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自复位学校建筑抗震韧性区域评估用数字孪生模型

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同济大学学报（自然科学版） 2023年第12期51卷 1879-1899页

作者： REZVAN Pooya 张云峰马里兰大学土木与环境工程系公园市20742

在区域层面上对具有自复位模块结构的学校建筑进行抗震损伤和恢复力评估研究,建立了一个基于Python语言的从结构非线性分析到损伤程度可视化演示用的数字孪生模型。Python语言也是目前通用于机器学习模型训练的编程语言,方便在该数字孪... 详细信息

在区域层面上对具有自复位模块结构的学校建筑进行抗震损伤和恢复力评估研究,建立了一个基于Python语言的从结构非线性分析到损伤程度可视化演示用的数字孪生模型。Python语言也是目前通用于机器学习模型训练的编程语言,方便在该数字孪生模型中引入人工智能模型来代替结构仿真计算,通过使用实时监测地震动和结构响应数据结合人工智能模型进行区域灾害响应和功能恢复快速评估。结构损伤和恢复力分析结果(如不同地震下修复成本、修复时间、不可修复的概率等指标)通过生成shapefile在地理信息系统(GIS)软件中进行三维可视化,从而对采用自复位模块结构的学校建筑结构群在区域范围上进行抗震韧性定量评估。该模型的计算模块包括区域建筑结构清单生成、简化数值模型建立、地震响应非线性分析、结构响应参数生成、建筑结构易损部件定义、地震损失概率模型评估以及区域灾害损失的结果输出。这里的基于概率模型的学校建筑结构地震损失评估采用了FEMA P-58方法,并使用了Pelicun软件包进行计算。以旧金山湾区近2000栋学校建筑作为案例,对假定使用偏心支撑框架自复位结构作为抗震结构体系的学校建筑群进行了抗震韧性评估,研究了通过采用数字孪生模型对新型结构模块系统在学校建筑群区域灾害响应和功能恢复的影响。研究中使用了简化结构模型来缩短震后损伤和功能恢复仿真运算时间,同时提出了通过采用人工智能模型来实现强震后实时预测建筑群震后损失,并通过研究偏心支撑框架自复位结构体系的能量耗散比这一参数变化对学校建筑结构恢复力指标的影响,演示了采用不同的结构设计对建筑结构群在区域层面上的抗震损伤和恢复力的影响。

关键词：自复位结构区域地震灾害评估概率损伤评定数字孪生模型防灾减灾

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人文都市里的社会生态学

城市观察 2012年第6期 46-66页

作者：斯图亚特.T.A.彼克特杰弗里.L.巴克利苏杰.S.考沙尔依耶芙.威廉姆斯美国卡里生态系统研究所俄亥俄大学地理系马里兰大学大学城校区地质系马里兰大学地球系统科学跨学科研究中心马里兰大学巴尔的摩郡校区地理与环境系统系

人文都市是概括和推进当代城市嵌合体中环境质量与社会质量的大标题。作为覆盖广泛、相互联系的社会生态体系,城市、郊区以及城市远郊的繁华地区凸显出不少负面特征。因此,人文都市发现了一个战略,可以对抗这些城市病并向城市系统逐步... 详细信息

人文都市是概括和推进当代城市嵌合体中环境质量与社会质量的大标题。作为覆盖广泛、相互联系的社会生态体系,城市、郊区以及城市远郊的繁华地区凸显出不少负面特征。因此,人文都市发现了一个战略,可以对抗这些城市病并向城市系统逐步灌输更多积极的、可持续的特征。由于人文都市这个项目主要是在社会力量的推动下出现的,因此我们可以更清楚具体地表达科学在解决人文都市项目的问题以及评估其成就中的作用。人文都市可归纳为1)保护与保存城市与郊区的生态服务,2)提升居民的身体素质、心理健康与安全水平,3)保护能源、物质、水资源与时间以提高效率,4)以包容性促进公平以及社会和环境的公正性、合理性,5)保留社区感与场所感。我们将科学视为社会项目的促成因素,指出了推动科学的社会价值以及科学知识和科学隐喻在联系人文都市与社会项目中所扮演的角色。我们进一步指出社会生态研究在实现人文都市目标方面所扮演的角色,运用了环保历史、河涌的功能与复原、环境公平性、巴尔的摩生态系统和长期生态研究项目等行动案例。作为一个社会项目,人文都市得益于科学的投入:1)揭示城市体系中隐含的生态进程,2)创造知识,将普通人和一般机构与生物物理环境联系起来,3)为公民对话做出贡献,4)将科学价值观引入优化与平衡人文都市的目标当中。

关键词：巴尔的摩城市环境公平历史跨学科景观社会可持续性城镇河涌

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利用IKONOS进行局部景观生态研究

遥感信息 2005年第3期27卷 14-17,i001页

作者：阮仁宗 Erle C.Ellis 南京大学城市与资源学系美国马里兰大学地理与环境系统系

探索利用高分辨率的IKONOS进行局地微型景观研究。研究区为江苏省常州市雪堰镇的一块400×1000m2的代表性的区域。与常规的景观分类方法不同的是,本研究中采用的分类方法为分层分类法,即将景观按照地形、土地利用、土地覆盖和地物的类... 详细信息

探索利用高分辨率的IKONOS进行局地微型景观研究。研究区为江苏省常州市雪堰镇的一块400×1000m2的代表性的区域。与常规的景观分类方法不同的是,本研究中采用的分类方法为分层分类法,即将景观按照地形、土地利用、土地覆盖和地物的类属等层次逐层进行分类,形成属性最一致的景观单元。研究表明,高分辨率遥感影像在细微景观研究中具有得天独厚的优势。

关键词： IKONOS 局部景观生态

不同区域的人口密集农村地区土壤有机碳的分布

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生态学报 2007年第5期27卷 1969-1977页

作者：焦加国杨林章武俊喜李辉信 Erle C.Ellis 南京农业大学资源与环境学院南京210095 中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国农业大学农学与生物技术学院北京100094 马里兰大学地理与环境系统系

基于IKONOS高分辨率(1m)卫星遥感图,根据Ellis提出的村级景观分类体系,研究我国5个不同宏观生态区域(高邑、宜兴、金堂、益阳和电白)的村级景观细微尺度上土地利用、土地覆盖、生态立地各层次上土壤表层(0～30cm)有机碳的密度和储量,结... 详细信息

基于IKONOS高分辨率(1m)卫星遥感图,根据Ellis提出的村级景观分类体系,研究我国5个不同宏观生态区域(高邑、宜兴、金堂、益阳和电白)的村级景观细微尺度上土地利用、土地覆盖、生态立地各层次上土壤表层(0～30cm)有机碳的密度和储量,结果表明:高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个地区的土壤有机碳密度分别为:2.62、3.47、2.24、2.86kg/m2和2.70kg/m2,平均土壤有机碳密度为2.78kg/m2。土地利用景观中,高邑地区的水浇地和其它地区的水田和林地的土壤有机碳密度较高,高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个地区土壤有机碳储量最高的土地利用景观分别为水浇地、水田、旱地、水田和林地、林地;土地覆盖景观中,1年生和多年生植被覆盖景观的土壤有机碳密度最高。在由高邑至宜兴,最后至电白的纬度逐渐降低过程中,1年生植被覆盖景观的土壤有机碳储量逐渐减少,而多年生土地覆盖景观呈相反趋势。

关键词：中国村级景观土地利用土地覆盖生态立地土壤有机碳

基于MODIS数据的中国陆面制图:方法软件和数据产品(英文)

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遥感学报 2007年第5期11卷 718-726页

作者：刘荣高刘纪远梁顺林陈镜明庄大方中国科学院地理科学与资源研究所马里兰大学地理系多伦多大学地理系

本文介绍一个自动处理MODIS1B数据并生产覆盖全中国陆面产品的软件系统。该算法改进了LAI(MOD15),土地覆被分类(MOD12),云检测(MOD35),陆面反射率(MOD09)和气溶胶(MOD04)产品。这些算法的输入数据都是本地获取的参数,能够有效降低其带... 详细信息

本文介绍一个自动处理MODIS1B数据并生产覆盖全中国陆面产品的软件系统。该算法改进了LAI(MOD15),土地覆被分类(MOD12),云检测(MOD35),陆面反射率(MOD09)和气溶胶(MOD04)产品。这些算法的输入数据都是本地获取的参数,能够有效降低其带来的不确定性。产生的部分新产品是NASA标准产品中没有的,包括森林火烧迹地和PAR。数据处理系统运行于中国科学院资源与环境数据中心。

关键词： MODIS 数据处理系统遥感

ICESat-2植被冠层高度和地表高程数据产品用于森林高度提取的效果评价

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遥感学报 2021年第6期25卷 1294-1307页

作者：董佳臣倪文俭张志玉孙国清中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100094 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 美国马里兰大学地理系马里兰州College Park 美国20742

由美国宇航局(NASA)研制的新一代冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)于2018-09-15发射成功,其搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,可用于全球高程线采样数据的获取。目前公开发布了9种数据产品,其中... 详细信息

由美国宇航局(NASA)研制的新一代冰、云和陆地高程卫星(ICESat-2)于2018-09-15发射成功,其搭载的先进地形激光测高系统(ATLAS)采用微脉冲多波束光子计数激光雷达技术,可用于全球高程线采样数据的获取。目前公开发布了9种数据产品,其中包括植被冠层高度和地表高程数据产品(ATL08),为全球森林结构参数的估算提供了新的契机。本文以美国宾夕法尼亚州斯奈德县和印度尼西亚西加里曼丹吉打邦为研究区,在温带森林和热带雨林两种不同的生态系统立地条件下,对ICESat-2的ATL08数据产品用于森林高度估算的效果进行评价。首先建立了地形高程数据产品(ATL03)与ATL08数据产品的关联规则,以获取分别记录在这两种产品中的光子空间分布信息和分类信息;进而以机载小光斑激光雷达数据为参考,对ATL08数据产品的光子分类可靠性及其用于森林高度估算的准确性进行了分析评价。结果表明:(1)在温带森林情况下,ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R~2)分别为0.54和0.61,相对误差分别为16.78%和10.71%,表明ATL08数据产品的光子分类结果能够用于刻画森林冠层结构和林下地形;(2)在热带雨林情况下,到达地面的光子数量相较于温带森林明显减少,地面光子类型识别的可靠性低,ATL08数据产品提供的平均冠层高度和最大冠层高度与参考数据的相关系数(R~)分别为0.21和0.19;(3)森林覆盖度的增大会导致ATL08计算的冠层高度误差增大,热带雨林平均冠层高度的误差随着坡度增大有增大趋势,在坡度为0°—10°、10°—20°和20°—30°共3组情况下,误差分别为5.7 m、6.6 m和9.3 m。因此,在高森林覆盖度情况下,现有的ATL08数据产品难以直接用于森林高度的提取。

关键词： ICESat-2 ATLAS ATL08 森林结构参数

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利用IKONOS进行局部景观生态的研究

利用IKONOS进行局部景观生态的研究

中国典型丘陵区人口密集乡村景观的土壤碳氮磷分布特征

中国地理信息系统协会第八届年会

作者：阮仁宗张友水 Erle C.Ellis 南京大学城市与资源资源学系美国马里兰大学地理与环境系统系

现在,景观生态是一个研究热点。然而利用高分辨率遥感进行细微景观研究,似乎还没有见到。本文探索利用高分辨率的IKONOS进行细微景观研究。研究区选择了能代表长江中下游平原的常州市雪堰镇的一块400X1000m2的具有代表性的区域作为研究... 详细信息

现在,景观生态是一个研究热点。然而利用高分辨率遥感进行细微景观研究,似乎还没有见到。本文探索利用高分辨率的IKONOS进行细微景观研究。研究区选择了能代表长江中下游平原的常州市雪堰镇的一块400X1000m2的具有代表性的区域作为研究区。研究中所采用的分类方法为分层分类法,即将景观按照地形、土地利用、土地覆盖和地物的类属分成景观内部最一致的单元,这些最一致的景观单元称为ecotope。在景观的划分完成后,选择了一些景观指数如面积、周长、分维度、形状指数、多样性指数、优势度和破碎度指数来刻画景观,并从缀块、类型和景观整体上研究了研究区的景观特征。研究发现:研究区缀块数量最多的是TERAac01这种景观,有53块,这种景观的土地利用方式为旱地,景观破碎度最高,破碎度指数高达2.58;面积最大的景观类型为TEPAri01,面积为85962.28平方米,占研究区总面积的21.5%;这种景观的土地利用方式为稻田,而且不是专门用于育秧的秧田;分维度最大的景观类型为TECEir01,景观的分维度达1.42, 这种为灌溉用的水渠或者天然水沟;形状指数最大的景观类型是TECEtr01, 为3.16, 这是未铺就的土路,它不仅具有最大的形状指数,而且分维度指数也是很大的,其分维度指数高达1.40, 仅次于TECEir01的分维度指数;研究区的景观多样性指数为2.42, 优势度为0.98, 可见研究区的多样性指数不高,优势度却很高,说明研究区的景观类型并不多,主要为几种优势景观类型所主导, 这几种优势景观为TEPAri01、TERAac01和TEFPen02,这三种景观类型的面积占了研究区的57.63%。研究表明,高分辨率遥感影像在细微景观研究中具有得天独厚的优势。

关键词： IKONOS 农业景观 Ecotope 空间格局

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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应用生态学报 2007年第7期18卷 1471-1478页

作者：焦加国杨林章武俊喜李辉信 E.C. Ellis 南京农业大学资源与环境科学学院中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院南京土壤研究所中国农业大学农学与生物技术学院马里兰大学地理与环境系统系

基于IKONOS高分辨率（1m）卫星遥感图,根据生态立地分层分类规则,评价了四川盆地、江南山地和华南山地等典型丘陵区人口密集的乡村景观结构对0-30cm土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）密度及储量的影响.结果表明：SOC密度的面... 详细信息

基于IKONOS高分辨率（1m）卫星遥感图,根据生态立地分层分类规则,评价了四川盆地、江南山地和华南山地等典型丘陵区人口密集的乡村景观结构对0-30cm土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）和全磷（TP）密度及储量的影响.结果表明：SOC密度的面积加权平均值为江南山地丘陵（2.72±0.76kg·m^-2）〉华南山地丘陵（2.65±0.73kg·m^-2）〉四川盆地丘陵（2.15±0.57kg·m^-2）;TN密度的面积加权平均值为江南山地丘陵（0.28±0.06kg·m^-2）〉四川盆地丘陵（0.27±0.06kg·m^-2）〉华南山地丘陵（0.21±0.06kg·m^-2）;TP密度的面积加权平均值为四川盆地丘陵（0.19±0.04kg·m^-2）〉江南山地丘陵（0.11±0.03kg·m^-2）〉华南山地丘陵（0.08±0.04kg·m^-2）.四川盆地、江南山地和华南山地丘陵SOC、TN和TP储量最高的生态立地类型分别为小规模1年生旱地作物、两季水田和斜坡次生阔叶疏林.SOC和TN密度均以水田或林地最高,而以低覆盖度的挖掘地和山顶旱地最低,TP密度的分布较为复杂.细微尺度的生态立地水平分析可以较好地反映出丘陵区人口密集乡村景观地区的生态结构和SOC、TN、TP的分布情况.

关键词：丘陵区域人口密集乡村景观生态立地土地利用土壤养分

不同区域人口密集的乡村景观中土地利用对土壤氮磷的影响

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水土保持学报 2006年第3期20卷 97-101页

作者：焦加国武俊喜杨林章李辉信 Erle C.Ellis 中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国农业大学农学与生物技术学院北京100094 南京农业大学资源与环境学院南京210095 马里兰大学地理与环境系统系

基于IKONOS高分辨率(1 m)卫星遥感图,结合GIS研究了我国高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个人口密集农村地区(每个地区的研究面积为3 km2)土壤全氮、全磷密度和储量差异,以及各地区土壤全氮、全磷密度和储量在不同土地利用方式下的分布。... 详细信息

基于IKONOS高分辨率(1 m)卫星遥感图,结合GIS研究了我国高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个人口密集农村地区(每个地区的研究面积为3 km2)土壤全氮、全磷密度和储量差异,以及各地区土壤全氮、全磷密度和储量在不同土地利用方式下的分布。结果表明:土壤全氮储量在5个地区间的大小顺序依次为金堂(1 022.4 t)>宜兴(995.2 t)>益阳(920.4 t)>高邑(804.0 t)>电白(632.4 t);土壤全磷大小顺序为宜兴(698.9 t)>高邑(661.3 t)>金堂(618.9 t)>益阳(360.6t)>电白(255.8 t)。从不同的土地利用方式来看,除高邑地区外(无水田),其它4个地区水田的土壤全氮密度均为当地最高,土壤全氮密度较低的有闲置地类和开采地;土壤全磷密度分布较为复杂,高邑、宜兴、金堂、益阳和电白5个地区土壤全磷密度最高的土地利用方式分别为园艺用地、旱地和建设用地、水田和旱地、水田、干扰地。在所有地区中,林地土壤全氮密度均小于农田水平,林地土壤全磷密度均为当地最低,也就是说在林地转化为人为土地利用方式后,土壤的磷水平并没有减少,反而有不同程度增加。

关键词：人口密集乡村景观土地利用土壤全氮土壤全磷