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西方世界城市网络的理论、方法和议题

地理科学进展 2024年第1期43卷 179-189页

作者：徐刚王德晏龙旭沈正平格兰谷州立大学美国密歇根艾伦代尔49401 同济大学建筑与城市规划学院上海200092 国土空间智能规划技术自然资源部重点实验室上海200092 江苏师范大学“一带一路”研究院江苏徐州221009

1980年代以来,城市体系研究实现了两大突破:在空间尺度上,实现了由国家尺度向全球尺度的突破;在理论视角上,实现了从中心地模式到网络模式的突破。20世纪90年代后期,世界/全球城市研究与网络概念开始融合,由此开辟了世界城市网络(world ... 详细信息

1980年代以来,城市体系研究实现了两大突破:在空间尺度上,实现了由国家尺度向全球尺度的突破;在理论视角上,实现了从中心地模式到网络模式的突破。20世纪90年代后期,世界/全球城市研究与网络概念开始融合,由此开辟了世界城市网络(world city network)研究领域。世界城市网络研究以世界为尺度、以网络为视角,侧重分析跨境的城市间关系(inter-city relations)。20多年来,西方城市学者对世界城市网络进行了大量的理论和实证研究。论文聚焦世界城市网络研究的相关理论和方法论:首先勾画世界城市体系重组的全球背景;接着讨论世界城市等级体系、世界城市假说、全球城市和“流空间”等理论的核心思想;然后总结世界城市“连锁网络模型”的构架和常用的社会网络分析方法;最后讨论已有理论和方法的不足之处,以及有待推进的研究方向。

关键词：世界城市网络全球/世界城市 “流空间” 连锁网络模型社会网络分析方法论

顾及城郊农田生态服务价值的中心城区生态安全网络重构

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生态学报 2024年第13期44卷 5801-5815页

作者：彭李智胡石元张金亭周恒石庆翠吴秀武汉大学资源与环境科学学院武汉430072 武汉科技大学城市建设学院武汉430065 德克萨斯州立大学地理与环境系美国德州圣马科斯78666

针对中心城区日益凸显的农业、生态、城镇三类空间冲突问题,借鉴田园城市理论,创新性地提出一种利用城郊高生态价值农田细化城市生态安全网络,构建“三生”空间协调有序的国土空间格局的方法。利用防城港市遥感影像、国土调查和社会经... 详细信息

针对中心城区日益凸显的农业、生态、城镇三类空间冲突问题,借鉴田园城市理论,创新性地提出一种利用城郊高生态价值农田细化城市生态安全网络,构建“三生”空间协调有序的国土空间格局的方法。利用防城港市遥感影像、国土调查和社会经济数据,在城郊耕地综合评价的基础上,采用评价结果修正的当量因子法评估其农田生态价值。进一步利用InVEST、MSPA及MCR模型初步构建市域生态安全网络,再将高生态价值农田作为临时生态节点完成网络重构,并进行对比分析。以重构的新网络指导中心城区的规划分区优化,并对市域和中心城区两级生态网络要素的空间管控规则及联合管理机制进行了探索。结果表明:(1)防城港市区单位面积农田生态价值为35540元/hm^(2),高生态价值农田较均匀的环城分部。(2)重构后的网络新增34个临时节点和51条绿带,延长48.425 km,增加808.89 hm^(2)生态源。(3)新网络能有效引导中心城区形成圈层发展结构,较原网络在连通性、有效性、稳定性上均有所提升。研究结果为注重协调发展的国土空间规划背景下区域空间格局优化提供了新的思路。

关键词：耕地综合评价当量因子法生态安全网络重构田园城市理论临时生态节点

对抗与蒸馏耦合的高光谱遥感域自适应分类方法

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遥感学报 2024年第1期28卷 231-246页

作者：于纯妍徐铭阳宋梅萍胡亚斌张建祎大连海事大学信息科学技术学院高光谱遥感中心大连116026 自然资源部第一海洋研究所青岛266061 自然资源部海洋遥测技术创新中心青岛266061 马里兰大学计算机科学与电气工程系遥感信号与图像处理实验室马里兰州美国21250

高光谱遥感域自适应分类旨在利用有标注样本的源域知识对无标注的目标域场景进行分类,是高光谱跨场景分类的重要方法之一。目前流行的域自适应分类方法利用对抗训练模式实现目标域与源域的特征对齐,但未考虑源域知识是否充分转移至目标... 详细信息

高光谱遥感域自适应分类旨在利用有标注样本的源域知识对无标注的目标域场景进行分类,是高光谱跨场景分类的重要方法之一。目前流行的域自适应分类方法利用对抗训练模式实现目标域与源域的特征对齐,但未考虑源域知识是否充分转移至目标域这一关键问题。为了有效提取并迁移源域知识,本文提出一种基于对抗与蒸馏耦合模式的高光谱遥感自适应分类方法 UDAACD(Unsupervised Domain Adaptation by Adversary Coupled with Distillation)。该方法采用类内样本自蒸馏方式对源域信息进行提炼,提高自适应分类模型对源域监督知识的提取能力;同时,构建知识蒸馏与对抗耦合机制使目标域与源域特征在对抗与蒸馏中实现对齐,利用对抗与蒸馏耦合机制相互补充、相互促进,提升高光谱遥感知识从源域至目标域的迁移能力,进而完成目标域高光谱影像的无监督分类。本文选用Pavia University、Pavia Center、Houston 2013及Houston 2018高光谱遥感场景数据集进行了4组跨场景图像分类实验,结果表明所提出的模型优于其他高光谱域自适应方法,在相同样本条件下取得了较高的分类精度,准确率分别为91.75%(Pavia University->Pavia Center)、74.41%(Pavia Center->Pavia University)、70.68%(Houston 2013->Houston 2018)及67.76%(Houston 2018->Houston 2013),验证了方法的鲁棒性。

关键词：高光谱遥感图像分类域自适应知识蒸馏生成对抗网络

基于DPC算法的星载激光雷达数据去噪方法在水深测量中的应用

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海洋通报 2024年第5期 632-638页

作者：陈鲁宾李杰孟文君董志鹏唐秋华山东科技大学测绘与空间信息学院自然资源部第一海洋研究所自然资源部海洋测绘重点实验室

美国冰、云和陆地高程二号卫星（The Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2,ICESat-2）是ICESat卫星的继任者，旨在监测地球的冰盖、冰川、海洋和陆地高程的变化等，其携带的地形激光高度计系统（ATLAS）发射532 nm波长的激光，具... 详细信息

美国冰、云和陆地高程二号卫星（The Ice,Cloud,and Land Elevation Satellite-2,ICESat-2）是ICESat卫星的继任者，旨在监测地球的冰盖、冰川、海洋和陆地高程的变化等，其携带的地形激光高度计系统（ATLAS）发射532 nm波长的激光，具备一定的水体穿透能力。作为光子计数式激光雷达，ICESat-2的数据易受外界环境影响而接收到大量噪声光子，导致光子数据密度分布不均匀。本文提出了一种基于密度峰值聚类（Density Peak Clustering,DPC）算法的光子去噪方法，通过数据集的欧式距离计算局部密度作为点云数据的属性，采用基尼指数自适应选择最优截断距离，分别对日间和夜间数据进行多次实验，得出了两类数据的局部密度阈值参数。本文选取三处实验区域进行信号光子去噪分析，使用本文方法的去噪精度F值优于官方置信度标签去噪和传统密度聚类算法（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,DBSCAN），可以应用于星载激光雷达数据去噪处理。最后，对去噪后的华光礁区域信号光子进行折射校正，与收集的DEM数据进行对比可见，结合本文去噪方法可以使用ICESat-2数据进行浅水域的水深测量。

关键词： ICESat-2卫星光子去噪水深测深 DPC算法基尼指数

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结合GWRFR和作物物候信息的玉米产量早期预测

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农业工程学报 2024年第1期40卷 153-161页

作者：裴杰谭绍锋郭韩刘一博方华军中山大学测绘科学与技术学院珠海519082 自然资源部华南热带亚热带自然资源监测重点实验室珠海519082 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统观测与模拟重点实验室北京100101 中科吉安生态环境研究院吉安343000

及时并准确地估计作物产量,对保障粮食安全、维护世界粮食供应稳定具有重要意义。此前,已有许多研究者使用机器学习方法对作物产量预估进行研究。然而,结合作物的空间分布、使用局部模型进行分析的研究较少;且诸多研究均以年份为时间尺... 详细信息

及时并准确地估计作物产量,对保障粮食安全、维护世界粮食供应稳定具有重要意义。此前,已有许多研究者使用机器学习方法对作物产量预估进行研究。然而,结合作物的空间分布、使用局部模型进行分析的研究较少;且诸多研究均以年份为时间尺度进行建模,未能精细到作物生长的各个阶段,无法实现作物产量的早期预测。针对以上问题,该研究结合多源遥感数据,利用随机森林(random forest,RF)以及地理加权随机森林(geographically weighted random forest regression,GWRFR)模型对美国县级玉米产量进行建模,探讨全局与局部模型在玉米产量预测方面的性能;并通过将GWRFR模型应用于玉米的各个物候期,获取了玉米产量的最佳提前预测时间。结果表明,GWRFR局部模型的精度(R^(2)=0.87,RMSE=864.21 kg/hm^(2))高于传统的RF全局模型(R^(2)=0.83,RMSE=994.75 kg/hm^(2)),并且能够较好地克服空间数据的非平稳性,即使在全局模型中加入经纬度作为变量,RF模型的预测效果(R^(2)=0.85,RMSE=890.88 kg/hm^(2))仍然低于GWRFR模型。对于玉米产量的预测可以提前至收获前2~3个月,即在乳熟期前后就能得到比较准确的预测结果(R^(2)=0.90,RMSE=748.39 kg/hm^(2))。该研究结果可为大尺度作物产量预估提供一种新的思路,对区域或全球其他作物的产量预测也具有一定的指导意义。

关键词：产量预测遥感机器学习作物物候

气候变化情景下外来森林病虫害潜在生境动态分析--以美国南方松大小蠹为例

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北京林业大学学报 2009年第4期31卷 64-69页

作者：李明阳巨云为吴文浩何燕洁徐光彩南京林业大学森林资源与环境学院美国科罗拉多州立大学自然资源与生态实验室

防止外来生物入侵造成危害的重要手段是阻止可能造成入侵的物种进入适合其生存的地区。随着全球气候变化,外来入侵物种的空间分布格局也将随之发生变化。该文以美国外来入侵物种南方松大小蠹(SPB)为研究对象,以SPB重要发生地亚利桑那州... 详细信息

防止外来生物入侵造成危害的重要手段是阻止可能造成入侵的物种进入适合其生存的地区。随着全球气候变化,外来入侵物种的空间分布格局也将随之发生变化。该文以美国外来入侵物种南方松大小蠹(SPB)为研究对象,以SPB重要发生地亚利桑那州和新墨西哥州为研究区域,以美国Daymet基础地理信息数据库为主要信息源,采用最大熵法(Maxent)生态位模型,建立潜在生境预测模型。在此基础上,分别以2000、2050、2100年3种气候变化情景,预测SPB潜在生境的空间变化趋势。研究表明:温度的季节性变动系数(46.7%)、最湿季节降水量(32.4%)是影响SPB的两个最重要的环境因子;随着气温的升高,研究区域SPB适生概率从0.067 7下降到0.064 0;当适生概率P>0.5时,外来SPB感染面积从1.2%下降到0.5%,感染区域SPB适生概率反而从0.548 9上升到0.610 7;随着最湿季节降水的重心由西向东偏移,SPB分布的中心从亚利桑那州中部偏移到新墨西哥州东南部。

关键词：外来入侵物种潜在生境气候变化南方松大小蠹

2002年—2022年渤黄东海浮游植物粒径等级月平均遥感数据集

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遥感学报 2024年第6期28卷 1425-1432页

作者：孙德勇环宇王胜强李正浩张海龙齐琳刘建强何宜军南京信息工程大学海洋科学学院南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 美国南佛罗里达大学海洋科学学院圣彼德斯堡33701 国家卫星海洋应用中心北京100081

浮游植物是海洋生态环境中不可或缺的一部分,其粒径等级PSC(Phytoplankton Size Class)是描述浮游植物在不同地球生物化学循环过程中重要作用的关键参量。黄海、渤海和东海整体位于中国东部,呈现半封闭特征,PSC现场测量数据集主要来自... 详细信息

浮游植物是海洋生态环境中不可或缺的一部分,其粒径等级PSC(Phytoplankton Size Class)是描述浮游植物在不同地球生物化学循环过程中重要作用的关键参量。黄海、渤海和东海整体位于中国东部,呈现半封闭特征,PSC现场测量数据集主要来自于近几年开展的航次观测实验,采样点在空间和时间上分布稀疏不均,因此需要结合高频次、覆盖范围广的遥感反演技术来填补现场实测数据的不足。本文基于MODIS/Aqua传感器在2002年8月—2022年5月期间的海表遥感反射率产品,应用Sun等(2019)构建的PSC遥感反演模型,生产PSC长时序数据集。数据集以Matlab标准格式存储,共包含238个文件,便于各软件读取(下载方式:DOI:10.17632/mjg5s9p4wp.3)。产品精度验证结果显示:卫星反演与现场测量结果较为一致(小型、微型和微微型浮游植物的平均绝对百分比误差分别为22.9%、11.4%和35.0%)。同时不同海域的空间分布对比验证发现,优化调整后的叶绿素a反演算法能提高PSC反演模型效果,使其更贴近于现场测量值。基于本数据集的PSC长时序分布统计结果显示:近岸海域主要以小型浮游植物富集,离岸水域主要以微型浮游植物为主。从典型区域的多年月平均曲线来看,以小型浮游植物为例,渤海中心和长江口区域都存在春(5月)、夏季(7月)“双峰”特征,而北黄海区域则呈现春(4月)、秋季(10月)“双峰”特征。同时南黄海和东海离岸海域的春季峰值更显著,分别位于4月和3月。本数据集有助于精细化分析理解黄海、渤海和东海浮游植物各项生理、生态功能的时空变化规律,同时又可以作为水体环境监测常规项目,值得推广使用。

关键词：卫星遥感数据集浮游植物粒径等级渤黄东海 MODIS

考虑点扩散函数效应的光谱遥感图像超分辨率制图

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信号处理 2024年第3期40卷 599-608页

作者：王鹏严昂张弓南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016 自然资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室北京100083 自然资源部南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室湖南长沙410114 测绘科学与地球空间信息技术自然资源部重点实验室北京100036

由于硬件设备的限制和土地覆盖类别的多样性,采集得到的光谱遥感图像的空间分辨率有时较为粗糙,导致大量混合像元产生,严重影响了土地覆盖类型空间分布的制图精度。超分辨率制图技术可以有效地处理光谱遥感图像中的混合像元,获得准确的... 详细信息

由于硬件设备的限制和土地覆盖类别的多样性,采集得到的光谱遥感图像的空间分辨率有时较为粗糙,导致大量混合像元产生,严重影响了土地覆盖类型空间分布的制图精度。超分辨率制图技术可以有效地处理光谱遥感图像中的混合像元,获得准确的地物类别分布信息。在遥感大数据背景下,来自同一卫星采集同一区域的多位移图像可以作为辅助数据改进超分辨率制图结果。然而,目前多位移图像插值超分辨率制图方法很少有效地考虑点扩散函数效应影响,导致制图结果精度降低。为了解决这一问题,本文提出了一种考虑点扩散函数效应的多位移光谱遥感图像超分辨率制图方法,改善土地覆盖类别制图结果。在所提出的方法中,首先,对多位移图像进行光谱解混,以生成粗糙丰度图像。然后,在考虑点扩散函数效应的情况下,对粗糙丰度图像先采用面到点克里格法,然后进行理想方波滤波,得到改善的粗糙丰度图像。接下来,通过插值对改善的粗糙丰度图像进行上采样以获得上采样丰度图像,并对上采样的所有丰度图像进行整合以获得精细丰度图像。最后,根据精细丰度图像提供的类别比例信息,使用类别分配方法将类别标签分配给亚像元,以获得理想的制图结果。实验结果表明,通过减少点扩散函数效应影响,所提出的方法展示出最佳性能表现,例如在美国华盛顿特区数据集实验结果的总体精度分别达到77.63%和Kappa系数达到0.7263。

关键词：光谱遥感图像超分辨率制图点扩散函数效应插值多位移图像

1998年—2020年渤海、黄海和东海月平均典型浮游植物色素浓度遥感数据集

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遥感学报 2024年第4期28卷 1101-1111页

作者：孙德勇李正浩王胜强环宇张海龙齐琳刘建强何宜军南京信息工程大学海洋科学学院南京210044 自然资源部空间海洋遥感与应用重点实验室北京100081 美国南佛罗里达大学海洋科学学院圣彼德斯堡FL33701 国家卫星海洋应用中心北京100081

海洋浮游植物群落结构信息对了解和研究碳循环和气候变化至关重要。浮游植物中含有的多种色素能够用于描述浮游植物群落结构特征和生理状态,因此浮游植物色素浓度的检测具有重要意义。本研究基于2016年—2018年渤海、黄海和东海7次航次... 详细信息

海洋浮游植物群落结构信息对了解和研究碳循环和气候变化至关重要。浮游植物中含有的多种色素能够用于描述浮游植物群落结构特征和生理状态,因此浮游植物色素浓度的检测具有重要意义。本研究基于2016年—2018年渤海、黄海和东海7次航次调查实验中采集的实测数据(包括浮游植物吸收系数、16种典型色素浓度和遥感反射率),利用高斯分解法开发了一种基于浮游植物吸收的色素浓度遥感模型,并使用原位观测数据集进行评估,得到的结果的误差可接受(例如,大部分色素模型的平均绝对百分比误差MAPE<60%)。卫星匹配验证也表明反演结果与实测数据的一致性(大部分色素模型的MAPE范围40%—60%)。将本文开发的模型应用于SeaWiFS和MODIS-Aqua遥感反射率月平均产品(1998年—2020年),获得了渤海、黄海和东海区域16种色素浓度23年的时空变化数据记录。浮游植物色素浓度遥感数据集可以从https://***/10.17632/bhcznf2m7v.1下载获得。本研究从遥感反射率卫星数据中得到复杂浑浊沿海水域中的浮游植物色素浓度,可为渤海、黄海和东海精细化的海洋浮游植物群落结构研究提供数据支撑。

关键词：浮游植物色素吸收系数沿海水域 SeaWiFS MODIS 遥感数据集