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基于机载高光谱影像的农田尺度土壤有机碳密度制图

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遥感学报 2024年第1期28卷 293-305页

作者：刘潜王梦迪郭龙王冉贾中甫胡献君唐乾坤石铁柱深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室&广东省城市空间信息工程重点实验室&深圳市空间信息智能感知与服务重点实验室深圳518060 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 内蒙古自治区测绘地理信息中心呼和浩特010020 海军工程大学武汉430032 自然资源部第三航测遥感院&四川测绘地理信息局成都610100

准确监测土壤有机碳密度SOCD(Soil Organic Carbon Density)对调控土壤碳汇、合理利用土壤资源具有重要意义。机载高光谱影像为精细化SOCD制图提供了重要数据源。由于机载高光谱在数据收集过程中易受到外部因素的影响,光谱中存在噪声影... 详细信息

准确监测土壤有机碳密度SOCD(Soil Organic Carbon Density)对调控土壤碳汇、合理利用土壤资源具有重要意义。机载高光谱影像为精细化SOCD制图提供了重要数据源。由于机载高光谱在数据收集过程中易受到外部因素的影响,光谱中存在噪声影响SOCD的估算精度。因此,本研究旨在探究基于机载高光谱影像估算SOCD的技术流程。对原始光谱进行预处理,包括一阶微分FD(First Derivative)和包络线去除CR(Continuum Removal)变换。采用遗传算法GA(Genetic Algorithm)选择特征波段,并结合不同回归方法,如偏最小二乘回归PLSR(Partial Least Square Regression)、多元线性回归MLR(Multiple Linear Regression)、支持向量机SVM(Support Vector Machine)和人工神经网络ANN(Artificial Neural Network)估算SOCD。结果表明,在经过GA特征波段选择后,原始光谱、FD光谱和CR光谱预测SOCD的精度均有所提高。使用原始光谱特征波段,PLSR、MLR、SVM和ANN共4种模型预测SOCD的决定系数R~2分别为0.672、0.621、0.551和0.678。使用FD与CR光谱特征波段的R~2范围分别在0.452—0.593和0.332—0.602,具有较大的误差。利用原始光谱的特征波段进行SOCD数字制图,不同回归模型预测的SOCD在空间上具有较为相似的变化趋势,与SOCD测量值较为相近,绝对误差较大的点多出现在采样点边缘附近。

关键词：土壤有机碳密度机载高光谱遗传算法数字土壤制图

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基于空谱多路自编码器的高光谱图像异常检测

遥感学报 2024年第1期28卷 55-68页

作者：贾森刘宽徐萌朱家松深圳大学计算机与软件学院深圳518060 自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室深圳518060 粤港澳智慧城市联合实验室深圳518060

高光谱图像异常检测作为一种无监督的目标检测,主要存在异常目标类型多样化、异常与背景不易区分、以及检测精度受场景影响大等难题。针对以上问题,本文提出了一种基于空谱多路自编码器的高光谱图像异常检测方法。首先,提出一种加权空谱... 详细信息

高光谱图像异常检测作为一种无监督的目标检测,主要存在异常目标类型多样化、异常与背景不易区分、以及检测精度受场景影响大等难题。针对以上问题,本文提出了一种基于空谱多路自编码器的高光谱图像异常检测方法。首先,提出一种加权空谱Gabor滤波方法,提取高光谱图像的多尺度空谱特征;其次,采用多路自编码器降低多尺度空谱特征在光谱维的冗余度,提取空谱特征中的主要信息;最后,利用得到的主要空谱特征,结合形态学滤波与双曲正切函数进行特征增强,以提高异常与背景噪声的区分度。本文提出的方法是一种即插即用的异常检测方法,无需额外的参数输入;多路自编码器提取了多尺度主要空谱特征,以应对异常目标类型多样化的难题;通过特征增强提高了背景与异常的区分度。将本文提出的方法与9种流行的异常检测方法相比,在5个高光谱数据集上进行验证,通过对比异常检测结果图、接收机操作特性(Receiver Operating Characteristic,ROC)曲线、ROC曲线下覆盖的面积AUC(Area Under Curve)以及异常像元与背景像元的箱型图等评价指标,证明了本文方法优于其他9种方法。

关键词：高光谱图像异常检测多路自编码器加权空谱Gabor 双曲正切函数特征增强

遥感助力海岸带可持续发展—首届全国海岸带遥感大会总结

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遥感学报 2024年第4期28卷 1123-1128页

作者：孙伟伟苏奋振侯西勇邬国锋沈芳陈戈吴志峰张鸿生陈超张英慧杨刚黄翀宁波大学地理与空间信息技术系宁波315211 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 中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 深圳大学自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室深圳518060 华东师范大学河口海岸学国家重点实验室上海200062 中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心青岛266100 广州大学地理科学与遥感学院广州510006 香港大学地理系中国香港999077 苏州科技大学地理科学与测绘工程学院苏州215009

2023年10月25—27日,首届全国海岸带遥感大会在宁波顺利召开。会议以“遥感与海岸带可持续发展”为主题,开设了1个主会场和14个分会场,组织了13个大会特邀报告和177个分会场口头报告。会议期间,包含院士在内的400多位专家学者围绕全球... 详细信息

2023年10月25—27日,首届全国海岸带遥感大会在宁波顺利召开。会议以“遥感与海岸带可持续发展”为主题,开设了1个主会场和14个分会场,组织了13个大会特邀报告和177个分会场口头报告。会议期间,包含院士在内的400多位专家学者围绕全球变化与海岸带生态环境、陆海统筹与海岸带城乡发展、海岸带遥感大数据与决策服务、海岸带灾害与恢复遥感、海岸带数字孪生与人工智能、海岸带立体观测与精细遥感等展开研讨,梳理海岸带遥感领域的发展现状、问题及未来方向。本次会议为海岸带遥感相关领域的国内外专家学者提供了广泛沟通、深入探讨的平台,将促进中国海岸带遥感的进一步发展以及海岸带可持续发展目标的实现。

关键词：遥感海岸带可持续发展生态环境人工智能专家观点

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2020年全球鱿钓捕捞的时空特征分析

地球信息科学学报 2024年第4期26卷 1110-1122页

作者：刘广源吴志峰吴波郑子豪曹峥广州大学地理科学与遥感学院广州510006 自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室深圳518060 惠州学院地理与旅游学院惠州516000

了解全球鱿钓捕捞的时空特征可为鱿鱼资源的评估与管理提供参考。本文选取2020年全球鱿钓船AIS轨迹数据与VIIRS夜间灯光影像,以FAO major Fishing Areas的19个海洋主要捕鱼区为捕捞分区依据,结合GIS空间分析方法开展了全球鱿钓捕捞的时... 详细信息

了解全球鱿钓捕捞的时空特征可为鱿鱼资源的评估与管理提供参考。本文选取2020年全球鱿钓船AIS轨迹数据与VIIRS夜间灯光影像,以FAO major Fishing Areas的19个海洋主要捕鱼区为捕捞分区依据,结合GIS空间分析方法开展了全球鱿钓捕捞的时空特征分析。结果表明:(1)鱿钓捕捞主要分布在西南大西洋阿根廷专属经济区周边、西北太平洋日本东北部远海、东南太平洋秘鲁西部远海、西北印度洋阿拉伯海以及中西太平洋阿拉弗拉海,集中在中、低纬度离陆地100 km以内和400~700 km范围内,呈现以条带式为主的分布模式;(2)全球鱿钓捕捞的时间规律表现出“两峰两谷”的变化态势,分别于1—4月、6—8月呈上升趋势,而在4—6月、8—12月呈下降趋势。中纬度的鱿钓捕捞于夏秋呈上升趋势,而在冬春呈下降趋势;低纬度的鱿钓捕捞在秋冬季节呈增加态势,而在春季呈减少态势;(3)鱿钓捕捞的时空特征受洋流、鱿鱼繁殖特性及各国远洋鱿钓政策影响,其空间分布走向与主要洋流流向一致,捕捞强度在鱿鱼产卵高峰期、休渔期时减弱;(4)AIS轨迹密度与夜间灯光亮度在鱿钓捕捞信号上有良好的时空相关性,AIS轨迹密度与夜间灯光亮度的空间相关性越大,则时间变化规律也越相似。研究工作证明了夜间灯光遥感具备良好的鱿钓捕捞度量能力,能与船舶轨迹互补,实现高精度的鱿钓捕捞评估。

关键词：鱿钓捕捞全球联合国粮食及农业组织划分的19个主要海洋捕鱼区 AIS轨迹夜间灯光时空特征鱿钓影响因素时空相关

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突发公共卫生事件下的人口流动模式变化识别

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第7期49卷 1237-1249页

作者：钟雷洋周颖高松夏吉喆李珍李晓明乐阳李清泉自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室广东深圳518060 深圳市空间信息智能感知与服务深圳市重点实验室广东深圳518060 广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060 深圳大学智慧城市研究院广东深圳518060 深圳大学公共卫生学院广东深圳518060 美国威斯康星大学麦迪逊分校地理系地理空间数据科学实验室威斯康星州麦迪逊53706

根据中国与美国两大湾区的高时空分辨率人口移动大数据,首先构建移动变化指数、距离变化指数和波动变化指数3个评价指标,剖析突发公共卫生事件下中国粤港澳大湾区与美国旧金山湾区的人口移动差异特征。然后,利用奇异值分解算法识别出两... 详细信息

根据中国与美国两大湾区的高时空分辨率人口移动大数据,首先构建移动变化指数、距离变化指数和波动变化指数3个评价指标,剖析突发公共卫生事件下中国粤港澳大湾区与美国旧金山湾区的人口移动差异特征。然后,利用奇异值分解算法识别出两大湾区的人口流动内在结构和流动模式。分析发现:(1)在人口流动管控维度上,粤港澳大湾区整体表现优于旧金山湾区,大流行期间人口移动量下降幅度更大,每日移动量波动更加平稳,平均出行距离更短。(2)粤港澳大湾区人口流动模式主要受春节假期与公共卫生政策双重影响,从中识别出日常出行模式、返乡出行模式和返程复工模式。旧金山湾区人口流动模式呈现强规律性(包括日常出行模式、工作日出行模式与周末出行模式),公共卫生政策对其影响并不深刻。量化突发公共卫生事件管控措施下中美两大湾区人口流动指标与模式的定量改变,对评估防疫措施有效性和确定有针对性的防疫干预措施至关重要,还可为未来各类突发性公共卫生事件的防控措施制定提供重要指标与经验参考。

关键词：公共卫生事件人口流动时空特征模式识别粤港澳大湾区旧金山湾区

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

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地质科学 2024年第2期59卷 549-561页

作者：杨珮瑶迟云平谢远云康春国孙磊吴鹏魏振宇哈尔滨师范大学地理科学学院哈尔滨150025 哈尔滨师范大学寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室哈尔滨150025 哈尔滨学院地理系哈尔滨150086

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequ... 详细信息

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51),有较低的再循环历史(<63μm、<30μm、<10μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04)。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分(<63μm、<30μm、<10μm)对哈尔滨黄土的贡献度分别为:75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%(西南部)和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%(西北部)。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

关键词：松嫩沙地地球化学 Sr-Nd同位素组成物源定量重建哈尔滨黄土

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三江源国家公园生态系统服务价值的时空演变

生态学杂志 2024年第6期43卷 1881-1890页

作者：许海英杨超李清泉自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室、广东省城市空间信息工程重点实验室广东深圳518060 深圳大学建筑与城市规划学院广东深圳518060 成都理工大学地球科学学院成都610059

三江源国家公园是我国生态系统最为敏感及脆弱的地区之一,对其生态系统服务价值(ESV)的评估和模拟可以为生态保护与修复提供重要的科学依据。采用经济修正的当量因子法,基于土地利用数据构建三江源国家公园ESV评估模型,探究2005—2020... 详细信息

三江源国家公园是我国生态系统最为敏感及脆弱的地区之一,对其生态系统服务价值(ESV)的评估和模拟可以为生态保护与修复提供重要的科学依据。采用经济修正的当量因子法,基于土地利用数据构建三江源国家公园ESV评估模型,探究2005—2020年研究区ESV的时空格局演变,同时运用PLUS模型预测三江源国家公园2035年自然演变、水域保护、林草植被保护和生态保护4种情景下的ESV特征。结果表明:2005—2020年三江源国家公园的ESV呈微弱递增趋势,由2005年3.77×10^(11)元增加到2020年3.93×10^(11)元;影响三江源国家公园ESV的主要地类为水体、草地、雪/冰和荒地,其中水体面积变化对ESV变化的影响最为显著,其平均贡献率高达67.8%;PLUS模拟2035年4种情景下的ESV均高于2020年,其中生态保护情景下的ESV最高,为4.21×10^(11)元,相比2020年的ESV增幅达到了7.2%。总体而言,在三江源国家公园的资源保护规划中,应注重对林草植被和水域的全面性生态保护,从而促进ESV的提高。

关键词：生态系统服务价值时空演变情景模拟三江源国家公园

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耦合大数据与空间综合模拟的广深港第二高铁选线方法

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武汉大学学报(信息科学版) 2024年

作者：涂伟包卓远高位方碧宸李明晓黄正东郭仁忠粤港澳智慧城市联合实验室亚热带建筑与城市科学全国重点实验室深圳大学建筑与城市规划学院广东省城市空间信息工程重点实验室自然资源部大湾区地理环境监测重点实验室

粤港澳大湾区城市间联系日益紧密，交通出行迅猛增长。大湾区现有的公路和铁路网络已难以支撑日益增长的出行需求。现有设施选址模型从地形、交通、人口、生态等维度设计优化目标，以生成适宜性最优的线路方案，但并未考虑重大基础设施... 详细信息

粤港澳大湾区城市间联系日益紧密，交通出行迅猛增长。大湾区现有的公路和铁路网络已难以支撑日益增长的出行需求。现有设施选址模型从地形、交通、人口、生态等维度设计优化目标，以生成适宜性最优的线路方案，但并未考虑重大基础设施建设对区域发展的促进作用。针对广深港第二高铁，本文耦合大数据和空间综合模拟模型发展基础设施选线方法。利用现有铁路网络、高速公路、人口密度、地区生产总值、地质构造、土地利用、生态保护区边界、数字高程模型、水系边界等多源地理大数据，利用叠置分析、缓冲区分析等方法生成高质量的高铁线路。发展“国土-人口-经济-交通”综合模拟模型，预测高速铁路未来发展情景。在此基础上，构建结合城市、企业和个体等多利益主体的指标体系，计算高速铁路建设的效益与费用，比较分析多个选线方案的优劣。实验结果表明经过广州白云机场、广州知识城、东莞松山湖、深圳前海和香港北部都会区的北部线串联了四个城市的未来发展区域，具有充分利用既有线路，提升居民出行便利等特点。本文研究成果不仅为广深港第二高铁线路选线提供了数据与模型支撑，也为城市群重大基础设施选址提供有益参考。

关键词：高速铁路选线设施选址大数据空间模拟多利益主体粤港澳大湾区

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以用户地理位置为中心的兴趣点标签云

地球信息科学学报 2024年第1期26卷 85-98页

作者：成晓强刘仲宇吴华意唐岭军自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室深圳518034 湖北大学资源环境学院武汉430062 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430072

以基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)为研究场景,针对常规地图表达兴趣点的局限,结合标签云的表达优势,设计了一种以用户地理位置为中心、面向兴趣点可视化的“LBS标签云”,并初步实现了一种基于标签径向移位的布局方法。LBS... 详细信息

以基于位置的服务(Location-Based Service,LBS)为研究场景,针对常规地图表达兴趣点的局限,结合标签云的表达优势,设计了一种以用户地理位置为中心、面向兴趣点可视化的“LBS标签云”,并初步实现了一种基于标签径向移位的布局方法。LBS标签云的主要创新是将一个布局中心点引入常规标签云,并根据标签与中心点的空间关系来确定标签的摆放位置。本文设计的布局方法如下:首先,将LBS用户的地理位置作为布局中心点;然后,基于兴趣点名称生成文字标签,并根据兴趣点属性确定标签的字号、字色及其他视觉变量;最后,在极坐标下根据标签与中心点的关系计算标签的初始摆放位置及布局优先级,并按优先级将标签从初始摆放位置依次向外径向移位至与其他标签无压盖的位置。在标签移位过程中,着重考虑角度相邻关系以确保标签距离远近的顺序关系,利用四叉树剖分字形轮廓提高了标签碰撞检测的效率。实验以景点类兴趣点为例,探讨了LBS标签云在3个场景下的可用性及可扩展性。结果表明,相比常规地图,LBS标签云不仅可以展示更多的兴趣点,而且可以有效突出用户关注的信息,如兴趣点的热度、评分及通行时间等。虽然LBS标签云包含一定的距离变形,但多种视觉变量的协同有效缓解了距离变形导致的认知误差。综上,LBS标签云可完整、直观地表达兴趣点的空间分布、多维属性及其与用户位置的关系,是一种新型的、适宜用户高效认知周边环境的可视化形式。

关键词：基于位置的服务兴趣点标签云标签地图中心型地图径向移位可视化地理信息可视化