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融合遥感与空间大数据的城市土地利用分类研究 ——以兰州市为例

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融合遥感与空间大数据的城市土地利用分类研究 ——以兰州市为例

作者：宗乐丽兰州大学

学位级别：硕士

城市土地利用信息是落实城市用地政策和城市用地开发的重要前提和基础,对把握城市结构、解决城市问题、辅助科学合理地制定城市规划具有重要意义。遥感技术的普及使其广泛应用于土地利用分类、地表变化动态监测等领域。然而,城市内部不... 详细信息

城市土地利用信息是落实城市用地政策和城市用地开发的重要前提和基础,对把握城市结构、解决城市问题、辅助科学合理地制定城市规划具有重要意义。遥感技术的普及使其广泛应用于土地利用分类、地表变化动态监测等领域。然而,城市内部不同类型的用地其光谱与纹理在遥感影像上表现出极高的相似性,且往往具有一定的功能语义属性,仅依赖于遥感影像实现城市地区的土地利用分类具有一定的挑战。随着信息通讯技术的发展,具有语义信息的空间大数据不断涌现,为城市土地利用信息提取提供了新的数据源,而数据挖掘技术的更新与发展则为城市土地利用信息提取提供了方法与手段。然而,大部分方法的分类流程繁琐,且只能在街区尺度上识别其主导功能类型,难以满足城市精细化管理的需要。遥感影像能捕捉城市内部不同用地类型的物理属性(光谱特征、纹理特征、形状特征、地物散射特征等),而空间大数据能够表征城市内部的语义功能信息,因此,多源数据的融合为实现精确的城市土地利用分类提供了新的视角。基于此,本文以多源遥感数据(Sentinel-2A、Sentinel-1A和珞珈一号夜间灯光影像)和空间大数据(兴趣点、宜出行人口热力数据)为基础,提取并分析了多源数据特征,并结合随机森林模型,实现了兰州市主城区土地利用的准确分类,同时,设计了多组特征组合分类实验,以评估不同信息特征对分类结果的贡献与影响,并进一步地对兰州市城市土地利用分布特征进行分析。本文的主要结论如下:(1)Place2Vec模型与Word2Vec模型均能够提取兴趣点(Point of Interest,POI)数据的类别语义特征,相较而言,Place2Vec模型能够充分挖掘POI的潜在语义与空间信息,在应用至城市土地利用分类时,分类效果更好。(2)遥感与POI、人口热力等多源数据特征的综合利用有利于城市土地利用分类效果的改善。综合遥感与空间大数据的城市土地利用分类模型取得了良好的分类效果,一级地类的总体精度高达83.00%,Kappa系数为0.75,各用地类型的精度均达到70%以上;在光谱、纹理特征的基础上,后向散射特征、夜间灯光信息的加入能够使部分地类的分类精度得到小幅度的提高,POI语义特征与人口热力特征能够显著改善所有地类的分类精度。(3)对不同类型特征的重要性程度进行分析发现:单一时刻的人口热力信息对分类的贡献很小,但多时刻的人口热力特征对城市土地利用分类的贡献较大且在所有特征中贡献最大,光谱特征与POI特征次之,而夜间灯光特征与后向散射特征的贡献最为薄弱。(4)对兰州市城市土地利用的空间分布特征进行分析发现:不同类型的城市用地空间分布差异性明显,工矿仓储用地和住宅用地在整体上为最主要的用地类型。其中,主城区占地面积最广的为工矿仓储用地,呈大面积集中连片分布的特点,大多出现于西固区、以及城关区外围;住宅用地占地面积大小仅次于工矿仓储用地,集中分布于城关区的中心区域及七里河区的东部区域;占地面积最小的为商服用地,总体上呈现出东多西少、南多北少的分布格局,且在城关区的分布面积显著高于其他区域;除待建设用地外,公共管理与公共服务的地块普遍较为细碎,集中于城关区与安宁区。

关键词：兰州市土地利用分类遥感空间大数据随机森林特征提取

赣西地区土壤-水稻系统中重金属Cd元素地球化学特征与健康风险评价

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中国地质 2023年

作者：周墨梅丽辉刘冰权张明唐志敏宗乐丽王尚晓田福金张晓东张洁牛晓楠黄丁伶江西省地质调查勘查院基础地质调查所江西省地质局第一地质大队中国人民解放军陆军工程大学中国地质调查局南京地质调查中心

【研究目的】重金属元素主要通过食物链进入人体从而影响健康，开展土壤-水稻系统重金属元素地球化学特征研究，对科学管理耕地、保障粮食安全和健康中国战略的实施具有重要意义。【研究方法】系统采集水稻籽实及对应根系土样品129组，... 详细信息

【研究目的】重金属元素主要通过食物链进入人体从而影响健康，开展土壤-水稻系统重金属元素地球化学特征研究，对科学管理耕地、保障粮食安全和健康中国战略的实施具有重要意义。【研究方法】系统采集水稻籽实及对应根系土样品129组，通过化学分析获取As、Cd、Hg、Pb、Cr、pH和土壤Cd形态等地球化学数据，采用人体健康风险模型评估研究区健康风险。【研究结果】（1）研究区土壤Cd平均含量为0.49mg/kg，显著高于江西表层土壤背景值，有80件土壤Cd含量高于风险筛选值，占总样本的62%。水稻籽实有57件Cd含量超标，超标率为44%。（2）研究区土壤Cd的污染评价结果与农作物Cd的安全评价结果对应性较差。土壤pH值是主要的影响因素，随着土壤pH升高，土壤中Cd含量增加了2.26倍，但水稻籽实Cd含量降低了4.5倍。（3）土壤中Cd的水溶态、离子交换态和残渣态三种赋存形态对水稻籽实Cd含量具有显著影响，在强酸性土壤环境中，Cd生物有效性增强。（4）人体健康风险评价结果显示研究区儿童的健康风险大于成人，非致癌风险和致癌风险因子主要为Cd。【结论】研究区土壤Cd与水稻籽实Cd含量空间对应性较差，依照现行规范评价，存在一定的误判漏判具有一定的局限性；健康风险评价结果显示研究区存在因水稻Cd摄入引起的人体健康风险。

关键词：土壤-水稻系统重金属健康风险土地质量地球化学调查农业地质调查工程赣西地区

基于多目标遗传算法和FLUS模型的西北农牧交错带土地利用优化配置

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地球信息科学学报 2020年第3期22卷 568-579页

作者：杨露颉耀文宗乐丽邱天焦继宗兰州大学资源环境学院兰州730000

西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传... 详细信息

西北农牧交错带生态环境脆弱,区位特殊性和生态重要性使其在我国社会经济发展和生态环境保护方面具有重要战略意义。通过对该区域进行土地利用优化配置,使有限的土地资源支撑起生态环境保护和经济发展的重任是本文的出发点。多目标遗传算法和FLUS模型的应用可以从多方面(数量结构、空间布局、综合效益)完善土地利用优化配置,为土地利用优化配置提供更多的选择方案。本文选用多目标遗传算法和FLUS模型对该区域进行2025年的土地利用变化模拟,通过设置自然发展、生态保护优先、经济发展优先、生态-经济均衡4种情景,探讨了如何在兼顾生态环境保护与社会经济发展的情况下进行土地利用的优化配置。结果表明,基于生态-经济均衡情景下的优化方案,土地利用类型的数量结构和空间布局更为合理,其综合效益优于另外3种情景。该情景在合理限制经济发展速度的前提下,使生态建设获得稳定发展,其经济效益较生态保护优先情景下增长了8.96%,生态效益较经济发展优先情景下增长了0.77%,在生态保护与经济发展2种目标之间达到平衡,为西北农牧交错带的土地利用规划提供了决策辅助。

关键词：土地利用优化多目标遗传算法 FLUS模型 Markov Chain GM(1,1)模型生态环境保护生态-经济均衡西北农牧交错带

新安江流域2000-2021年NDVI时空变化特征及其影响因素分析

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华东地质 2023年第3期44卷 273-281页

作者：王尚晓牛晓楠张洁张明宗乐丽黄丁伶中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016 中国人民解放军陆军工程大学江苏南京210007

新安江流域是长三角地区重要的生态屏障,对该流域的植被覆盖情况进行监测并掌握其动态变化特征,对该区生态环境保护具有重要意义。以新安江流域为研究区,利用2000—2021年MOD13Q1数据,针对归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征及其变化... 详细信息

新安江流域是长三角地区重要的生态屏障,对该流域的植被覆盖情况进行监测并掌握其动态变化特征,对该区生态环境保护具有重要意义。以新安江流域为研究区,利用2000—2021年MOD13Q1数据,针对归一化植被指数(NDVI)的时空变化特征及其变化的持续性,使用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和Hurst指数等方法进行分析,探讨了NDVI的变化趋势与岩性建造、土地利用类型之间的关系。结果表明:二十多年以来,新安江流域的年平均NDVI为0.5~0.9,总体呈波动上升趋势,最大值出现在每年7—9月,最小值出现在每年1—3月,呈现“山地高,丘陵和平原较低”的分布特征。NDVI变化类型以改善型为主,改善型区域面积占比>70%,且以持续改善型为主,其中轻微改善型和明显改善型面积占比达85.71%。第四系和白垩纪红层分布区,NDVI严重退化和轻微退化占比较高,NDVI退化情况较严重的土地利用类型为建设用地、草地和耕地。该研究结果可反映新安江流域NDVI的时空变化特征,对于该区生态环境保护与建设具有一定指导意义。

关键词：新安江流域时空变化 NDVI 趋势分析植被覆盖

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河西地区NDVI变化及其对气温和降水的响应

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测绘科学 2021年第4期46卷 83-89页

作者：郭昆明邱天宗乐丽鲁晖颉耀文兰州大学资源环境学院兰州730000

针对不同地区植被变化对气温和降水的响应不一致的现象,该研究基于MODIS-NDVI遥感影像及同期33个气象站点数据,采用斜率分析和相关分析等方法,探究了河西地区2000—2017年生长季植被覆盖的年际和年内变化及其与气候因子的关系。结果表明... 详细信息

针对不同地区植被变化对气温和降水的响应不一致的现象,该研究基于MODIS-NDVI遥感影像及同期33个气象站点数据,采用斜率分析和相关分析等方法,探究了河西地区2000—2017年生长季植被覆盖的年际和年内变化及其与气候因子的关系。结果表明:河西地区生长季NDVI的总体水平偏低,空间上由东南向西北逐步递减;近18年,河西地区NDVI的趋势变化为整体增加,增加速率为0.022/(10 a)。年尺度上,河西地区NDVI变化与气温相关性较小,主要受降水影响,86.80%的区域与降水呈正相关。月尺度上,植被覆盖随温度升高而逐渐增加,20℃时趋于最大;月降水量在0~60 mm之间时,NDVI随降水量增大而快速增加;超过60 mm后,则稳定在0.16左右。河西地区植被对降水的响应存在2个月滞后性,而与气温则无明显时滞性。

关键词： MODIS-NDVI 河西地区植被覆盖气候因子

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同面阵列电极敏感场优化方法

计量学报 2024年第2期45卷 222-230页

作者：温银堂王凯张玉燕宗乐文潘钊燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

同面阵列电极敏感场的非线性特性导致图像重建过程存在严重的不适定性,为提高同面3×4阵列电容成像系统的成像质量与稳定性,提出了一种数据降维并结合平方增敏的方法对敏感场进行优化。该方法依据最大熵原理实现敏感场的自适应降维寻优... 详细信息

同面阵列电极敏感场的非线性特性导致图像重建过程存在严重的不适定性,为提高同面3×4阵列电容成像系统的成像质量与稳定性,提出了一种数据降维并结合平方增敏的方法对敏感场进行优化。该方法依据最大熵原理实现敏感场的自适应降维寻优,重构得到的特征敏感场与实际敏感场具有更高的特征匹配度。另外,平方化的增敏方式可以增强敏感场特征数据与和非特征数据的对比度,同时还可以减弱敏感场矢量求解造成的特征边缘波动性。最后通过同面3×4阵列电容成像系统,设计了多组实验对所提优化方法的有效性进行验证,结果表明敏感场优化后的重建图像质量与稳定性明显提高。

关键词：无损检测电容成像同面阵列电容敏感场图像重建

迷迭香HSP90基因家族鉴定及其对干旱、高温和盐胁迫响应的表达分析

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甘肃农业大学学报 2024年

作者：杨德双崔玮桐徐宗乐杨琳张党权丁申李明婉陈圆圆赖勇河南农业大学林学院

【目的】本文旨在鉴定迷迭香 HSP90 基因家族成员并系统分析其基本性质、进化关系，研究迷迭香HSP90基因在高温、干旱和盐胁迫下的表达情况，给研究迷迭香抗逆分子机制提供参考。【方法】利用生物信息学方法对 RoHSP90 基因家族基因结... 详细信息

【目的】本文旨在鉴定迷迭香 HSP90 基因家族成员并系统分析其基本性质、进化关系，研究迷迭香HSP90基因在高温、干旱和盐胁迫下的表达情况，给研究迷迭香抗逆分子机制提供参考。【方法】利用生物信息学方法对 RoHSP90 基因家族基因结构、保守基序、蛋白理化性质和进化关系进行分析，并通过转录组测序技术分析 RoHSP90基因家族在高温、干旱、盐三种胁迫处理时期的表达情况。【结果】RoHSP90 家族包含32个成员，将其命名为RoHSP90-1～32。迷迭香 HSP90 蛋白氨基酸数目为64～857个、保守基序1～15、内含子数目在1～20之间，分子质量为7.23～98.46kD，理化性质分析表明迷迭香HSP90绝大部分是疏水性蛋白。系统进化树分析表明拟南芥、一串红、小麦、欧洲油麦菜、高山鼠尾草和迷迭香的 HSP90 家族分为3个亚家族。基因表达量分析结果显示13个 RoHSP90s 基因在胁迫处理下出现不同程度表达变化。高温胁迫下，RoHSP90 基因表达变化较明显，差异倍数较大，且以上调表达为主。盐胁迫下，RoHSP90-4、RoHSP90-11、RoHSP90-14这三个基因显著上调表达。干旱胁迫时，RoHSP90-4、RoHSP90-11、RoHSP90-14、RoHSP90-29这4个基因显著上调表达。三种胁迫条件下，其他部分 RoHSP90 基因显著下调表达。【结论】采样生物信息学方法鉴定出了迷迭香HSP90基因家族各成员的基本信息，并分析了其响应胁迫的表达状况。RoHSP90基本符合植物HSP90基因的典型特征；三种胁迫下，RoHSP90对高温响应最为显著，其中RoHSP90-14和RoHSP90-19可能在迷迭香抵抗高温过程中发挥重要作用。研究结果给解析RoHSP90提高迷迭香抗逆性的分子机制奠定了基础。

关键词：迷迭香 HSP90基因家族生物信息学表达水平

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基于高频逆变技术的小型超声波清洗机设计

电脑知识与技术 2024年第19期20卷 104-106,114页

作者：黎莲花滕宗乐桂林电子科技大学电子工程与自动化学院广西桂林541004

小型超声波清洗机是一种利用超声波振动和清洗液体在果蔬、零件、碗筷等物体表面去除污垢和杂质的设备。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,产生PWM波并设置其死区时间。PWM波经光耦隔离、驱动放大,控制全桥四个功率MOS管通断实现逆变。... 详细信息

小型超声波清洗机是一种利用超声波振动和清洗液体在果蔬、零件、碗筷等物体表面去除污垢和杂质的设备。系统以STM32F103C8T6作为主控芯片,产生PWM波并设置其死区时间。PWM波经光耦隔离、驱动放大,控制全桥四个功率MOS管通断实现逆变。逆变产生的40kHz高频高压驱动信号经高频变压器匹配超声波谐振子实现超声波电源。测试结果表明:能够实现超声波清洗的定时和功率调节,具有较好的清洗效果,但稳定性仍有待改进。

关键词：超声波死区互补全桥驱动清洗机

单孔VATS肺外科手术后胸腔引流时间的影响因素研究

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中文科技期刊数据库（全文版）医药卫生 2024年第2期 48-54页

作者：夏钊章宗乐王成孟祥松全椒县人民医院安徽滁州239500

分析单孔VATS肺外科手术后胸腔引流时间的影响因素的研究。方法这项回顾性实验包括了接受不同类型的肺切除术患者。收集并分析全椒县人民医院胸心外科同一外科手术医生在2022年1月至2022年12月行单孔VATS肺外科手术患者120例,根据引流... 详细信息

分析单孔VATS肺外科手术后胸腔引流时间的影响因素的研究。方法这项回顾性实验包括了接受不同类型的肺切除术患者。收集并分析全椒县人民医院胸心外科同一外科手术医生在2022年1月至2022年12月行单孔VATS肺外科手术患者120例,根据引流时间分为A组(胸引管留置时间≤5d)和B组(胸引管留置时间>5d),通过临床资料,比较分析两组影响胸引管留置时间的因素,统计学方法为对可能影响术后胸引管留置时间的因素采用单因素和多因素二元逻辑回归分析。结果本研究包括120例患者,两组均60例患者,在年龄、手术时间、手术切除范围、术中出血量、淋巴结清扫站数、淋巴结清扫数目、手术部位(上+中肺/下肺)、病理类型、使用白眉蛇毒血凝酶,差异有统计学意义(p1;其中OR值>1是危险性因素,OR值<1是保护性因素。结论在单孔VATS下,胸引管留置时间方面使用白眉蛇毒血凝酶、手术范围、淋巴结清扫个数、手术部位是胸腔引领量的独立影响因素,但由于样本量较少,仍需大量临床实验进行验证。

关键词：肺外科手术术后引流量术后引流时间