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基于流域系统模拟一情景优化的精细治理决策支持方法

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地理学报 2024年第1期79卷 58-75页

作者：秦承志朱良君申申吴彤肖桂荣吴升陈芸芝汪小钦冯险峰朱阿兴陆锋中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 数字中国研究院(福建) 福州350108 福州大学空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福州350108 南京师范大学地理科学学院南京210023 威斯康星大学麦迪逊分校地理系美国麦迪逊WI 53706

面向美丽中国生态文明建设所需,亟待有效实现流域精细治理的科学决策,以根据流域综合治理愿景目标,优化流域管理措施(BMP)的空间布局方案(即BMP情景)、制定符合实际需求的实施路线图。对此,“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现... 详细信息

面向美丽中国生态文明建设所需,亟待有效实现流域精细治理的科学决策,以根据流域综合治理愿景目标,优化流域管理措施(BMP)的空间布局方案(即BMP情景)、制定符合实际需求的实施路线图。对此,“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现出广阔应用前景。本文介绍了该框架在应对实际应用需求中尚存的一系列问题,开展了体系性的方法研究:①提出新的流域过程建模框架,以兼顾建模灵活性和高性能计算、高效实现流域系统模拟;②提出以坡位单元作为BMP空间配置单元、并在情景优化过程中可进行单元边界动态调整的BMP情景优化方法,可有效考虑流域综合治理的经验知识,保障优化结果合理性;③提出考虑分阶段投资约束的BMP情景实施次序优化方法,可推荐出符合实际落地需求的实施路线图;④设计研发用户友好的参与式流域规划系统,供各方利益相关者协商决策。通过典型小流域应用案例验证了上述新方法、工具和原型系统的有效性和实用价值。

关键词：流域系统模拟流域管理措施情景分析智能优化决策支持

结合MNF变换与灰值形态学的三江平原多光谱、多时相MODIS遥感影像分类

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武汉大学学报（信息科学版） 2011年第2期36卷 153-156,I0003,I0003页

作者：刘汉丽裴韬周成虎朱阿兴武汉科技大学汽车与交通工程学院中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京市朝阳区大屯路甲11号100101

通过对影像进行光谱特征分析,及对各种植被类型进行物候特征分析,选用以NDVI数据为主的多波段、多时相的MODIS影像数据进行最小噪声分离MNF变换,然后进行灰值形态学滤波,运用阈值分割法提取旱地,并运用自组织特征映射SOM神经网络聚类模... 详细信息

通过对影像进行光谱特征分析,及对各种植被类型进行物候特征分析,选用以NDVI数据为主的多波段、多时相的MODIS影像数据进行最小噪声分离MNF变换,然后进行灰值形态学滤波,运用阈值分割法提取旱地,并运用自组织特征映射SOM神经网络聚类模型分离湿地和水田。实验结果与现有的研究成果相比,精度有较大提高。

关键词： MODIS遥感影像归一化差分植被指数最小噪声分离变换灰值形态学滤波

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精细数字土壤普查模型与方法 1

丛书名：地理信息系统理论与应用丛书

2008年

作者：朱阿兴

本书对精细数字土壤普查的理论和技术及其应用进行了研讨，内容包括数字土壤普查的现状、基于模糊逻辑的精细数字土壤的表达模型、定量描述土壤环境要素空间变化的分析技术等。

ISBN: (数字)9787030215215

ISBN: (纸本)9787030215215

关键词：应用数字技术土壤普查

来源：畅想之星图书光盘版（南... 评论

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苏式船点制作

1990年

作者：朱阿兴

来源：汇雅图书（南通市图书馆... 评论

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滑坡危险度制图精度评价指标的有效性研究

自然灾害学报 2017年第2期26卷 115-122页

作者：缪亚敏朱阿兴杨琳虚拟地理环境教育部重点实验室(南京师范大学)、江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点、江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 Department of Geography University of Wisconsin-MadisonMadisonWI 53706USA

对滑坡危险度制图进行精度评价具有重要意义。现有对滑坡危险度制图进行评价的研究多集中于评价指标的建立和应用,而评价指标能否有效地度量滑坡危险度图的精度、区分不同质量的滑坡危险度图尚值得研究。针对只使用正样本的评价指标,选... 详细信息

对滑坡危险度制图进行精度评价具有重要意义。现有对滑坡危险度制图进行评价的研究多集中于评价指标的建立和应用,而评价指标能否有效地度量滑坡危险度图的精度、区分不同质量的滑坡危险度图尚值得研究。针对只使用正样本的评价指标,选择其中3种常用的非阈值依赖性评价指标——预报效率曲线及曲线下面积、P/E曲线及连续Boyce指数和空间聚集度作为精度评价标准,以甘肃省油坊沟流域为研究区,采用正样本和不同的负样本,基于随机森林模型推测生成不同质量的滑坡危险度图,应用3个评价指标对其进行精度评价,验证了各评价指标的有效性。结果发现,预报效率曲线与P/E曲线的分布可以体现不同质量的滑坡危险度图的差异,但是预报效率曲线下的面积只适宜于滑坡危险度高估时的制图精度评价,而连续Boyce指数与空间聚集度只适宜于滑坡危险度低估时的制图精度评价。

关键词：评价指标制图精度滑坡危险度制图

基于坡位-地块单元的流域最佳管理措施空间优化配置方法

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地球信息科学学报 2021年第4期23卷 564-575页

作者：史亚星朱良君秦承志朱阿兴中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学资源环境学院北京100049 中国-丹麦科研教育中心北京100190 中国科学院大学中丹学院北京100190 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京师范大学地理科学学院南京210023 虚拟地理环境教育部重点实验室(南京师范大学) 南京210023 威斯康星大学麦迪逊分校地理系麦迪逊WI53706

最佳管理措施(BMP)是治理流域土壤侵蚀、非点源污染等环境问题的有效途径,基于流域过程模拟的情景优化方法可得到综合效益近似最优的BMP空间配置方案集。目前用于配置BMP的空间单元(如子流域、水文响应单元、地块、坡位)均不能有效地综... 详细信息

最佳管理措施(BMP)是治理流域土壤侵蚀、非点源污染等环境问题的有效途径,基于流域过程模拟的情景优化方法可得到综合效益近似最优的BMP空间配置方案集。目前用于配置BMP的空间单元(如子流域、水文响应单元、地块、坡位)均不能有效地综合体现BMP与地形部位间的空间关系以及同一地形部位内不同土地利用斑块上的BMP差异。本文提出将坡位单元与地块单元叠加生成的坡位-地块单元作为BMP空间配置单元,结合分布式流域建模框架SEIMS和多目标优化算法NSGA-II建立一套流域BMP空间优化配置方法。以江苏省溧阳市中田舍流域的非点源污染治理为例,选取减量施肥、退耕还林、封山育林和生态林草4种典型BMP,以最大化总氮削减率、最小化经济成本为优化目标,分别采用坡位单元、地块单元、坡位-地块单元进行情景优化。结果表明:相比坡位单元和地块单元,采用坡位-地块单元可获得最多具有近似最优综合效益的BMP情景,定量评价解集分布性和收敛性的Hypervolume指数分别提升了7%和4%,且BMP在空间上分布更加精细、配置更加灵活。本文方法可有效、合理地优化流域最佳管理措施的空间配置,为流域治理提供决策支持。

关键词：最佳管理措施流域过程模拟情景优化空间配置单元土地利用坡位地块智能优化

概念性土壤侵蚀模型的建立及在紫色土小流域的应用

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农业工程学报 2009年第12期25卷 80-87,I0042页

作者：王平朱阿兴蔡强国刘慧平北京师范大学地理学与遥感科学学院中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 Department of Geography University of Wisconsin-MadisonMadisonWI53706USA 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环与地表过程院重点实验室

概念性土壤侵蚀模型在描述流域基本过程的同时对参数要求较低,现有概念性模型中计算产沙所需参数主要靠律定或借鉴经验值。该文介绍了1个无需流域出口产沙量长序列观测资料来律定且能适用于研究流域的概念性土壤侵蚀模型。模型中引入了... 详细信息

概念性土壤侵蚀模型在描述流域基本过程的同时对参数要求较低,现有概念性模型中计算产沙所需参数主要靠律定或借鉴经验值。该文介绍了1个无需流域出口产沙量长序列观测资料来律定且能适用于研究流域的概念性土壤侵蚀模型。模型中引入了分布式水文模型WetSpa Extension作为水文模块,结合流域内试验小区上建立的流量—产沙量经验关系计算侵蚀量,再结合泥沙输移比构建起产沙模块。通过在紫色土地区小流域的应用表明,模型能够得到较合理的流域出口产流量、产沙量以及侵蚀率的空间分布等模拟结果,在没有试验小区的邻近流域地区也具有推广性,且能作为评价水保措施效益的有力工具。该概念性模型对于流域出口泥沙资料稀少的地区具有很高的应用价值和协助流域管理的潜力。

关键词：土壤侵蚀模型概念性水土保持紫色土

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DEM误差对滑坡危险性评价模型的影响

地理科学进展 2012年第10期31卷 1326-1333页

作者：包黎莉秦承志朱阿兴呼雪梅中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院研究生院北京100049

基于数字高程模型(DEM)计算得到的坡度、坡向等地形属性是滑坡危险性评价模型的重要输入数据,DEM误差会导致地形属性计算结果不确定性,进而影响滑坡危险性评价模型的结果。本文选择基于专家知识的滑坡危险性评价模型和逻辑斯第回归模型... 详细信息

基于数字高程模型(DEM)计算得到的坡度、坡向等地形属性是滑坡危险性评价模型的重要输入数据,DEM误差会导致地形属性计算结果不确定性,进而影响滑坡危险性评价模型的结果。本文选择基于专家知识的滑坡危险性评价模型和逻辑斯第回归模型,采用蒙特卡洛模拟方法,研究DEM误差所导致的滑坡危险性评价模型结果不确定性。研究区位于长江中上游的重庆开县,采用5 m分辨率的DEM,以序贯高斯模拟方法模拟了不同大小(误差标准差为1 m、7.5 m、15 m)和空间自相关性(变程为0 m、30 m、60 m、120 m)的12类DEM误差场参与滑坡危险性评价。每次模拟包括100个实现,通过对每次模拟分别计算滑坡危险性评价结果的标准差图层和分类一致性百分比图层,用以评价结果不确定性。评价结果表明,在不同的DEM精度下,两个滑坡危险性评价模型所得结果的总体不确定性随空间自相关程度的变化趋势并不相同。当DEM空间自相关性程度不同时,基于专家知识的滑坡危险性评价模型的评价结果总体不确定随着DEM误差增加而呈现不同的变化趋势,而逻辑斯第回归模型的评价结果总体不确定性随着DEM误差大小增加而单调增加。从评价结果总体不确定性角度而言,总体上逻辑斯第回归模型比基于专家知识的滑坡危险性评价模型更加依赖于DEM数据质量。

关键词：数字高程模型(DEM) 误差滑坡危险性评价蒙特卡洛模拟不确定性

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基于模拟退火算法的土壤样点设计方法研究

土壤通报 2013年第4期44卷 820-825页

作者：张淑杰朱阿兴刘京杨琳中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049 Department of Geography University of Wisconsin-Madison

野外采样设计是数字土壤制图的首要步骤,基于不同设计样点推理的土壤图具有不同的精度。另一方面,采样方案应该充分整合研究区内已有样点资源以减少采样成本。而目前经常用到的三种样点设计方案:基于经典统计理论的空间采样方案,基于地... 详细信息

野外采样设计是数字土壤制图的首要步骤,基于不同设计样点推理的土壤图具有不同的精度。另一方面,采样方案应该充分整合研究区内已有样点资源以减少采样成本。而目前经常用到的三种样点设计方案:基于经典统计理论的空间采样方案,基于地统计的空间采样方案和目的性采样方案都很难整合已有样点资源。在推理不确定性图的指导下,利用模拟退火的方法提出了一套既能充分整合已有样点资源又能提高采样效率的补充样点设计方案。在黑龙江省嫩江县鹤山农场老莱河左岸,利用模拟退火算法和规则采样方法分别设计了1个、4个、5个、10个、15个、23个样点,结果证明在相同样点数量情况下(尤其是样点数量较少时),模拟退火算法设计的样点具有更好的代表性,基于这些样点推理的土壤属性图具有更高的可靠性。

关键词：已有土壤样点推理不确定性模拟退火算法