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Methods for automatic identification and extraction of terraces from high spatial resolution satellite data(China-GF-1)

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International Soil and Water Conservation Research 2017年第1期5卷 17-25页

作者： Yi Zhang mingchang shi Xin Zhao Xiaojing Wang Zhidong Luo Yuan Zhao Beijing Forestry University Beijing 100083China Beijing Datum Technology Development CO. LTD.Beijing 100084China Monitoring Centre of Soil and Water Conservation Ministry of Water ResourcesBeijing 100053China

Terraces are effective measures to control soil and water loss on hillslopes and play significant roles in water storage,soil conservation and increasing of crop *** the launch of comprehensive management engineering of transforming slopes into terraces in China,the area of terraces is continuously *** plan for soil and water conservation in a scientific way and ensure rational soil and water conservation measures,it is important to determine a timely and accurate inventory of the spatial distribution of the existing ***-resolution satellite data(China GF-1)was used in this study to automatically identify and extract *** edge characteristics statistics algorithm,template-matching algorithm and the Fourier transformation algorithm were *** results suggest that the template-matching algorithm,based on high gray features of terraces,has higher identification accuracy and lower extraction miss rate,and is able to determines the complete map spots,which works well for identification and extraction of typical *** Fourier transformation algorithm,based on the texture of the terraces,is easily affected by gray changes on the terrace field surfaces and field ridges and is hardly reliable as a stand-alone technique for terrace *** this study,we focused on an area near Hengshan County,Yulin of Shanxi Province,and performed field validation of the terrace automatic identification and extraction *** results suggest that the accuracy of automatic identification and extraction of the terraces is greater than 80%.The method proposed is helpful to meet the requirements for planning and monitoring soil and water conservation projects.

关键词： Terraces Remote sensing Edge characteristics Fourier transformation China-GF-1

Redistribution process of precipitation in ecological restoration activity of Pinus sylvestris *** in Mu Us Sandy Land,China

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International Soil and Water Conservation Research 2023年第3期11卷 572-585页

作者： Yiben Cheng Hongbin Zhan Wenbin Yang Wei Feng Qi Lu Yunqi Wang Qunou Jiang Bin Wang mingchang shi Tao Wang Zhiming Xin Ruifang Hao School of Soil and Water Conservation Beijing Forestry UniversityBeijing100083China Yanchi Research Station School of Soil and Water ConservationBeijing Forestry UniversityBeijing100083China Jinyun Forest Ecosystem Research Station School of Soil and Water ConservationBeijing Forestry UniversityBeijing100083China Department of Geology and Geophysics Texas A&M UniversityCollege StationTX77843USA Inner Mongolia Low Coverage Company Hohhot010000China Xilingol Vocational College Xilinhot026000China Desert Forestry Experimental Center Chinese Academy of ForestryDengkou015200China

Precipitation is the most important water resource in semi-arid regions of *** redistribution of precipitation among atmospheric water,soil water and groundwater are related to the land surface afforested ecological *** study took widely replanted Pinus sylvestris ***(PSM)in Mu Us Sandy Land(MUSL)as a research object and monitored precipitation,soil moisture,sap flow,and deep soil recharge(DSR)to find out moisture distribution in shallow soil *** showed that the restoration process of PSM in MUSL changed the distribution of precipitation,with part of it infltrating downward as DsR and part of it being stored in the shallow ***,evapotranspiration increased and DsR significantly decreased,resulting in up to 466.9 mm of precipitation returning to the atmosphere through evapotranspiration in *** increased soil water storage(SwS)capacity,with maximum SWS in PSM plot and bare sandy land(BSL)being 260 mm and 197 mm per unit horizontal area,respectively in *** decreased from 54%of precipitation in the BSL plot to 0.2%of precipitation in the PSM plot in 2016.A great portion of infiltrated water was stored in the PSM ecosystem,resulting in a time lag of infiltration to reach the deep soil layer,and the infiltration rate in the BSL plot was 11 times of that in the PSM *** decreased 16 mm and 7.6 mm per unit horizontal area over a one-year period(from March to October,non-freezing time)in 2017 and 2019,*** PSM annual sap flow was maintained at a relatively constant level of 154 mm/*** in-situ measurement and comparative analysis of the precipitation redistribution of the BSL plot and the PSM plot,we find that PSM can significantly reduce the shallow soil water storage and ***,substantial reduction of shallow soil water storage and DsR is detrimental for the long-term development of PSM ***,it is necessary to reduce PSM density to cut the water consumption by PSM per un

关键词： Three North Shelterbelt project Mu us sandy land Pinus sylvestris varmongolica Precipitation redistribution Deep soil recharge

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基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络

激光与光电子学进展 2024年第14期61卷 291-301页

作者：谌旭史明昌北京林业大学水土保持学院北京100083

针对高分辨率的遥感影像建筑物提取过程中,卷积神经网络难以兼顾全局信息、边缘信息和底层纹理信息,导致提取结果出现边缘模糊、结果不完整的现象,提出联合浅层卷积神经网络和Transformer网络的基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络(... 详细信息

针对高分辨率的遥感影像建筑物提取过程中,卷积神经网络难以兼顾全局信息、边缘信息和底层纹理信息,导致提取结果出现边缘模糊、结果不完整的现象,提出联合浅层卷积神经网络和Transformer网络的基于纹理增强的双分支遥感建筑物提取网络(TEOA-UNet)。首先,为了在学习全局上下文信息的同时保持模型对局部建筑的关注,引入Outlook注意力机制;然后,为了提升模型对建筑物边缘的感知能力,使用边缘感知模块(EAM)促进模型学习建筑物边缘信息;最后,为了提升模型对底层纹理的感受能力,提出基于浅层卷积网络的纹理增强分支来加强模型的底层信息学习。在Massachusetts、WHU,以及Inria建筑物数据集上的实验结果表明,TEOA-UNet在不同分辨率和不同场景的遥感影像建筑物提取方面表现良好,能够有效提升建筑物边界分割精度和完整性。F1分数在上述3个数据集分别达到88.54%、95.22%、90.94%,相比Baseline模型SDSC-UNet分别提升1.72百分点、0.49百分点和0.23百分点。这一结果表明,TEOA-UNet具有较高的提取精度。

关键词：遥感影像建筑物提取注意力机制边缘感知纹理增强

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基于GIS的北京市水土流失生态风险评价

生态科学 2014年第6期33卷 1100-1105页

作者：时宇史明昌北京林业大学北京100083

水土流失是一种类型的生态风险,因此将水土流失与生态风险评价相结合,定义水土流失生态风险评价的概念,提出评价的方法和步骤,构建水土流失生态风险评价模型,并以北京市为例进行了应用实践。结果表明,北京市水土流失生态风险等级分布有... 详细信息

水土流失是一种类型的生态风险,因此将水土流失与生态风险评价相结合,定义水土流失生态风险评价的概念,提出评价的方法和步骤,构建水土流失生态风险评价模型,并以北京市为例进行了应用实践。结果表明,北京市水土流失生态风险等级分布有如下特点:山区高风险区域主要位于怀柔与密云交界处、平谷东北部极少部分区域,面积占0.28%;中度风险区域主要位于房山、怀柔南部、密云西部和平谷东北部,面积占6.50%;剩下大部分区域为轻度风险或较安全,面积占78.48%;城区为安全,面积占14.74%。用典型灾害点对生态风险评价结果进行验证,验证结果表明评价模型的可靠性较高,基本符合实际情况。

关键词：水土流失生态风险指标分级

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城市排水GIS系统拓扑模型的建立

测绘通报 2017年第8期 129-134页

作者：王萌史明昌北京林业大学水土保持学院北京100083 北京地拓科技发展有限公司北京100084

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法... 详细信息

当前的排水管网拓扑模型由于忽略了排水管网的细节特征,致使拓扑关系过于简单,不能完成特定排水业务模型空间分析,在一定程度上阻碍了排水GIS系统的发展。基于图论理论,本文提出了城市排水GIS系统细致拓扑模型。首先,基于面向对象方法提出拓扑概念模型和逻辑模型,增加其拓扑关系描述的细节规则,以实现对客观世界的真实模拟。然后在数据结构设计中,采用十字链表作为存储结构,将其改进并与R+树进行关联生成空间索引。在空间分析中,本文基于R+索引和十字链表提出了空间查询和路径分析典型算法。最后以镇江市城市排水管网地理信息系统开发为例,对拓扑模型进行了开发实践。试验结果表明,本文提出的拓扑模型可以更真实模拟客观世界,提供更多种空间分析,完成海量数据快速访问,为实现城市排水GIS系统海量数据的高效空间分析提供解决方案。

关键词：排水GIS 空间分析拓扑模型 R+树十字链表

数字森林公园系统构架——以内蒙古旺业甸数字森林公园系统建设为例

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东北林业大学学报 2007年第11期35卷 34-38,46页

作者：沈晶玉史明昌北京林业大学资源与环境学院北京林业大学北京100083

遵循软件工程和系统工程的原理及方法,以旺业甸数字森林公园为例,阐述了系统构架设计,旨在森林公园信息化管理方面做一些探索和尝试。该系统集森林公园管理、森林生态旅游、自然科普宣传于一身,利用"3S"技术、数据库技术、网络技术、组... 详细信息

遵循软件工程和系统工程的原理及方法,以旺业甸数字森林公园为例,阐述了系统构架设计,旨在森林公园信息化管理方面做一些探索和尝试。该系统集森林公园管理、森林生态旅游、自然科普宣传于一身,利用"3S"技术、数据库技术、网络技术、组件技术、中间件技术、虚拟现实等先进技术和手段,对基础数据进行数字化管理,加强对森林公园统筹规划和系统管理,增强森林公园的社会公益性,也将改变传统森林公园管理模式,倡导一种新型森林旅游方式,为森林公园的发展提供一条新途径。

关键词： “3S”技术数字林业森林公园管理信息系统

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新时代水土保持监测技术体系

中国水土保持科学 2023年第5期21卷 146-154页

作者：史明昌赵永军北京林业大学水土保持学院北京100083 水利部水土保持监测中心北京100053

近年来我国水土保持事业取得长足发展,重要原因就是监测成果在政府决策、经济社会发展和社会公众服务方面发挥了日益重要的作用,为水土保持规划、设计、实施和效益评价提供了重要支撑。随着我国经济社会的发展,水土流失的形式、危害程... 详细信息

近年来我国水土保持事业取得长足发展,重要原因就是监测成果在政府决策、经济社会发展和社会公众服务方面发挥了日益重要的作用,为水土保持规划、设计、实施和效益评价提供了重要支撑。随着我国经济社会的发展,水土流失的形式、危害程度、治理难度、社会需求以及水土保持的工作重点发生了新的变化,水土保持监测也应随着社会变化逐步深入和拓展。围绕水土保持支撑美丽中国和生态文明建设的重大需求,剖析经济社会不断发展带来的水土保持工作新要求,分析水土保持监测现状和问题,提出新时代水土保持监测的目标和任务:1)以往高强度水土流失治理模式难以为继,应结合关键节点和路径形成精准化、定量化、全过程的监测,通过流域治理措施的科学布局为区域功能和产业发展提供支撑;2)水土流失监测应重点解决水土保持功能靶向治理、监测数据为经济社会高质量发展提供保障、针对不同生产建设项目制订相应标准等;3)建议从水土保持监测大数据云服务平台组成体系及业务逻辑、依据全国土壤侵蚀类型布局建设监测站网、从地表侵蚀过程机理出发构建侵蚀综合模型和水土流失地理影响因子大数据智能化标准化获取方法修正与改进4个焦点技术构建未来水土保持监测框架体系;4)从设立水土流失动态监测大数据平台、依据监测成果为生态文明建设提供服务支撑和新时代水土保持监测人才培养和成果推广3方面,提高监测管理与应用服务质量。此文明确现阶段水土流失治理工作的局限性,提出未来水土保持监测工作的路径,推动实现“从治理现象转向治理根源”。

关键词：水土保持监测模型监测站网技术体系

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浑善达克沙地正蓝旗沙漠化时空格局

中国水土保持科学 2019年第5期17卷 110-119页

作者：武洁史明昌丁国栋北京林业大学水土保持学院

浑善达克沙地沙漠化的发展严重危害生态环境、阻碍经济可持续发展,沙漠化的治理刻不容缓。本文以浑善达克腹地正蓝旗为研究区,利用1985-2015年的Landsat TM/OLI遥感影像及气象与社会经济数据,以归一化植被指数为参数指标构建沙漠化指数... 详细信息

浑善达克沙地沙漠化的发展严重危害生态环境、阻碍经济可持续发展,沙漠化的治理刻不容缓。本文以浑善达克腹地正蓝旗为研究区,利用1985-2015年的Landsat TM/OLI遥感影像及气象与社会经济数据,以归一化植被指数为参数指标构建沙漠化指数,采用指数分级、Theil-Sen趋势度分析及Mann-Kendall检验方法,对其沙漠化时空演变过程进行精准分析并采用Spearman等级相关法分析时空尺度上气象对于沙漠化驱动作用的时空差异性。结果表明:1)近30年研究区沙漠化有所扩张且程度加重,在此过程中1985-1989年沙漠化开始扩张程度加重;1989-2000年沙漠化继续扩张但程度减轻;2000-2004年沙漠化收缩程度减轻;2004-2015年沙漠化再次发展,程度加重。2)近30年正蓝旗沙漠化以非显著变化趋势为主,面积占比69.92%,显著变化趋势中上升趋势面积18.46%,主要位于东部,下降趋势面积11.62%,主要位于西部。3)近30年正蓝旗沙漠化变化是气候和人类活动尤其是畜牧业叠加的结果,其中人类活动是最主要的影响因素,气候的影响次之,且两者的叠加效应存在时空差异。

关键词：沙漠化时空变化趋势分析正蓝旗浑善达克沙地

潮白河流域土地利用/覆被变化对土壤侵蚀的影响

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中国水土保持科学 2019年第3期17卷 121-132页

作者：冯精金史明昌姜群鸥北京林业大学水土保持学院

为探讨北方土石山区土地利用/覆被的变化对土壤侵蚀的影响,作者基于RUSLE和土壤侵蚀强度指数,分析1990—2015年北京市潮白河流域土地利用/地表覆被变化特征,模拟区域内不同时期不同土地利用/覆被情况下的土壤侵蚀变化规律。结果表明:199... 详细信息

为探讨北方土石山区土地利用/覆被的变化对土壤侵蚀的影响,作者基于RUSLE和土壤侵蚀强度指数,分析1990—2015年北京市潮白河流域土地利用/地表覆被变化特征,模拟区域内不同时期不同土地利用/覆被情况下的土壤侵蚀变化规律。结果表明:1990—2015年,在相同的植被盖度等级下,耕地—林地转化区和耕地—草地转化区的土壤侵蚀模数呈减少趋势,均值分别减少362. 32 t/(km2·a)和259. 54 t/(km2·a),而林地—草地转化区的土壤侵蚀模数均值呈增加的趋势,为230. 94 t/(km2·a)。总体来看,北京市潮白河流域内林地和草地的土壤侵蚀强度指数大于耕地,并在2005年达到最大值,分别为201. 57和190. 10。这主要是林草地质量退化致使土壤侵蚀等级较高区域的面积较大,尽管耕地向林草地转移减少了部分侵蚀,但林草地区域的土壤侵蚀防治仍不可忽视。该研究成果有望为北京市山区土地资源的优化配置和有效控制土壤侵蚀提供一定的应用参考。

关键词：土壤侵蚀土地利用/覆被变化 RUSLE 潮白河流域