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基于植被指数与连续小波变换的玉米叶片Cu^(2+)含量反演

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安徽科技学院学报 2024年第1期38卷 24-31页

作者：郭辉戴志林石海矿山空间信息技术国家测绘地理信息局重点实验室河南焦作454003 矿山空间信息技术河南省重点实验室河南焦作454003 安徽理工大学空间信息与测绘工程学院安徽淮南232001

目的:确定Cu^(2+)污染胁迫下玉米叶片Cu^(2+)含量最优反演模型。方法:以室内盆栽玉米为研究对象,在采集不同胁迫梯度下玉米叶片光谱以及同期叶片Cu^(2+)含量的基础上,通过遍历计算出两波段原始光谱植被指数,并将其与叶片Cu^(2+)含量进... 详细信息

目的:确定Cu^(2+)污染胁迫下玉米叶片Cu^(2+)含量最优反演模型。方法:以室内盆栽玉米为研究对象,在采集不同胁迫梯度下玉米叶片光谱以及同期叶片Cu^(2+)含量的基础上,通过遍历计算出两波段原始光谱植被指数,并将其与叶片Cu^(2+)含量进行相关性分析;利用0.1~0.9阶、1.1~1.9阶与1~4阶共22种光谱微分预处理重采样后的光谱数据,经连续小波变换后分析小波系数与叶片Cu^(2+)含量之间的相关性;根据相关性分析提取最优植被指数与最优小波系数,建立反演模型。结果:植被指数与叶片Cu^(2+)含量显著相关,最优波段组合分别为:DI(621.5 nm, 1 889.2 nm)、RI(482.2 nm, 1 418.5 nm)、NDVI(666.3 nm, 1 917.2 nm)、RNDVI(621.5 nm, 1 889.2 nm),其光谱特征均集中在可见光与近红外波段附近;小波系数也与叶片Cu^(2+)含量之间具有良好的相关性,其敏感波段位于400、600、900、1 200、2 400 nm附近,与最优植被指数敏感波段一致。经0.9阶光谱微分预处理后得到的小波系数与叶片Cu^(2+)含量相关系数最大,为0.88;通过相关性分析提取最优植被指数和最优小波系数,以植被指数与不同阶微分变换的连续小波变换提取的小波系数为自变量,建立线性反演模型,其中利用最优植被指数建立的反演模型精度最高,模型最稳定,RMSE为4.97μg/g。结论:植被指数和连续小波变换两种方法在农作物重金属污染监测方面具有重要的参考价值,应用前景广阔。

关键词：高光谱遥感铜污染胁迫植被指数连续小波变换反演模型

鄱阳湖生态经济区建设用地扩张对耕地景观破碎化的影响

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农业资源与环境学报 2024年第2期41卷 280-291页

作者：郑希平陈竹安危小建东华理工大学测绘与空间信息工程学院南昌330013 东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室南昌330013 江西省测绘地理信息工程技术研究中心南昌330013

为分析鄱阳湖生态经济区耕地景观与建设用地扩张之间的关系,利用形态学空间格局分析法研究2000-2020年耕地景观破碎化的形态学特点,同时运用外溢效应分析、景观格局指数分析、地理加权回归等模型方法,探究建设用地扩张对耕地景观破碎化... 详细信息

为分析鄱阳湖生态经济区耕地景观与建设用地扩张之间的关系,利用形态学空间格局分析法研究2000-2020年耕地景观破碎化的形态学特点,同时运用外溢效应分析、景观格局指数分析、地理加权回归等模型方法,探究建设用地扩张对耕地景观破碎化的影响。结果表明:2000-2020年间耕地景观破碎化程度加强,核心区面积减少强度由1.33%提高到6.27%,并表现出由平原地区向山地丘陵区加强的地域性差异,且建设用地扩张会导致耕地景观破碎化;建设用地占用耕地的面积由268.60 km2增加到1 003.26 km2,主要发生在路网成熟的地区;建设用地扩张对耕地的外溢效应逐渐增强,在路网成熟地区更显著;建设用地扩张对耕地景观破碎化有较强的正向影响,道路建设对这种影响有强化作用,同时,耕地景观破碎化表现出随道路缓冲距离的减小而加强的阶梯性差异。研究表明,耕地景观破碎化程度受地形和建设用地扩张的影响显著,耕地景观破碎化现象主要发生在地势起伏大或建设用地密集、路网成熟的地区。

关键词：景观破碎化耕地形态学空间格局扩张建设用地道路网络景观格局指数

基于贝叶斯网络的生态系统服务权衡协同关系强度及其空间格局优化:以汾河流域为例

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环境科学 2024年第5期45卷 2780-2792页

作者：蔡进危小建江平梁玉琦东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室南昌330013 东华理工大学测绘与空间信息工程学院南昌330013 江西省测绘地理信息工程技术研究中心南昌330025 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079

了解生态系统服务(ESs)间权衡协同关系强度对于汾河流域地区的生态环境管理和恢复至关重要,然而,迄今为止,对该地区ESs间关系强度变化的驱动变量和空间格局优化仍然缺乏足够的研究.在定量评估汾河流域2000年和2020年6种生态系统服务的... 详细信息

了解生态系统服务(ESs)间权衡协同关系强度对于汾河流域地区的生态环境管理和恢复至关重要,然而,迄今为止,对该地区ESs间关系强度变化的驱动变量和空间格局优化仍然缺乏足够的研究.在定量评估汾河流域2000年和2020年6种生态系统服务的基础上,引入了生态系统服务权衡协同指数(TSI)定量衡量两两ES间权衡协同关系的强度,同时构建了贝叶斯生态系统服务权衡协同关系强度网络,识别了权衡协同强度的驱动变量,通过敏感度分析确定了关键变量对权衡协同关系强度的影响程度,并在空间格局上刻画了ESs权衡协同关系强度的优化区.结果表明:①2000年和2020年汾河流域6种ESs时空差异较为显著,在时间尺度上,产水量、净初级生产力、粮食供给、土壤保持和碳储量均呈现波动上升的趋势,在空间尺度上,6种生态系统服务在20年里空间分布变化较小.②碳储量与生境质量、土壤保持以及净初级生产力的TSI在空间上呈现出四周高中部低的格局;与产水量有关的5对服务中TSI最大的地区均分布在流域西部和南部;粮食供给与其他服务之间的TSI自北向南呈现“高-中-高”的分布特征.③敏感性分析发现,产水量与土壤保持和生境质量的强度均受到降水、根系限制性深度和降雨侵蚀等的显著影响,且根据关键变量不同状态的条件概率,发现汾河流域中部的文水县、清徐县和祁县等是权衡协同强度的高值区,可作为生态修复重点区域.研究结果对于认识多种生态系统服务间权衡与协同强度的复杂关系及其驱动变量,对后续提出生态环境可持续治理和政策制定具有重要的理论和实践意义.

关键词：生态系统服务(ESs) 权衡协同指数(TSI) 贝叶斯网络区域优化汾河流域

湖北省生态系统服务供需时空演变特征及其多尺度的空间平衡与匹配分析

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环境科学 2024年

作者：余昊轩汤江龙陈荣清东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西省测绘地理信息工程技术研究中心东华理工大学自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室

深入研究生态系统服务供需的时空演变特征及其多尺度的空间匹配模式，对实现生态系统服务有效管理和制定科学的生态保护规划至关重要.以湖北省为研究区域，基于土地利用、气象和社会经济等多源数据，利用InVEST等多种生态模型，对湖北... 详细信息

深入研究生态系统服务供需的时空演变特征及其多尺度的空间匹配模式，对实现生态系统服务有效管理和制定科学的生态保护规划至关重要.以湖北省为研究区域，基于土地利用、气象和社会经济等多源数据，利用InVEST等多种生态模型，对湖北省碳存储、产水、土壤保持和粮食供给这4种生态系统服务供需进行量化和空间分布的刻画，综合分析了2000～2020年间生态系统服务供需和不同尺度下生态系统服务供需比的时空演变特征，并使用GeoDa中双变量Moran’s I模块进一步探讨2000～2020年间4种生态系统服务供需空间匹配模式的变化与不同尺度下2020年4种生态系统服务供需空间匹配模式的差异.研究结果表明：①2000～2020年间，湖北省4种生态系统服务供给总量均呈增长趋势；需求总量上，除粮食供给服务外，均呈增长趋势.除土壤保持服务外，其余3种服务均处于供过于求的状态.②除土壤保持服务外，其他3种服务均呈现出城区供需比值低、非城区供需比值高的两极分化格局，并且在研究区间内，这一格局逐步加深.③4种生态系统服务供需空间匹配的区域规模及程度差异明显.④不同尺度下的生态系统服务供需平衡与匹配分析结果存在较大差异.研究结果可为推动湖北省生态系统服务供需格局优化和制定更为准确、详细的生态保护规划提供科学依据，促进湖北省可持续发展.

关键词：生态系统服务 InVEST模型供需空间关系多尺度湖北省

大幅面高分辨率光学遥感影像的水体半自动提取

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遥感信息 2024年第1期39卷 59-65页

作者：杨蕴高松峰李玉周玉石张云诗河南城建学院测绘与城市空间信息学院河南平顶山467000 河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室河南焦作454003 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

针对大幅面高分辨率光学遥感影像因背景复杂、水体内部以及周边环境变化差异等因素导致的水体提取不完整和误提取问题,提出一种水体(湖泊和水道)半自动提取方法。首先,根据水体分布将大幅面影像划分为多个具有重叠边界的子影像块,并在... 详细信息

针对大幅面高分辨率光学遥感影像因背景复杂、水体内部以及周边环境变化差异等因素导致的水体提取不完整和误提取问题,提出一种水体(湖泊和水道)半自动提取方法。首先,根据水体分布将大幅面影像划分为多个具有重叠边界的子影像块,并在其中以矩形框的形式标记感兴趣的水体;然后,由矩形框为模板计算此类水体的光谱特征,以其为匹配项实现子影像块水体的粗提取;最后,利用水体区域的形态特征对粗提取结果进行精细化处理。与基于局部二值模式和分割的水体提取方法作对比,对含有不同水体的GF-2影像进行了测试,从定性和定量两方面对提取结果进行比较和分析,结果表明了该方法的优越性。

关键词：水体半自动提取大幅面影像划分高分辨率形态特征

遥感影像地学分析的地理学原理及等级斑块建模框架

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遥感学报 2024年第6期28卷 1412-1424页

作者：王志华杨晓梅刘岳明刘彬张俊瑶刘晓亮孟丹郜酷曾晓伟丁亚新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 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉102405 河南理工大学测绘与土地信息工程学院焦作454000

单纯借鉴图像处理、计算机视觉技术,难以从根本上解决遥感地学分析问题。为此,以面向对象影像分析范式为例,剖析区域、尺度、格局与功能的地理学原理,将遥感影像地学分析视为基于遥感影像信息的精细尺度下地理空间区域划分、等级结构表... 详细信息

单纯借鉴图像处理、计算机视觉技术,难以从根本上解决遥感地学分析问题。为此,以面向对象影像分析范式为例,剖析区域、尺度、格局与功能的地理学原理,将遥感影像地学分析视为基于遥感影像信息的精细尺度下地理空间区域划分、等级结构表达、空间结构推断空间功能的过程。在此基础上,提出基于等级斑块建模的循环迭代式遥感影像地学分析框架。该框架,首先由遥感影像与其它地理信息数据和知识共同构建能够表达地理空间的等级斑块模型;然后,依托等级斑块模型的上下层次关系和遥感影像特征,协同实现对象的精准识别;进而,使用精准识别结果更新等级斑块模型,提供更为精准的上下层次关系特征,从而实现后续迭代过程中更高精度的识别。此外,还提出了实现该框架的10条建议,例如为不同地理要素构建不同的等级斑块模型。该框架提供了一种地学知识引导下的遥感大数据智能解译思路,有望实现地学知识自动积累更新和遥感智能解译精度提升的协同互促。

关键词：地理信息科学遥感地学分析面向对象分类遥感智能解译面向地理对象影像分析地学知识图谱对地观测格局尺度区域等级斑块遥感大数据

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城市功能区识别研究进展与趋势

测绘通报 2024年第5期 90-95页

作者：程朋根齐广玉钟燕飞东华理工大学测绘与空间信息工程学院江西南昌330013 自然资源部环鄱阳湖区域矿山环境监测与治理重点实验室江西南昌330013 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室湖北武汉430079

随着经济社会的快速发展,城市开发边界迅速由中心向外蔓延,识别城市功能区可为城市建设与规划提供参考依据,且对城市空间和资源合理配置利用具有重要意义。本文在梳理有关城市功能区划分与识别的国内外文献基础上,对城市功能区识别的研... 详细信息

随着经济社会的快速发展,城市开发边界迅速由中心向外蔓延,识别城市功能区可为城市建设与规划提供参考依据,且对城市空间和资源合理配置利用具有重要意义。本文在梳理有关城市功能区划分与识别的国内外文献基础上,对城市功能区识别的研究现状进行综述。首先,介绍了用于城市功能区识别的多种数据源,并分析比较其优缺点;然后,总结了城市功能区识别的4类方法,重点分析了深度学习方法在城市功能区识别中的应用,并展开实例分析对比,说明不同数据源和方法对城市功能区识别的有效性;最后,指出了城市功能区划分识别研究领域存在的问题和研究趋势。

关键词：城市功能区数据源识别方法研究趋势

神经辐射场应用于大规模实景三维场景可视化研究进展

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遥感学报 2024年第5期28卷 1242-1261页

作者：赵强佘江峰万奇峰贺丽霞李思睿吴双品南京大学地理与海洋科学学院自然资源部国土卫星遥感应用重点实验室江苏省地理信息技术重点实验室南京210023 商丘师范学院测绘与规划学院河南省农业遥感大数据发展创新实验室河南省黄河故道生态保护与治理工程技术研究中心商丘476000

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三... 详细信息

地理实景三维场景是重要的国家数字基础设施,其将地理信息从传统二维平面扩展到信息更丰富更全面的三维空间,数据以显式三维模型的形式存储表达。然而,经典的显式三维模型具有数据量大、可视化效果粗糙等问题,在一定程度上限制了实景三维模型的实际应用。神经辐射场NeRF(Neural Radiance Field)是一种基于神经隐式立体表达(Neural Implicit Volume Representing)进行可微渲染(Differentiable Rendering)以实现高质量视图合成的新方法,由Mildenhall等(2020)首次提出,以其逼真的视图合成效果与新颖的实现方式成为计算机视觉领域的热点研究方向。自NeRF提出以来,国内外爆发式涌现出大量有关神经辐射场的研究文献,主要聚集于可视化效果的生成方法研究,兼有少量将其用于大规模实景三维场景可视化研究探索。本文回顾了神经辐射场提出的背景,概述了神经辐射场及其在大规模实景三维可视化方面的研究进展,分析了目前利用神经辐射场进行大规模实景三维场景可视化研究中被关注的无边界场景、锯齿效果、瞬态遮挡、光度一致性、场景重照明与可见性场等问题,指出了目前研究在多源数据融合、视觉效果优化、虚拟环境感知等方面面临的挑战,对未来值得进一步深入探索的方向进行了展望。

关键词：遥感神经辐射场视图合成隐式立体表达计算机视觉虚拟地理环境

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基于InSAR的地质灾害易发性评价

测绘与空间地理信息 2024年第3期47卷 39-42页

作者：张梦茹冯志立河南理工大学自然资源部矿山时空信息与生态修复重点实验室河南焦作454003

首先以Sentinel-1A数据为基础,采用SBAS-InSAR技术,获取研究区2019年1月—2021年8月的地表形变信息。然后通过层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)获取8个评价因子的权重。最后基于ArcGIS平台采用综合评价方法获取易发性评价... 详细信息

首先以Sentinel-1A数据为基础,采用SBAS-InSAR技术,获取研究区2019年1月—2021年8月的地表形变信息。然后通过层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)获取8个评价因子的权重。最后基于ArcGIS平台采用综合评价方法获取易发性评价结果并进行分析。结果表明:研究区地表沉降主要发生在中部;地质灾害高易发性区主要分布在研究区中部,东部地区以中易发性为主,西部则主要为低易发性区域。

关键词： SBAS-InSAR 地质灾害层次分析法易发性评价