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近30年官厅水库流域景观结构的时空演变

生态学杂志 2011年第10期30卷 2335-2342页

作者：武鹏飞宫辉力周德民城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 教育部三维信息获取与应用重点实验室北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

以官厅水库流域为研究区,以1978—2009年的6期Landsat系列遥感影像为基础数据解译景观分布图。利用经济学中的洛伦兹曲线及基尼系数对景观类型分布的均匀性及其动态进行分析,采用缓冲区分析方法对现有方法进行改进,使得洛伦兹曲线更加平... 详细信息

以官厅水库流域为研究区,以1978—2009年的6期Landsat系列遥感影像为基础数据解译景观分布图。利用经济学中的洛伦兹曲线及基尼系数对景观类型分布的均匀性及其动态进行分析,采用缓冲区分析方法对现有方法进行改进,使得洛伦兹曲线更加平滑,基尼系数更加准确。结果表明:各种景观类型分布的均匀性存在明显的时空差异,耕地始终是分布最均匀的景观类型,1978—1998年人工林地是分布最不均匀的景观类型,2004年以后天然草地成为分布最不均匀的景观类型;景观类型分布的均匀程度与该景观类型面积的大小存在负相关关系,其分布均匀性的变化与该景观类型面积的变化方式有关,局部变化还是全局变化会使该景观类型分布的均匀性向不同的方向发展;在近30年的时间里,自然景观全面退化,表现在面积减小和分布越来越不均匀,自然景观不断被人工景观取代。

关键词：景观结构洛伦兹曲线基尼系数缓冲区分析官厅水库

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北京市区表层土壤稀土元素空间分布特征研究

生态环境学报 2017年第10期26卷 1736-1746页

作者：刘轶轩赵文吉于雪齐梦溪孙春媛首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048

土壤稀土元素作为反映土壤污染的指标之一,识别其空间分布特征及来源对于客观评价城市表层土壤污染水平、制定治理方案具有重要意义。为研究北京市区表层土壤稀土元素的空间分布特征,于2014年3月15日系统采集46个表层土样,并用电感耦合... 详细信息

土壤稀土元素作为反映土壤污染的指标之一,识别其空间分布特征及来源对于客观评价城市表层土壤污染水平、制定治理方案具有重要意义。为研究北京市区表层土壤稀土元素的空间分布特征,于2014年3月15日系统采集46个表层土样,并用电感耦合等离子体质谱仪测定10种稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy和Sc)的含量。采用统计分析和地统计方法对北京市区表层土壤稀土元素的变化趋势及空间分布进行研究,并对表层土壤和大气降尘中稀土元素进行Pearson相关性分析,结果表明,(1)北京市区表层土壤呈轻稀土富集型,稀土元素主要污染点位于海淀区周家巷桥和西直门外大街采样点,表层土壤与大气降尘中的稀土元素相关系数介于0.873~0.946之间,相关性显著。总体上,北京市区表层土壤稀土元素污染较轻。(2)各采样点δCe和δEu的变化范围分别为0.85~0.98和0.63~0.82,说明稀土元素Ce无显著异常,稀土元素Eu负异常,亏损较大。(3)大部分稀土元素(La、Ce、Nd、Sm、Gd、Eu和Dy)在东西方向和南北方向均呈现先减少后增加的趋势,最低值出现在东西方向和南北方向的中心位置。(4)富集因子表明北京市区表层土壤中各稀土元素受人为因素影响较小,为弱污染。主成分分析结果表明,煤炭燃烧和汽车尾气的排放,煤炭燃烧、工业生产和农业化肥的使用可能分别是四环线内、外各稀土元素的主要人为来源。

关键词：土壤稀土元素趋势分析空间分布

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一种新的景观扩张指数的定义与实现

生态学报 2012年第13期32卷 4270-4277页

作者：武鹏飞周德民宫辉力城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 教育部三维信息获取与应用重点实验室北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

景观格局动态信息的定量表达始终是景观生态学研究的一个重要科学问题,景观格局指数是其中的一种重要方法,但其多是静态指数,难以有效定量表达景观格局的动态信息。因此,针对景观扩张过程以斑块扩张面积为基础提出了一种新的景观扩张指... 详细信息

景观格局动态信息的定量表达始终是景观生态学研究的一个重要科学问题,景观格局指数是其中的一种重要方法,但其多是静态指数,难以有效定量表达景观格局的动态信息。因此,针对景观扩张过程以斑块扩张面积为基础提出了一种新的景观扩张指数,来表达景观格局的动态信息。并以妫水河流域1998—2009年的景观农田化过程为例,验证该指数的适用性,结果表明:该指数不仅能够定量表达斑块的空间扩张规模,而且可以准确识别斑块的空间扩张模式。根据扩张斑块与原斑块的空间位置关系,将景观的空间扩张模式划分为邻接扩张式和外部扩张式两种。提出的景观扩张指数在技术方法上计算简便,易于实现,完善了景观格局动态的量化表征科学方法。

关键词：景观格局动态景观格局指数景观扩张指数空间扩张模式

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北京地面沉降时空分布特征研究

地球信息科学学报 2017年第2期19卷 205-215页

作者：周超凡宫辉力陈蓓蓓郭琳高明亮三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

20世纪60年代以来,北京市地面沉降不断发展,目前已经形成了东郊八里庄-大郊亭、东北郊-来广营、昌平沙河-八仙庄、大兴榆垡-礼贤和顺义平各庄5个沉降区。本文选取目前地面沉降较为严重的北京市朝阳区、顺义区和通州区作为研究区,利用200... 详细信息

20世纪60年代以来,北京市地面沉降不断发展,目前已经形成了东郊八里庄-大郊亭、东北郊-来广营、昌平沙河-八仙庄、大兴榆垡-礼贤和顺义平各庄5个沉降区。本文选取目前地面沉降较为严重的北京市朝阳区、顺义区和通州区作为研究区,利用2003-2010年的47景ASAR影像数据,采用SBAS-InSAR技术获取了研究区的地面沉降监测结果,并分别以SFP点年均沉降速率和各年沉降量作为权重,计算SFP点空间分布中心与方向特征椭圆,定量分析了研究区地面沉降时空特征。结果表明:2004-2010年,北京市地面沉降表现为严重的不均匀沉降,年沉降量最大值由104.04 mm增加到178.83 mm;标准差椭圆长轴与南北方向平行,反映出地面沉降空间发展方向性在南北方向较东西方向明显,椭圆面积由592.25 km^2减小到503.84 km^2,表明2004-2010年研究区内发生地面沉降的区域范围变化呈减小趋势,但从沉降量可以发现,北京地面沉降一直处于加重趋势。

关键词：小基线干涉测量标准差椭圆地面沉降时空分布特征

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全局与局部寻优相结合的道路网匹配方法

武汉大学学报（信息科学版） 2018年第8期43卷 1166-1171页

作者：张建辰王艳慧赵文吉首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 首都师范大学三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048

针对面向道路网匹配的概率松弛法约束性指标单一且无法识别M∶N匹配模式的不足,从兼顾全局和局部匹配最优的角度出发,提出了从局部角度顾及几何约束和拓扑约束,从全局角度完善M∶N匹配模式的改进算法,设计并实现了不同匹配模式下的匹配... 详细信息

针对面向道路网匹配的概率松弛法约束性指标单一且无法识别M∶N匹配模式的不足,从兼顾全局和局部匹配最优的角度出发,提出了从局部角度顾及几何约束和拓扑约束,从全局角度完善M∶N匹配模式的改进算法,设计并实现了不同匹配模式下的匹配策略。测试结果表明,该方法的整体匹配精度和召回率提高了7%-14%,均达到90%以上;空间与属性匹配度评价指标提高了3%-7%;可将待匹配路网中最邻近结点平均距离的两倍值作为缓冲区阈值设定的参考依据,从而验证了该方法的可行性与可靠性。

关键词：概率松弛法路网匹配拓扑约束 M∶N匹配匹配精度

基于Morlet小波技术的北京平原地面沉降周期性分析

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吉林大学学报（地球科学版） 2018年第3期48卷 836-845页

作者：王洁宫辉力陈蓓蓓高明亮周超凡梁悦陈文锋三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048

北京市地面沉降自20世纪60年代发现以来一直呈快速发展的趋势。不均匀地面沉降导致建筑物开裂、地基下沉,损害地下管道工程等基础设施,威胁城市安全。为了研究地面沉降发展的特征,分析其演化趋势,本文选取2011—2014年的27景Radarsat-2... 详细信息

北京市地面沉降自20世纪60年代发现以来一直呈快速发展的趋势。不均匀地面沉降导致建筑物开裂、地基下沉,损害地下管道工程等基础设施,威胁城市安全。为了研究地面沉降发展的特征,分析其演化趋势,本文选取2011—2014年的27景Radarsat-2数据,采用干涉点目标分析技术,获取该时段北京平原区地面沉降时序监测信息;在此基础上,结合Morlet小波分析方法,根据相干点密度差异选取4个典型地面沉降区,分析其地面沉降多尺度演变特征。结果表明:地面沉降速率在空间分布上存在差异性,最大沉降速率为162.70mm/a,年均沉降速率50.08mm/a;地面沉降在时间域具有明显的局部周期性变化特征。在28T(1T表示1个24d的时间段)的时间尺度下,存在着约13.3月的时间周期,不同位置还存在不同的不稳定震荡周期。

关键词：地面沉降干涉点目标分析 Morlet小波周期性

MODIS温度变化率与AMSR-E土壤水分的关系的提出与降尺度算法推广

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光谱学与光谱分析 2013年第3期33卷 623-627页

作者：王安琪解超施建成宫辉力首都师范大学城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048 中国科学院遥感应用研究所北京100101 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871

土壤水分参数是陆面过程与水循环的重要影响因素。不同的遥感平台可提供不同时间和空间尺度的土壤水分,它们分别具有各自的优势与不足。利用被动微波辐射计AMSR-E土壤水分和MODIS地表温度、植被指数产品,作者探讨了地表温度变化率和土... 详细信息

土壤水分参数是陆面过程与水循环的重要影响因素。不同的遥感平台可提供不同时间和空间尺度的土壤水分,它们分别具有各自的优势与不足。利用被动微波辐射计AMSR-E土壤水分和MODIS地表温度、植被指数产品,作者探讨了地表温度变化率和土壤水分的关系,并借鉴地表温度Ts和归一化植被指数NDVI的特征空间理论,构造了温度变化率和土壤水分的三角形特征空间。随着地表温度变化率的增加,土壤水分的分布范围缩小,同时土壤水分的数值降低。作者由此提出了变温植被指数(TVVI),并指出该指数与土壤水分呈稳定的幂指数函数关系,建立了土壤水分与温度变化率的经验定量模型。之后作者通过上述函数关系和高分辨率MODIS数据,实现了AMSR-E土壤水分数据的降尺度处理。与地面实测数据的比较表明,该降尺度方法的准确性较高。

关键词：被动微波土壤水分地表温度瞬时变化幂指数函数降尺度

基于地面实测光谱的湿地植物全氮含量估算研究

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光谱学与光谱分析 2012年第2期32卷 465-471页

作者：刘克赵文吉郭逍宇王翊虹孙永华苗茜首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 北京市城市环境过程与数字模拟重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地北京100048 三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 北京市地质研究所北京100120

随着再生水越来越多的应用于城市湿地,湿地植物生长状态的大面积监测对于利用再生水的湿地恢复与重建具有重要意义。目前遥感技术已成为植物生长状态大面积监测的重要手段。本研究以北京市典型再生水城市湿地奥林匹克公园南园湿地为研究... 详细信息

随着再生水越来越多的应用于城市湿地,湿地植物生长状态的大面积监测对于利用再生水的湿地恢复与重建具有重要意义。目前遥感技术已成为植物生长状态大面积监测的重要手段。本研究以北京市典型再生水城市湿地奥林匹克公园南园湿地为研究区,以反映植物生长状态的重要指标全氮(TN)为研究对象,在测定研究区湿地植物芦苇(Phragmites australis)和香蒲(Typha angustifolia)的叶片光谱及TN含量的基础上,对数据进行预处理并建立二者的关系模型,包括单变量模型(比值光谱指数(SR)模型和归一化差值光谱指数(ND)模型),与多变量模型(逐步多元线性回归(SMLR)模型和偏最小二乘回归(PLSR)模型),并利用交叉验证决定系数(R2CV)和均方根误差(RMSECV)对模型精度进行检验。结果表明,不同湿地植物类型相比,利用芦苇反射光谱建立的各种预测模型的精度都高于香蒲;不同回归模型相比,多变量回归模型的精度较高;多变量回归模型中,PLSR模型的精度高于SMLR模型,其R2CV可达0.80,RMSECV仅为0.24,是建立湿地植物光谱与TN含量关系的最优模型。研究成果不仅为湿地植物生长状态遥感探测提供参考借鉴,而且可以为利用再生水的城市湿地监测与管理提供有力的科学依据。

关键词：湿地植物遥感高光谱全氮再生水

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无人机模糊图像自动检测方法

地球信息科学学报 2017年第7期19卷 962-971页

作者：魏铼胡顺强陈诚胡卓玮赵文吉首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 三维信息获取与应用教育部重点实验室北京100048 城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地北京100048

图像模糊程度是图像评价的一个关键指标参数,它影响着图像的质量和信息。特别对于无人机拍摄的图像,如果利用模糊的图像参与计算,会造成很大的误差甚至出现颠覆性的结果。因此对于图像模糊的检测显得至关重要。传统的图像模糊检测方法... 详细信息

图像模糊程度是图像评价的一个关键指标参数,它影响着图像的质量和信息。特别对于无人机拍摄的图像,如果利用模糊的图像参与计算,会造成很大的误差甚至出现颠覆性的结果。因此对于图像模糊的检测显得至关重要。传统的图像模糊检测方法大都基于人工检测、且有合格的参考图像参与评价过程,方法耗时、费力,无法用于大量无人机拍摄图像的分析。因此本文基于Sobel边缘检测原理,利用4个方向的Sobel算子,寻找图像中每个Sobel边缘点的模糊邻域,并构建模糊邻域宽度值的计算准则,由此来计算出整幅图像的平均模糊邻域宽度值,并将这个计算结果作为检测模糊的直接依据。同时考虑到无人机拍摄图像的特点,将其按照拍摄时间顺序排列,依次将相邻图像互为参考,通过对比互为参考图像的模糊邻域宽度值的变化情况,将宽度值突变的图像确定为模糊图像。据此对无人机拍摄的所有图像进行模糊检测。最终通过7组2322张图像进行自动检测发现151张图像模糊,通过人工检测发现158张图像模糊,平均检测率95.57%。该检测方法具有较强的适用性。

关键词：无人机图像自动模糊检测模糊邻域宽度值边缘检测 Sobel算子