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空间染色镶嵌模型理论与应用

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第4期43卷 522-528页

作者：朱渭宁孙璐浙江大学海洋学院

地理空间数据模型及其对地理对象-空间关系的描述是地理信息科学（GIS）理论与应用研究的核心内容。介绍和讨论了一种新的GIS空间数据模型——空间染色模型（spatial chromatic model,SCM）的结构、操作、应用及其在地理学上的含义。SC... 详细信息

地理空间数据模型及其对地理对象-空间关系的描述是地理信息科学（GIS）理论与应用研究的核心内容。介绍和讨论了一种新的GIS空间数据模型——空间染色模型（spatial chromatic model,SCM）的结构、操作、应用及其在地理学上的含义。SCM的特点是其每个基础数据单元（细胞）具有一个唯一的编码,这些编码提供了面向各种GIS空间分析和运算的丰富信息。SCM的本质是一种基于实体第一性的相对性地理空间,它有助于从一个新的视角更加深入地理解地理实体-空间关系。

关键词：空间染色模型对象-空间关系地理信息科学空间数据模型

基于多年遥感数据分析长江河口海岸带湿地变化及其驱动因子

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环境科学学报 2017年第11期37卷 4366-4373页

作者：孙楠朱渭宁程乾浙江大学海洋学院海岛海岸研究所舟山316021 浙江工商大学区域生态环境与空间信息技术研究所杭州310018

研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义.本文获取长江口1979—2015年10景Landsat-MSS/TM/OLI影像和2015年13景GF1-PMS高空间分辨率数据,对比两个典型实验区分类算法,选用最优的决策树算法应用到长江... 详细信息

研究河口海岸带湿地长时间演变对湿地保护管理和海岸带资源评估具有重要意义.本文获取长江口1979—2015年10景Landsat-MSS/TM/OLI影像和2015年13景GF1-PMS高空间分辨率数据,对比两个典型实验区分类算法,选用最优的决策树算法应用到长江口Landsat影像中,得到沿岸湿地要素近40年的面积变化情况.研究表明,2015年长江河口海岸带湿地总面积为4725 km2,自然湿地占63.5%,人工湿地占21.2%,湿地总面积相比1979年增加了662 km2,自然湿地面积减少了163 km2,而人工湿地面积增加了766 km2.长江口自然湿地面积在1979—2000年减少幅度较大,2000年后由于保护管理加强而减少幅度变小;人工湿地和建筑面积增加较为明显,主要是由于大型水库的修建和人工鱼塘开发及港口建设.湿地总的变化趋势为河口区不断淤积,自然湿地转变为人工湿地,人工湿地转变为建筑用地等非湿地;其中,滩涂面积减少283 km2,水库、养殖鱼塘和水稻田面积分别增加了92、355和319 km2,主要发生在崇明东滩和启东沿岸;非湿地中建筑用地面积增加154 km2,灌木草场面积减少147 km2,主要发生在上海和启东沿岸.同时比较分析长江口3个区域湿地驱动因子发现,北岸启东沿岸和南岸南汇东滩湿地因经济快速发展和港口水利工程修建,以及过度开垦滩涂等自然湿地使人工湿地增加明显;而长江上游径流量、区域降水和海平面上涨等自然因素控制着中支河道区(如崇明东滩)自然湿地的变化.

关键词：长江口湿地 TM/OLI/PMS数据长时间序列时空分析驱动因子

基于GOCI影像的长江口及其邻近海域CDOM遥感反演及其日内变化研究

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海洋学报 2017年第9期39卷 133-145页

作者：孙璐蒋锦刚朱渭宁浙江大学海洋学院海岛海岸带研究所浙江杭州310058

采用静止轨道海洋水色卫星(GOCI)数据对长江口及其邻近海域有色溶解有机物(CDOM)反演。以QAA-CDOM算法为基础,根据实测数据,利用BP神经网络模型来拟合QAA-CDOM算法中需要针对长江口水体进行优化的悬浮颗粒后向散射系数bbp与吸收系数ap... 详细信息

采用静止轨道海洋水色卫星(GOCI)数据对长江口及其邻近海域有色溶解有机物(CDOM)反演。以QAA-CDOM算法为基础,根据实测数据,利用BP神经网络模型来拟合QAA-CDOM算法中需要针对长江口水体进行优化的悬浮颗粒后向散射系数bbp与吸收系数ap的关系,从而准确估算CDOM的浓度。结果表明,反演结果准确度较高,平均相对误差为0.35。基于GOCI日内连续成像的优势,选取2014年3月15日8景GOCI影像,利用优化后的QAA-CDOM-BP算法,对长江口及其邻近海域CDOM的日内变化进行反演和分析,得到的变化规律如下:长江口及其邻近海域的CDOM日变化主要受潮流、长江径流等共同影响。长江口内CDOM浓度在涨潮期高于退潮期,由于受长江冲淡水的作用,CDOM从口外往外海区呈现逐渐递减趋势。

关键词： GOCI影像长江口 CDOM QAA-CDOM算法 BP神经网络日变化特征

遥感模型评估中顾及样本数量的统计指标:基于水色遥感的比较研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2017年第11期47卷 9-14页

作者：孙璐朱渭宁蒋锦刚浙江大学海洋学院浙江杭州310058

为了推荐在遥感模型评估中引入不确定性的评价指标,即测量学界近年来提出的不确定度A类评定(U_A)。本文通过评估一系列水色遥感反演模型在各类数据集的表现,用计算机模拟了误差的各种近似分布,研究了样本个数n和统计指标RMSE、MAE与U_A... 详细信息

为了推荐在遥感模型评估中引入不确定性的评价指标,即测量学界近年来提出的不确定度A类评定(U_A)。本文通过评估一系列水色遥感反演模型在各类数据集的表现,用计算机模拟了误差的各种近似分布,研究了样本个数n和统计指标RMSE、MAE与U_A之间的关系。算法测试和计算机模拟的结果都表明,在样本个数少的情况下,遥感模型的不确定性(可信赖度)评价用U_A比RMSE、MAE更适合,因为样本个数越多,建立的模型就越可靠(不确定度越小)。此外,本文至少使用50个样本验证遥感模型,可使精度评价更加准确。

关键词：不确定度遥感验证统计学水色

基于Landsat-8的城市湖泊水体总悬浮物吸收系数的遥感反演——以杭州西湖为例

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环境科学学报 2018年第10期38卷 4073-4082页

作者：黄李童陈江朱渭宁孙楠逄淑娜浙江大学海洋学院舟山316021

近年来城市湖泊水质受到广泛关注.总悬浮物(total suspended matter,TSM)是水质和水环境评价的重要参数之一,其直接决定着水下光场分布,进而影响水体的初级生产力.本研究基于在杭州西湖的各湖区收集的遥感反射率(R_(rs),sr^(-1))数据和... 详细信息

近年来城市湖泊水质受到广泛关注.总悬浮物(total suspended matter,TSM)是水质和水环境评价的重要参数之一,其直接决定着水下光场分布,进而影响水体的初级生产力.本研究基于在杭州西湖的各湖区收集的遥感反射率(R_(rs),sr^(-1))数据和总悬浮物的吸收系数(a_p(440),m^(-1))进行高光谱建模,比较不同经验函数形式和不同模型输入的效果,得到高光谱下的最佳函数是指数函数,最佳模型输入是B1/B2或(B1-B2)/(B1+B2).其中,当模型输入为B1/B2和(B1-B2)/(B1+B2)时,模型R^2>0.6,波段B1和B2范围分别是580～690 nm和515～535 nm,及700～720 nm和515～615 nm.参照最佳波段范围和Landsat-8的波段设置,选定Landsat-8红色和绿色波段反演模型.并根据卫星数据验证结果,选定最优模型a_p(440)=51.17e^(-7.75x),x=(OLI3-OLI4)/(OLI3+OLI4),在3幅Landsat-8图像上应用模型,观察西湖TSM的变化.研究结果发现人类活动可能对西湖的TSM有很大的影响,并且我们的研究和结果有望为未来城市湖泊水质管理提供方法、数据和指导.

关键词：遥感水质城市水体总悬浮物 Landsat-8

Landsat-8的舟山近岸海域总悬浮物遥感反演与时空变异研究

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光谱学与光谱分析 2019年第12期39卷 3826-3832页

作者：逄淑娜朱渭宁陈江孙楠黄李童张昱森张泽亮浙江大学海洋学院浙江舟山316021 武汉大学遥感信息工程学院湖北武汉430079 自然资源部第二海洋研究所浙江杭州310012

总悬浮物(TSM)是海洋水质和水环境评价的主要参数之一。舟山海域位于杭州湾边缘,泥沙含量多,总悬浮物长期处于高浓度状态,其分布与动态变化对近岸水质、水循环以及该区域的渔业、旅游业都有较大影响。Landsat-8卫星影像作为一种应用广... 详细信息

总悬浮物(TSM)是海洋水质和水环境评价的主要参数之一。舟山海域位于杭州湾边缘,泥沙含量多,总悬浮物长期处于高浓度状态,其分布与动态变化对近岸水质、水循环以及该区域的渔业、旅游业都有较大影响。Landsat-8卫星影像作为一种应用广泛、空间分辨率高、便于获取的光学信息,可以为舟山海域的TSM观测提供有力的技术手段。利用舟山近岸海域实测TSM吸收系数ap(440)和水面光谱,开发了基于Landsat-8反演TSM的最优模型,发现基于近红外和蓝色波段比B5/B2的S-函数和线性函数模型反演精度较好,相对于线性模型,S-函数具有更强的鲁棒性,该模型形式为ap=3.72/(0.009+e-5.249B5/B2),克服了常用函数模型(如线性、对数、指数函数)应用于实际卫星影像时出现光谱幅度范围受限的困难。海岸带内陆复杂水体水色遥感的另一难点是大气校正,以往的研究往往只采用某种大气校正模型,但该模型不一定适合研究水域,从而使得校正结果并不一定是最优的。在本研究中,验证比较了FLAASH,6S和ACOLITE三种大气校正方法面向Landsat-8水色反演的校正结果,发现ACOLITE方法获取的光谱形状最准确,误差最小,特别在蓝色波段,明显好于FLAASH和6S方法。将最优模型应用于舟山近岸海域2013到2018年的10幅Landsat-8图像。实测数据和反演结果显示:舟山近岸海域的TSM吸收系数ap(440)的变化范围在1.64~417.04 m^-1,均值118.47 m^-1,TSM吸收占水体总吸收的90%以上,该海域实测的水面光谱形状呈现典型的河口海岸带复杂浑浊水体的光谱特征,很多光谱曲线具有双峰特征,遥感反射率幅值较大,特别是红色、近红外波段,由于受河口高浓度TSM的影响,遥感反射率高于远海较清洁的海水;衢山、洋山、宁波等近岸区域的TSM浓度明显高于东极、嵊泗等远海区域,随河口羽化区呈现由高到低的梯度变化,在近岸区域分布复杂,外海区域分布较为均匀。在时间分布上具有冬季浓度远高于夏季的特点,其中12月最高,最大值为413.32 m^-1,8月最低,最小值为3.69 m^-1,5月、10月期间也有TSM的局部峰值。这些TSM时空变异特征表明舟山海域悬浮物的分布和变化一方面受地形、海流、潮汐、季风、台风等自然环境因素的影响,另一方面也受如海运、港口建设、海岛旅游等人类活动的较大影响。

关键词：水色遥感反演总悬浮物 Landsat-8 近岸海域时空变异

GIS中投影加权Voronoi图及竞争三角形生成算法研究

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中国图象图形学报（A辑） 2004年第3期9卷 334-339页

作者：朱渭宁马劲松黄杏元徐寿成南京大学城市与资源学系地理信息系统教研室南京210093

在 GIS空间分析中 ,为了定位和分析空间区域中含权对象的竞争区域 ,提出了加权 Voronoi图的新形式——投影加权 Voronoi图 ,该图是从常规 Voronoi图和一般加权 Voronoi图的平面剖分模型出发 ,首先引入了能够产生空间竞争区域的空间投影... 详细信息

在 GIS空间分析中 ,为了定位和分析空间区域中含权对象的竞争区域 ,提出了加权 Voronoi图的新形式——投影加权 Voronoi图 ,该图是从常规 Voronoi图和一般加权 Voronoi图的平面剖分模型出发 ,首先引入了能够产生空间竞争区域的空间投影剖分模型 ,然后由此形成空间中的三角形空隙 ,即竞争三角形 ,同时归纳了形成竞争三角形的 3种加权方式 ,并分析了其生成算法和特性 ,计算机的模拟结果显示 ,将竞争三角形作为空间的竞争区域是可行的 ,最后论述了它在 GIS空间分析中广泛的应用前景。

关键词： GIS 投影加权Voronoi图地理信息系统竞争三角形生成算法