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利用物候差异与面向对象决策树提取油菜种植面积

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地球信息科学学报 2019年第5期21卷 720-730页

作者：李中元吴炳方张淼邢强李名勇闫娜娜中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062

及时、准确地获取农作物种植信息,对于农业生产管理和国家粮食安全有重要意义。目前越来越多的免费卫星数据可以用于作物分类及生理参数反演。Sentinel-2卫星于2015年6月发射,提供了13个光谱波段,具有较高的时间分辨率、空间分辨率和光... 详细信息

及时、准确地获取农作物种植信息,对于农业生产管理和国家粮食安全有重要意义。目前越来越多的免费卫星数据可以用于作物分类及生理参数反演。Sentinel-2卫星于2015年6月发射,提供了13个光谱波段,具有较高的时间分辨率、空间分辨率和光谱分辨率,为不同作物特征区分以及大范围作物种植面积快速提取业务化运行的精度与效率提高带来了契机。随着Sentinel-2数据的免费下载,这就为大面积生产下一代区域或者国家尺度的高分辨率(10～30 m)农情遥感产品提供了可能。物候信息包含了作物随着季节不断变化的特征,利用如NDVI等时间序列植被指数找出不同作物的特征进而开展作物分类得到了广泛应用。本文以油菜为主要研究对象,以长江中下游地区的江汉平原为实验区,基于作物物候差异与面向对象决策树的方法,对Sentinel-2卫星影像用于油菜种植区提取的效果进行了评估与分析。首先利用作物不同生长时期各波段光谱信息以及归一化植被指数等信息的差异分析并找出油菜种植区提取的最佳时相,然后对影像进行多尺度分割,根据对象特征建立决策树逐一去除非植被、林地等干扰类型,进而提取出油菜种植区域。通过分析发现,基于Sentinel-2影像的图像分割可以有效生成不同作物类型的对象;油菜开花期的特征是其区分于其他作物的关键因素,利用该特征可以有效消除分类时其他地物类型对油菜的影响,提高作物分类信息提取的精度和效率。研究表明:在区分油菜的决策树分类特征信息中,贡献最大的是归一化植被指数(NDVI),近红外波段(NIR)和亮度(Brightness)信息。用162个油菜验证样本点计算混淆矩阵,油菜种植面积提取的总体分类精度为98%以上,Kappa系数为0.95。说明结合物候信息利用Sentinel-2数据进行大范围作物种植面积提取具有巨大潜力,可以提高大范围油菜种植区域快速提取的精度和效率。

关键词：面向对象决策树物候油菜种植面积 Sentinel-2 江汉平原

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汉江中下游水生植物群落及演替

植物学报 2016年第6期51卷 782-789页

作者：郭葳龚旭昇邓绪伟汪正祥李中强区域发展与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 湖北大学资源环境学院武汉430062

水生植物是河流生态系统的重要组成部分,研究河流水生植物群落组成及演替对于河流生态系统健康诊断具有重要意义。该研究采用野外生态学研究方法,于2013年9月和2014年6月2次对汉江中下游12个典型代表性江段的水生植物群落的组成、分布... 详细信息

水生植物是河流生态系统的重要组成部分,研究河流水生植物群落组成及演替对于河流生态系统健康诊断具有重要意义。该研究采用野外生态学研究方法,于2013年9月和2014年6月2次对汉江中下游12个典型代表性江段的水生植物群落的组成、分布和生物量等进行调查。调查结果表明,现阶段汉江中下游的主要水生植物共有69种,隶属28科49属,其中优势种主要是穿叶眼子菜(Potamogeton perfoliatus)、竹叶眼子菜(***)、芦苇(Phragmites australis)、南荻(Triarrhena lutarioriparia)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等。结合早期的研究表明,汉江中游江段沉水植物优势群落变化明显;下游则呈现出由沉水植物群落向挺水植物群落演替的格局。挖沙和污染等人类干扰以及水位波动、河流底质和植物繁殖策略等自然因素可能是导致汉江中下游水生植物优势种变化和群落演替的主要因素。该研究结果可为汉江中下游的水生植物多样性保护和生态修复提供科学依据。

关键词：植物多样性群落特征演替水生植物汉江

制度变迁下农垦城镇空间演化及其动力机制研究——以湖北省五三农场为例

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地理科学进展 2021年第10期40卷 1678-1690页

作者：刘润王润杨永春李小虎胡砚霞湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 兰州大学资源环境学院兰州730000 南京大学地理与海洋科学学院南京210023

制度变迁是城镇空间演化的重要驱动,农垦城镇作为一类特殊且重要的城镇类型,受制度因素影响更直接、更显著。鉴于现有研究较少基于制度变迁探究农垦城镇空间演化,论文系统梳理了农场制度变迁的总体情况,并以湖北省五三农场为例,采用综... 详细信息

制度变迁是城镇空间演化的重要驱动,农垦城镇作为一类特殊且重要的城镇类型,受制度因素影响更直接、更显著。鉴于现有研究较少基于制度变迁探究农垦城镇空间演化,论文系统梳理了农场制度变迁的总体情况,并以湖北省五三农场为例,采用综合研究方法,揭示了制度变迁下农垦城镇空间演化及其动力机制。研究发现:①农垦城镇空间演化主要体现在空间形态、空间关系和功能结构3个方面,即空间形态从缓变到剧变,空间关系从生产协作关系转为城乡关系,功能结构不断从公办到私营、从生产主导到消费主导、从单一化到多元化;②制度变迁通过改变农场身份、利益关系和资源配置推动农垦城镇空间演化,其中农场身份变化直接影响农垦城镇空间的发展方向,利益关系变化促使农垦城镇空间产业化、市场化,资源配置变化通过改变资源配置主体、类型、尺度和速度作用于农垦城镇空间演化。通过研究,以期能更有针对性地指导农垦城镇在新时期的发展,同时也可丰富城镇空间演化的理论内涵。

关键词：制度变迁农垦城镇空间演化动力机制五三农场湖北省

基于图模型与注意力机制的室外场景点云分割模型

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计算机应用 2023年第12期43卷 3911-3917页

作者：廉飞宇张良王杰栋靳于康柴玉湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室(湖北大学) 武汉430062 浙江省第二测绘院杭州310012

针对在多对象且空间拓扑关系复杂的室外场景环境中相似地类区分难的问题,提出一种结合图模型与注意力机制模块的A-Edge-SPG(Attention-EdgeConv SuperPoint Graph)图神经网络。首先,利用图割和几何特征结合的方法对超点进行分割;其次,... 详细信息

针对在多对象且空间拓扑关系复杂的室外场景环境中相似地类区分难的问题,提出一种结合图模型与注意力机制模块的A-Edge-SPG(Attention-EdgeConv SuperPoint Graph)图神经网络。首先,利用图割和几何特征结合的方法对超点进行分割;其次,在超点内部构造局部邻接图,从而在捕获场景中点云的上下文信息的同时利用注意力机制模块凸显关键信息;最后,构建超点图(SPG)模型,并采用门控循环单元(GRU)聚合超点和超边特征,实现对不同地类点云间的精确分割。在Semantic3D数据集上对A-Edge-SPG模型和SPG-Net(SPG neural Network)模型的语义分割效果进行比较分析。实验结果表明,相较于SPG模型,A-Edge-SPG模型在总体分割精度(OA)、平均交并比(mIoU)和平均精度均值(mAA)上分别提升了1.8、5.1和2.8个百分点,并且在高植被、矮植被等相似地类的分割精度上取得了明显的提升,改善了相似地类间语义分割的效果。

关键词：语义分割室外场景局部特征注意力机制模块局部邻接图图模型

超像元尺度下的多光谱图像超分辨率洪水淹没制图

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遥感学报 2021年第2期25卷 641-652页

作者：王鹏姚红雨张弓南京航空航天大学电子信息工程学院雷达成像与微波光子学教育部重点实验室南京210016 湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 西安测绘研究所地理信息工程国家重点实验室西安710054

超分辨率制图SRM(Super-resolution Mapping)技术可以有效地处理遥感图像中的混合像元,获得准确的地物类别分布信息。目前,SRM技术已经成功地应用于多光谱图像洪水淹没定位中,称为超分辨率洪水淹没制图SRFIM(Super-resolution Flood Inu... 详细信息

超分辨率制图SRM(Super-resolution Mapping)技术可以有效地处理遥感图像中的混合像元,获得准确的地物类别分布信息。目前,SRM技术已经成功地应用于多光谱图像洪水淹没定位中,称为超分辨率洪水淹没制图SRFIM(Super-resolution Flood Inundation Mapping)。然而,现有的SRFIM方法往往基于像元尺度空间相关性,这种空间相关性考虑设定的矩形窗内的像元之间的空间关系,但实际情况下淹没区域与非淹没区域的形状是不规则的,因此这种像元尺度空间相关性不够准确,影响最终的洪水淹没制图精度。为了解决这一问题,提出了超像元尺度空间相关性下的多光谱图像超分辨率洪水淹没制图SSSC-SRFIM(Super-resolution Flood Inundation Mapping for Multispectral Image Based on Super-pixel Scale Spatial Correlation)。在SSSC-SRFIM中,首先利用双立方插值改善原始粗糙多光谱图像,获得改善后的图像,并利用光谱解混方法对改善后的图像进行光谱解混,获得具有每个亚像元属于淹没类别概率值的丰度图像;然后利用主成分分析法提取改善后图像的第一主成分,并利用基于多分辨率的图像分割算法分割第一主成分,获得不规则形状的超像元;再者将丰度图像与超像元进行整合计算,并引入随机游走算法计算各个超像元之间的空间相关性;最后,依据超像元空间相关性,利用基于类别单元的类别方法将淹没区域或非淹没区域标签分配给每个亚像元中,得到最终的洪水淹没制图结果。利用两个Landsat 8 OLI多光谱图像对该方法进行了评价。结果表明,与传统的SRFIM方法相比,本文提出的SSSC-SRFIM方法具有更好的效果。

关键词：遥感多光谱图像洪水淹没定位超分辨率制图超像元图像分割随机游走算法

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黄桃种植区提取及其潜在适生区预测

中国农业资源与区划 2022年第5期43卷 74-83页

作者：李中元郑正彬林博文唐锰蔡祎晨王新生汪权方陈志杰湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北省农业遥感应用工程技术研究中心

[目的]产业振兴是乡村振兴的一项重要内容，发展乡村产业，对我国乡村振兴战略的实施有重要意义。黄桃是湖北省江陵县三湖农场的特色农产品，通过识别黄桃种植区并预测其潜在适生区，将有助于黄桃生产空间布局优化。[方法]文章选取哨兵... 详细信息

[目的]产业振兴是乡村振兴的一项重要内容，发展乡村产业，对我国乡村振兴战略的实施有重要意义。黄桃是湖北省江陵县三湖农场的特色农产品，通过识别黄桃种植区并预测其潜在适生区，将有助于黄桃生产空间布局优化。[方法]文章选取哨兵二号遥感影像，利用时间序列植被指数、物候特征以及随机森林分类器方法对研究区黄桃种植区进行提取。在此基础上，选取环境变量，使用最大熵模型MaxEnt对黄桃在江汉平原的潜在适生区进行预测。[结果]（1）黄桃开花是利用遥感进行黄桃种植区提取的重要物候特征，黄桃种植区提取的总体精度为87%,kappa系数为0.84，分类精度较好，可满足应用要求；（2）最大熵模型MaxEnt精度显示AUC值为0.993，说明预测结果可靠，可用于黄桃潜在适生区的预测；（3）黄桃的潜在适生区主要位于江陵县中北部、沙市区南部、潜江市东南部以及公安县东北部，宜城市和京山县北部也适宜黄桃的种植；（4）最高及最低太阳辐射、最低气温、高程为影响黄桃生长的主要环境变量。[结论]该研究成果能够为黄桃的空间布局优化与乡村振兴提供理论指导和决策依据。

关键词：哨兵二号物候遥感黄桃随机森林 MaxEnt

来源：博看期刊

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“来印度制造”下的印度能源与气候政策述评

气候变化研究进展 2017年第4期13卷 390-397页

作者：王润蔡爱玲孙冰洁姜彤刘润湖北大学资源环境学院武汉430062 区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 中国气象局国家气候中心北京100081

印度的能源以及气候政策将对未来全球温室气体排放格局有很大影响,也将对巴黎气候大会后全球气候合作成败有重要作用。为了更加清楚了解印度能源和气候政策的动态和目标,本文首先介绍了印度能源发展现状和与能源相关的经济社会发展规划... 详细信息

印度的能源以及气候政策将对未来全球温室气体排放格局有很大影响,也将对巴黎气候大会后全球气候合作成败有重要作用。为了更加清楚了解印度能源和气候政策的动态和目标,本文首先介绍了印度能源发展现状和与能源相关的经济社会发展规划,其次整理并介绍"新政策情景"下印度未来能源供需情况和能源政策主要内容,最后文章在搜集整理印度国内外学者对气候政策评述的基础上,总结了巴黎气候大会前后印度气候政策的主要变化。文章在对印度政策以及中印对比分析的基础上对印度气候政策的未来提出了评论和展望。

关键词：能源政策气候政策能源安全印度

基于城市留言板数据的武汉中心城区民生问题空间分异特征及影响机制

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地理与地理信息科学 2023年第2期39卷 64-71页

作者：陈涛刘润吴姣高慧慧余意峰钟晟湖北大学资源环境学院湖北武汉430062 湖北大学区域开发与环境响应湖北省重点实验室湖北武汉430062 湖北大学旅游学院湖北武汉430062 武汉大学国家文化发展研究院湖北武汉430062

民生问题是关乎居民生活最基础和最直接的现实问题,也是关系社会健康发展的重要问题。该文基于城市留言板数据,运用空间分析方法探索武汉市中心城区(以武昌区为例)民生问题的空间分异特征及其影响机制,结果表明:(1)武昌区民生问题整体... 详细信息

民生问题是关乎居民生活最基础和最直接的现实问题,也是关系社会健康发展的重要问题。该文基于城市留言板数据,运用空间分析方法探索武汉市中心城区(以武昌区为例)民生问题的空间分异特征及其影响机制,结果表明:(1)武昌区民生问题整体呈现多核心集聚特征,集聚核心沿长江和交通干线形成民生问题集聚带;(2)武昌区民生问题结构特征明显,其中居民生活问题最多,房屋土地和道路交通问题次之,城市环境问题较少;(3)各类民生问题的空间分异特征显著,表现为居民生活、城市环境和社会服务问题呈热点集中、冷点分散的集聚特征,房屋土地问题集聚度东高西低,建设生产问题集聚度西高东低,道路交通问题主要分布在老旧社区和毗邻交通干线社区;(4)武昌区民生问题空间分异格局是人口、城市功能分区、城市规划建设和基层管理多重因素共同作用的结果。

关键词：城市留言板中心城区民生问题空间特征武昌区

环境筛选和扩散限制对长江流域湖北段湿地植物群落构建的共同影响

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生态学报 2023年第5期43卷 1804-1811页

作者：霍兵兵孙哲明欧文慧毛鸿志胡傲杨予静李中强湖北大学资源环境学院区域开发与环境响应湖北省重点实验室武汉430062 武汉市桥梁工程有限公司武汉430074 湖北省林业科学研究院武汉430075

湿地植物群落构建机制的研究可为湿地生态系统管理和受损湿地生态恢复与重建提供重要理论依据。地处长江流域的湖北省是我国湿地资源最为丰富的地区之一,通过野外调查研究了长江流域湖北段内不同类型湿地中的主要湿地植物群落类型,分析... 详细信息

湿地植物群落构建机制的研究可为湿地生态系统管理和受损湿地生态恢复与重建提供重要理论依据。地处长江流域的湖北省是我国湿地资源最为丰富的地区之一,通过野外调查研究了长江流域湖北段内不同类型湿地中的主要湿地植物群落类型,分析了研究区内湿地植物群落物种β多样性格局;利用相关性检验(Mantel test)方法和基于相似或相异度矩阵的多元回归模型(MRM)分析了环境差异和地理距离与湿地植物群落的物种相异性的相关性,及其对该区域湿地植物群落构建的相对贡献率。结果表明长江流域湖北段8个不同类型湿地内的湿地植物群落物种相异性指数差异显著,群落间物种相异性指数与地理距离和环境距离均呈显著正相关关系;MRM分析表明环境筛选和扩散限制共同解释了研究区内群落物种变异指数的54.72%;其中,环境距离独立解释率为22.03%,地理距离独立解释率为9.98%,二者联合解释率为22.71%。结果表明环境筛选和扩散限制共同影响了长江流域湖北段湿地植物群落构建过程,且环境筛选贡献更大。建议除了考虑空间尺度、环境因子、植被类型外,未来需进一步研究时间尺度及人类干扰等因子对该区域湿地植物群落构建的影响。

关键词：湿地植物群落构建 β多样性地理距离环境筛选扩散限制