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遥感学报 2024年第8期28卷 1927-1939页

作者：鲁伟鹏贺清康李佳铃李诗逸陶超中南大学地球科学与信息物理学院长沙410012 香港理工大学土地测量及地理资讯学系中国香港999077

准确识别各类城市功能区并全面掌握其分布情况,对合理规划和科学管理城市至关重要。针对该问题,本文提出一种结合对象单元和Transformer网络的城市功能区分类方法。该方法首先以多尺度分割所获得的过分割对象作为最小分析单元,以避免出... 详细信息

准确识别各类城市功能区并全面掌握其分布情况,对合理规划和科学管理城市至关重要。针对该问题,本文提出一种结合对象单元和Transformer网络的城市功能区分类方法。该方法首先以多尺度分割所获得的过分割对象作为最小分析单元,以避免出现同一分析单元包含多种城市功能区的情况。在此基础上,针对现有方法着重于对分析单元内部特征提取而忽略了分析单元之间的空间关系问题,提出利用Transformer框架和对象地理属性作为位置编码对不同分析单元之间的空间关系进行建模,从而实现兼顾分析单元内部特征和不同分析单元之间空间关系的城市功能区分类。结果表明,使用过分割对象作为最小分析单元能够更加准确地获取城市功能区地边界,从而避免基于规则格网单元所导致的锯齿状边缘及基于路网单元所导致地无法区分路网内不同功能区的问题;与仅考虑分析单元内部特征的传统方法相比,通过对不同分析单元之间的分析单元进行建模可有效提升城市功能区分类精度。

关键词：城市功能区遥感深度学习空间关系建模 Transformer网络

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顾及视觉特征-社会属性-空间关系的城市功能区分类方法研究

顾及视觉特征-社会属性-空间关系的城市功能区分类方法研究

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作者：鲁伟鹏中南大学

学位级别：硕士

城市功能区是在城市发展过程中逐步形成并的承担特定社会功能的区域,如住宅区、商业区、工业区等。准确识别各类城市功能区并全面掌握其分布情况,对合理规划和科学管理城市至关重要。然而传统以实地调研为主的城市功能区制图方式难以全... 详细信息

城市功能区是在城市发展过程中逐步形成并的承担特定社会功能的区域,如住宅区、商业区、工业区等。准确识别各类城市功能区并全面掌握其分布情况,对合理规划和科学管理城市至关重要。然而传统以实地调研为主的城市功能区制图方式难以全面反映城市功能区的分布特征,且存在调研成本高、制图周期长、成果时效性低等问题。以遥感影像和感兴趣点(Point of interest,POI)为代表的地理大数据具有更新频率高、覆盖范围广的特点,且得益于深度学习等机器算法的发展,利用地理大数据和深度学习方法进行城市功能区分类逐渐成为目前研究的热点。但现有方法仍存在两方面的不足:首先受硬件条件限制,当前采用遥感影像进行城市功能区分类方法多先将大尺寸的遥感影像切割成若干子图,然后对每张子图进行单独的城市功能区分类。这种分析方法忽略了子图与子图之间空间关系,因此难以利用城市功能区之间的空间共现关系实现更精细的模型建模。其次,当前融合多源数据(如遥感影像、感兴趣点等)的城市功能区分类方法多采用经验加权或简单的统计融合方法,因此难以对POIs的空间分布、类别构成及其与影像视觉特征之间的关系进行有效建模,导致未充分发挥视觉特征(遥感影像)和社会属性(POI数据)在城市功能提取过程中的互补优势。针对上述问题,本文提出一种能够同时兼顾视觉特征-社会属性-空间关系的城市功能区分类方法,主要工作和贡献总结如下:(1)针对现有遥感场景分类数据集多以独立场景构成而无法用于场景空间关系建模问题,提出了一种能保留城市功能区空间位置关系的数据集构建方法,并依此在中国北京,英国伦敦和美国洛杉矶收集了共计覆盖134km影像数据,制作了一个城市功能区分类数据集并发布开源社区实现成果共享。(2)针对现有深度学习方法因硬件条件限制难以对大尺度城市功能区数据进行空间关系建模的问题,首先将图片级空间关系建模问题转化为像素级空间关系建模问题,然后联合利用卷积神经网络和循环神经网络构建交叉传递单元实现城市功能区局部空间关系信息和长距离空间关系抽取。实验结果表明,空间关系的引入可有效提升城市功能分类精度。(3)针对现有方法未能对视觉特征和社会属性进行有效融合的问题,提出了一种统一的深度学习框架用于融合多源异构数据(遥感影像数据和POI数据)的视觉特征-社会属性-空间关系进行城市功能区分类方法,并通过大量实验分析揭示了多源异构数据在城市功能区分类过程中的协同互补机制。图35幅,表18个,参考文献113篇

关键词：城市功能区分类众源地理数据高分辨率遥感影像深度学习空间关系建模特征融合

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基于环境变量的土壤元素空间分异特征分析

基于环境变量的土壤元素空间分异特征分析

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作者：程葛鉴成都理工大学

学位级别：硕士

土壤环境是全球各国农业环境保护协会与全球学者共同关注的重要话题。针对当前中国土壤精细数据的严重缺失以及紧迫的土壤污染暴露风险评估需求等一系列现实瓶颈与科学问题,本文比较了包括普通克里格(OK)、多元线性回归(MLR)、地理加权... 详细信息

土壤环境是全球各国农业环境保护协会与全球学者共同关注的重要话题。针对当前中国土壤精细数据的严重缺失以及紧迫的土壤污染暴露风险评估需求等一系列现实瓶颈与科学问题,本文比较了包括普通克里格(OK)、多元线性回归(MLR)、地理加权回归(GWR)、回归克里格(RK)、地理加权回归克里格(GWRK)五种空间关系建模方法,并遴选出最优模型,综合分析了渝西地区土壤营养元素及指标C、C、N、P、KO、B、Mn、Mo、Se、TFeO以及于土壤环境有害的重金属元素As、Cr、Ni、Pb、Zn的空间分异特征及其潜在的影响机制,并量化了地形地貌以及社会经济等条件对其空间分异特性的影响。在此基础上,整合了包括地形、地貌、社会经济等环境协变量,构建了典型土壤元素空间分异特征预测模型,得到了该地区的精细化土壤元素空间分布数据,弥补了相关土壤数据的缺失,为土壤环境保护及治理提供了精确的数据基础与技术支撑。取得的主要研究成果如下:(1)渝西地区土壤营养元素中,主量元素C、N以及微量元素B、Mn空间变异性较强,元素含量相对(波动)变化程度较大,分布较为集中。对比研究区地貌分布图,从区域分布上来看,渝西地区C、C、N、Se和B在研究区中两条褶皱抬升低山处出现高值,表现为源发地特征;而P、KO、Mn、TFeO的分布特征与上述元素分布特征相反;Mo无明显的特征现象,土壤中Mo含量的主要呈现西北高而东南低的分布。(2)渝西地区重金属元素中Zn变异数最大,且元素含量分布较为分散,元素含量相对变化(波动)程度最大;As变异数最小,含量最为集中,元素含量相对变化(波动)程度最小。从区域分布上来看,土壤重金属元素Cr、Ni、Zn主要在研究区西北部出现相对高值,而相对低值区则分布于研究区中两条褶皱抬升低山处,这与As的空间分布则相反,As在此处出现相对高值;以研究区北部偏下的河谷平原为界,Pb在界限北端的含量相对较低,而最南端的一小部分区域则出现了相对高值。(3)有效的协变量确保了土壤元素含量估算的精确性。在各环境协变量中,DEM、坡度等地形因子对土壤营养元素元素含量的空间格局的影响力最大。在各因素的交互中,城镇距离和坡度的交互影响最强,DEM与其他因素的交互较各因素本身的影响有较大增加。(4)在各环境协变量中,矿区距离、城镇距离对土壤重金属元素含量的空间格局的影响力最大。在各因素的交互中,城镇距离和坡度的交互影响最强,矿区距离与其他因素的交互较各因素本身的影响有较大增加,说明渝西地区土壤重金属元素空间分异特征主要受以城市及工业为代表的人为因素影响较大。

关键词：土壤营养元素土壤重金属元素土壤污染环境协变量空间关系建模

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基于ArcGIS的中国粮食播种面积空间格局变化及其影响因素分析

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测绘与空间地理信息 2017年第8期40卷 68-70,75页

作者：刘子靖康雄华何青松武汉大学资源与环境科学学院湖北武汉430079 武汉大学测绘学院湖北武汉430079

粮食播种面积的变化及空间分布特征对农业的可持续发展以及粮食安全有着重要影响。本文采用GIS空间分析方法,以1949—2013年中国粮食播种面积变化为研究对象进行相关探讨。研究结果表明:中国粮食播种面积在近十年来重心北移十分明显;粮... 详细信息

粮食播种面积的变化及空间分布特征对农业的可持续发展以及粮食安全有着重要影响。本文采用GIS空间分析方法,以1949—2013年中国粮食播种面积变化为研究对象进行相关探讨。研究结果表明:中国粮食播种面积在近十年来重心北移十分明显;粮食作物中的豆类和薯类播种面积在1997—2013年呈现典型聚类分布特征;耕地减少对粮食播种面积的作用逐渐减弱,粮作比和复种指数成为影响粮食播种面积增长的主要因子;粮作比主要受农田基础设施建设、人口城镇化、农户种植习惯影响,与之呈现显著相关关系。

关键词：播种面积空间分析空间关系建模

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