校园绿道进行最佳路径选线,结合实测温度数据对其结果进行分析得出,影响绿道林荫调节局部气候造成不同舒适程度的因素有行道树的树种、树木形态、种植间距、灌木丛合理种植和道路宽度比。本实验主要基于时空阴影分布结合实测温度对绿道通行时人体舒适度进行研究,为树木林荫精准计算提供了技术路线与方法,为今后构建舒适型社区绿道提供思路。

关键词：绿道舒适度无人机倾斜摄影林分提取阴影时空分布成本路径

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基于遥感数据与GIS空间分析的神农架金丝猴生境适宜性研究

基于遥感数据与GIS空间分析的神农架金丝猴生境适宜性研究

引用

作者：王俊湖北大学

学位级别：硕士

对生物的生境适宜性的研究,有助于生物的生境评价和物种保护。金丝猴是我国特有的珍稀宝贵濒危物种,神龙架是金丝猴的分布地区之一,而中国生物多样性保护计划已把金丝猴列为三级优先保护动物。但受历史原因影响,森林砍伐和生境退化使金... 详细信息

对生物的生境适宜性的研究,有助于生物的生境评价和物种保护。金丝猴是我国特有的珍稀宝贵濒危物种,神龙架是金丝猴的分布地区之一,而中国生物多样性保护计划已把金丝猴列为三级优先保护动物。但受历史原因影响,森林砍伐和生境退化使金丝猴赖以生存的栖息生境遭到严重破坏和高度破碎化,其生存状态极度濒危。本文通过野外实地调查以及神龙架自然保护区相关基础数据资料,以神农架自然保护区金丝猴栖息地生境为研究对象,通过最大熵模型分析预测金丝猴的生境分布,同时研究变量因子跟金丝猴分布的关系,确定各个因子与生境的内在联系,探求其具体关系。运用GIS空间分析和数据处理技术,综合评价神龙架金丝猴的生境分布和空间格局。然后通过GIS空间分析对生境进一步分析,探求金丝猴潜在生境廊道。研究的主要结果如下:1.影响金丝猴生境分布的最主要因子为坡度、海拔、道路距离和河流距离;其次为坡向、植被类型;2.金丝猴猴高适宜的生境分布的环境数据为:海拔范围为1600米到2800米,坡度范围为0-20°,河流距离小于1000米,公路距离大于1000米,郁闭度为0.8-0.93,平均乔木树高和胸径为10cm-15cm,最适宜活动植被类型为针叶林,次适宜的是阔叶林和混交林。3.金丝猴的适宜生境主要分布于神龙架自然保护区大小龙潭,千家坪,金猴岭等。高适宜,次适宜以及低适宜生境的面积分别是29.4平方公里,26.3平方公里,58.6平方公里,分别占占保护区总面积的约4.2%,约3.6%,8.3%。

关键词：遥感 GIS 金丝猴生境评价

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