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湖泊表面水温预测与可视化方法研究

仪器仪表学报 2017年第12期38卷 3090-3099页

作者：杨昆喻臻钰罗毅商春雪杨扬云南师范大学信息学院昆明650500 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学教务处昆明650500

湖泊表面水温是水生态环境的重要因子,直接影响流域生态系统及生物多样性。准确获取湖泊表面水温、预测表面水温时空变化过程是控制和改善流域水生态环境的基础,同时也是预防和治理蓝藻水华爆发的关键。为此,以滇池为研究区,以2005~2016... 详细信息

湖泊表面水温是水生态环境的重要因子,直接影响流域生态系统及生物多样性。准确获取湖泊表面水温、预测表面水温时空变化过程是控制和改善流域水生态环境的基础,同时也是预防和治理蓝藻水华爆发的关键。为此,以滇池为研究区,以2005~2016年10个水质监测站点的54个水质数据(水温、叶绿素a、pH、高锰酸盐指数、溶解氧等)为基础数据集,将支持向量回归(SVR)、主成分分析法(PCA)及反向传播人工神经网络(BPANN)3种算法相结合,组成混合预测模型,并将克里金插值法与地理信息系统相结合,实现滇池水温12年来历史变化过程的情景再现及未来5年变化趋势的情景模拟。研究结果表明,模型的平均相对误差为0.5%,均方根误差为1.452 3,R^2=0.904 9,具有误差低、泛化高的综合预测性能;空间可视化分析结果表明,2005~2020年水温高于20℃的区域呈现北向南扩散趋势,蓝藻水华爆发可能性由局部性变为全面性,这与昆明市快速城镇化发展及全球气候变暖密切相关。

关键词：湖泊表面水温支持向量回归主成分分析反向传播人工神经网络蓝藻水华

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开关触点接触电阻动态测量方法研究

仪器仪表学报 2015年第1期36卷 49-55页

作者：罗毅杨昆董麟朱彦辉商春雪云南师范大学信息学院西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学人事处昆明650500

针对动态条件下开关触点接触电阻测量困难、工业环境下高频噪声和高斯白噪声的影响大等问题,研究了一种谐波分析测量及交流比较相结合的开关触点接触电阻测量方法,并将该方法应用于开关动态测试仪上。采用交流比较法能够有效提高信号的... 详细信息

针对动态条件下开关触点接触电阻测量困难、工业环境下高频噪声和高斯白噪声的影响大等问题,研究了一种谐波分析测量及交流比较相结合的开关触点接触电阻测量方法,并将该方法应用于开关动态测试仪上。采用交流比较法能够有效提高信号的信噪比,消除了零点漂移及温度漂移;采用谐波分析法对接触电阻数据进行处理,能够滤除A/D产生的量化噪声,减小了工业环境下的高频噪声及高斯白噪声对测量的干扰。MATLAB仿真实验获得理想的测量效果。最后在开关动态测试仪上进行了动态实验,从而验证该方法的有效性与科学性。

关键词：接触电阻开关动态测试仪交流比较法谐波分析法动态实验

近20年来中国典型区域PM_(2.5)时空演变过程

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环境科学 2018年第7期39卷 3003-3013页

作者：罗毅邓琼飞杨昆杨扬商春雪喻臻钰云南师范大学信息学院昆明650500 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学教务处昆明650500

近20年来PM_(2.5)污染严重制约了中国可持续发展.长时间序列历史监测数据的缺失阻碍了相关研究.为此,本文以四大典型区域2013~2016年的PM_(2.5)浓度监测值和2000~2016年MODIS AOD数据、边界层高度、温度等气象数据作为基础数据,将反向... 详细信息

近20年来PM_(2.5)污染严重制约了中国可持续发展.长时间序列历史监测数据的缺失阻碍了相关研究.为此,本文以四大典型区域2013~2016年的PM_(2.5)浓度监测值和2000~2016年MODIS AOD数据、边界层高度、温度等气象数据作为基础数据,将反向人工神经网络和支持向量回归机两种算法相结合,构建组合模拟模型,并利用地理空间分析技术实现近20年来PM_(2.5)浓度历史变化过程的情景再现.研究结果表明,组合模型具有较低的误差和更高的泛化能力;时空分析结果表明,2000~2010年京津冀和东三省PM_(2.5)浓度持续增长,珠三角PM_(2.5)浓度缓慢下降,3个研究区PM_(2.5)污染范围呈扩大趋势,长三角PM_(2.5)浓度值及污染范围基本保持稳定.2012年4个研究区PM_(2.5)浓度值降低且污染范围缩小,但2013~2016年PM_(2.5)浓度略微上升后又下降,高污染范围缩小,这与国家采取PM_(2.5)区域联防等治理措施有关.

关键词： PM2.5 人工神经网络支持向量机地理空间分析四大典型区

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哈尼梯田文化生态系统研究

人文地理 1999年第S1期14卷 56-59页

作者：角媛梅云南师范大学资源环境系昆明650092

本文通过深入哈尼族地区调查，运用系统论及文化生态等方法，提出了哈尼梯田文化生态系统的概念，分析了哈尼梯田文化生态系统的特征、组成、空间结构、物质能量流动及其功能，指出哈尼梯田文化生态系统是一个和谐的人地系统，具有自... 详细信息

本文通过深入哈尼族地区调查，运用系统论及文化生态等方法，提出了哈尼梯田文化生态系统的概念，分析了哈尼梯田文化生态系统的特征、组成、空间结构、物质能量流动及其功能，指出哈尼梯田文化生态系统是一个和谐的人地系统，具有自我维系的功能。

关键词：梯田文化生态系统结构哈尼

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基于深度神经网络算法的水体透明度反演方法

生态学报 2021年第6期41卷 2515-2524页

作者：喻臻钰杨昆罗毅商春雪赵磊云南师范大学地理学部昆明650500 云南师范大学西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学教务处昆明650500 云南师范大学信息学院昆明650500

水体透明度能够直观反映湖泊水质状态,掌握长时间大尺度湖泊水体透明度是控制和改善湖泊水生态环境的关键。由于滇池的水质原位监测工作起步较晚,导致长时间序列的历史湖泊水体透明度数据的缺失。为此,以滇池为研究区,以深度神经网络算... 详细信息

水体透明度能够直观反映湖泊水质状态,掌握长时间大尺度湖泊水体透明度是控制和改善湖泊水生态环境的关键。由于滇池的水质原位监测工作起步较晚,导致长时间序列的历史湖泊水体透明度数据的缺失。为此,以滇池为研究区,以深度神经网络算法为理论基础,以原位监测和MODIS遥感影像为数据,对2001年1月1日—2018年12月31日滇池水体透明度进行反演,并利用地理空间分析方法探讨了滇池湖泊水体透明度时空变化特征。研究结果表明:(1)提出的反演模型具有较好的性能(RMSE=0.1359,MAE=0.1134),能够客观反映湖泊水体透明度状况;(2)时间变化特征分析结果表明,滇池水体透明度总体呈现下降趋势,综合变化率为-0.08 m/10 a;(3)空间变化特征分析结果表明,水体透明度较高的区域下降率较大,水体透明度较低的区域变化趋势相对稳定,距离城区及居民区较近的水体透明度相对较低;人类活动将成为影响滇池水体透明度变化的重要因素,同时也是造成滇池水体污染的主要因素。

关键词：水体透明度 MODIS 深度神经网络时空变化特征

近30 a云贵高原湖泊表面水体面积变化遥感监测与时空分析

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湖泊科学 2018年第4期30卷 1083-1096页

作者：肖茜杨昆洪亮云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学信息学院昆明650500

以云贵高原湖泊近30 a来的TM、ETM^+和OLI遥感影像为数据源,采用归一化水体指数(NDWI)、改进归一化水体指数(MNDWI)、新型水体指数(NWI)、增强型水体指数(EWI)和自动水体提取指数5种水体指数提取了1985—2015年云贵高原10个湖泊表面水... 详细信息

以云贵高原湖泊近30 a来的TM、ETM^+和OLI遥感影像为数据源,采用归一化水体指数(NDWI)、改进归一化水体指数(MNDWI)、新型水体指数(NWI)、增强型水体指数(EWI)和自动水体提取指数5种水体指数提取了1985—2015年云贵高原10个湖泊表面水体面积,并对各种算法进行精度对比分析.针对湖泊各自特点采用不同的水体指数提取其表面水体面积,并进行水体面积变化时空分析.结果表明:云贵高原湖泊表面水体面积总体呈现先增加后缩减趋势,1985—1995年湖泊表面水体面积增加了30.86 km^2,1995—2015年湖泊水体表面面积减少了48.12 km^2,其中,面积变化最大的是杞麓湖与异龙湖.对云贵高原湖泊表面水体面积变化与该区域的年降水量、蒸发量、平均气温、流域植被覆盖面积和人类活动时空进行相关分析,结果表明:1)高原湖泊对区域气候变化的响应具有明显的空间差异性,云贵高原湖泊的表面水体面积与气候相关性较显著,气温升高引起蒸发加速,降水量下降,湖面不断缩小,与逐年上升的气温呈负相关,与逐年波动上升的蒸发量呈负相关,与逐年减少的降水量呈正相关;2)云贵高原湖泊各流域的植被覆盖面积与湖泊面积变化相关性较弱;3)人类活动是影响湖泊面积变化的重要因素,大肆围湖造田、围湖养殖以及旅游开发等人类活动直接导致云贵高原湖泊面积的锐减,并对湖泊生态环境产生重要影响.

关键词：归一化水体指数改进归一化水体指数新型水体指数增强型水体指数自动水体提取指数高原湖泊遥感监测降水量水体面积

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滇池流域不透水表面扩张监测与时空过程分析

仪器仪表学报 2016年第12期37卷 2717-2727页

作者：杨昆陈俊屹罗毅喻臻钰邓琼飞云南师范大学信息学院昆明650500 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500

人类活动是影响和改变自然和人文环境最主要的因素,而不透水表面是反映人类活动频度与强度重要指标。近30年来,随着城镇化的不断推进,不透水表面快速扩张,同时伴随着一系列流域水环境问题产生。掌握不透水表面变化的时空过程是改善流域... 详细信息

人类活动是影响和改变自然和人文环境最主要的因素,而不透水表面是反映人类活动频度与强度重要指标。近30年来,随着城镇化的不断推进,不透水表面快速扩张,同时伴随着一系列流域水环境问题产生。掌握不透水表面变化的时空过程是改善流域水环境、控制水污染的基础。为此,以滇池流域近25年来的TM影像与OLI影像为数据基础,将改进的NDBI算法及线性光谱混合分析法相结合,得到了滇池流域近25年来不透水表面的空间范围、空间分布、不透水表面指数、不透水表面覆盖度等指标。实验结果表明,本文采用的算法效果较好,0.2 m空间分辨率的航拍影像精度检验结果表明,提取精度达到85.27%;滇池流域不透水表面覆盖率达19.44%,部分子流域不透水表面覆盖率超过40%,其对流域生态系统功能和结构有直接的影响。

关键词：不透水表面滇池流域改进的NDBI方法线性光谱混合分析

基于USLE模型的滇池流域土壤侵蚀时空演变分析

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农业工程学报 2018年第10期34卷 138-146,305页

作者：彭双云杨昆洪亮许泉立黄雅君云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500 西部资源环境地理信息技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学信息学院昆明650500

掌握滇池流域土壤侵蚀的空间分布规律和演变趋势对优化水土保持措施、开展滇池水污染治理和保障流域可持续发展具有重要意义。该文以降雨量、土壤、DEM和遥感影像为数据源,运用RS、GIS技术,结合土壤侵蚀模型计算滇池流域1999—2014年每... 详细信息

掌握滇池流域土壤侵蚀的空间分布规律和演变趋势对优化水土保持措施、开展滇池水污染治理和保障流域可持续发展具有重要意义。该文以降雨量、土壤、DEM和遥感影像为数据源,运用RS、GIS技术,结合土壤侵蚀模型计算滇池流域1999—2014年每隔3 a的土壤侵蚀量,分析流域土壤侵蚀强度的时空演变特征。结果表明,无明显侵蚀区域面积在15 a间呈上升趋势,占比从1999年的70%上升为2014年的82%,说明流域土壤侵蚀状况逐渐好转;1999—2014年期间滇池流域土壤侵蚀面积呈逐年下降趋势,1999年侵蚀面积最大,为776 km2,到2014年下降到为468 km2;土壤侵蚀强度等级转移矩阵显示15 a间近75%区域侵蚀强度保持不变,其中以微度侵蚀为主,有18.23%的区域侵蚀强度降低,8.36%的区域强度上升;空间变化上,侵蚀强度降低的区域主要集中于环滇池的入湖河流一带,侵蚀强度上升区域主要为流域东、南、北端海拔较高的山区。该研究有助于分析滇池流域土壤侵蚀在空间上的演变过程,为提出精准的侵蚀防治措施提供决策依据,为流域生态环境保护提供参考。

关键词：土壤侵蚀模型时空变化 USLE GIS 滇池流域

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基于蚁群算法的洱海流域土地利用变化模拟

农业工程学报 2014年第19期30卷 290-299,F0004页

作者：许泉立杨昆王桂林杨玉莲云南师范大学旅游与地理科学学院昆明650500 武汉大学遥感信息工程学院武汉430079 云南师范大学西部资源环境GIS技术教育部工程研究中心昆明650500 云南师范大学信息学院昆明650500

为了研究社会经济和城市化快速发展作用下的洱海流域土地利用/覆被变化过程,以促进流域用地结构与配置的优化。基于智能体建模理论,结合GIS的数据处理和空间分析技术,利用蚁群智能算法模拟土地利用变化。针对洱海流域的现状,该文选取流... 详细信息

为了研究社会经济和城市化快速发展作用下的洱海流域土地利用/覆被变化过程,以促进流域用地结构与配置的优化。基于智能体建模理论,结合GIS的数据处理和空间分析技术,利用蚁群智能算法模拟土地利用变化。针对洱海流域的现状,该文选取流域土地利用变化的影响因子,建立了智能体分类体系及其行为决策规则;基于Java语言和Repast J建模平台,完成了模型的程序设计、实现、模拟过程;针对模型的模拟结果进行了分析和验证。结果表明:蚁群算法提升了智能体模型模拟结果的精度,且基本与实际情况的空间格局保持一致。基于模拟结果分析了未来10 a(2010-2020年)洱海流域的人地关系矛盾主要表现为农业生产性用地(耕地和园地)的持续性减少与建设用地的不断增长,现有政策下的城镇化用地成本呈上升趋势。而生态用地中,湿地的增长最快,表明政府的用地规划和策略对流域的生态用地保护起到较好的宏观调控作用。

关键词：土地利用智能体模型动态变化水环境效应蚁群智能体行为