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不透水地表盖度视角下中美城市群空间结构对比——以“京津冀”与“波士华”为例

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地理学报 2017年第6期72卷 1017-1031页

作者：曹诗颂胡德勇赵文吉陈姗姗程庆文首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 中国航天科工集团公司北京100048

将城市不透水地表盖度产品应用于城市群空间结构研究具有重要价值。本文基于多源遥感数据提取了"京津冀"与"波士华"城市群近40年(1972-2011年)亚像元级不透水地表专题信息,构建了城市群空间结构对比分析数据集;并引入引力模型和景观格... 详细信息

将城市不透水地表盖度产品应用于城市群空间结构研究具有重要价值。本文基于多源遥感数据提取了"京津冀"与"波士华"城市群近40年(1972-2011年)亚像元级不透水地表专题信息,构建了城市群空间结构对比分析数据集;并引入引力模型和景观格局理论,利用引力指数、景观格局指数以及空间结构参数等,采用地理信息系统空间分析方法,从城市群与城市两个尺度对城市群空间结构进行了对比研究。结果表明:(1)"京津冀"城市群不透水地表快速增长,而"波士华"城市群较为稳定;(2)"京津冀"城市群空间结构经历了城市孤立发展阶段、双核心城市群阶段、城市群组阶段以及城市群网络化阶段,"波士华"城市群空间结构较为稳定,空间结构呈现出"点—轴"带状分布;(3)中国城市不透水地表盖度"高—高"聚集区呈现出典型团块状"摊大饼"形态,而美国城市呈现出一种"多中心集聚、分散成组"的态势;(4)"京津冀"城市群生态、生产与生活用地不透水地表面积占比均高于"波士华"城市群。最后,基于两国城市群空间结构的对比结果,从空间布局优化角度对"京津冀"城市群的发展提出了初步建议。

关键词：不透水地表盖度城市群空间结构对比景观格局 “三生”空间

2005-2016年北京中心城区热岛时空格局及影响因子多元建模

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地球信息科学学报 2017年第11期19卷 1485-1494页

作者：于琛胡德勇曹诗颂陈姗姗首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

城市热岛效应作为城市范围的一种典型气候特征,在近年来受到了广泛的关注。了解城市热岛时空演变及形成原因对缓解城市热环境和提高人居舒适性有着重要意义。以北京市中心城区为例,首先,基于Landsat卫星2005、2010、2016年的热红外影像... 详细信息

城市热岛效应作为城市范围的一种典型气候特征,在近年来受到了广泛的关注。了解城市热岛时空演变及形成原因对缓解城市热环境和提高人居舒适性有着重要意义。以北京市中心城区为例,首先,基于Landsat卫星2005、2010、2016年的热红外影像数据反演得到地表温度,采用均值标准差方法对地表温度进行划分得到多等级的热岛强度,分析城市热岛的空间格局和随时间的演变规律;其次,提取不透水层、植被、裸土和水体4种典型地物类型,统计不同年份下各热岛强度之间的转移信息并计算相关的热力景观格局指数;接着,依据离市中心的距离将中心城区分为30级缓冲区,统计分析每一级缓冲区内各地物类型的面积比例与热岛强度信息。最后,以各地物类型的统计数据,结合离市中心的距离,建立各影响因子与热岛强度之间的多元关系模型,综合分析地物类型和市中心的距离变化对城市热岛的影响。结果表明:北京中心城区整体热岛强度呈逐年增长的趋势,高等级热岛强度的热力斑块面积逐步扩张,热力景观类型的多样性随时间推移呈下降态势。不透水层对热岛强度的影响较大,具体表现为不透水层盖度越高,热岛强度越大;热岛强度随离市中心距离的增大逐渐降低。

关键词：热岛强度地表温度中心城区时空格局不透水层盖度

基于社交媒体文本的灾情信息识别方法比较研究

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自然灾害学报 2022年第1期31卷 179-187页

作者：王月明胡卓玮陈锡首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

挖掘社交媒体发布的信息,逐渐成为了一种获取所需数据的重要途径,数据挖掘采用的一种重要方法就是机器学习。基于此,本研究以4起自然灾害事件的相关微博文本数据集为实验语料开展实验,比较基于朴素贝叶斯、随机森林和多元逻辑回归算法... 详细信息

挖掘社交媒体发布的信息,逐渐成为了一种获取所需数据的重要途径,数据挖掘采用的一种重要方法就是机器学习。基于此,本研究以4起自然灾害事件的相关微博文本数据集为实验语料开展实验,比较基于朴素贝叶斯、随机森林和多元逻辑回归算法建立的3种模型的主题识别效果。结果表明,多元逻辑回归模型对相关微博灾情文本数据的主题识别效果相对较好,各精度评价指标值高达91%;从各主题的识别结果来看,主题类别为情感支持和提醒建议的文本被正确识别的3种评价指标值均达到了90%以上。还分析了导致模型错分主题的原因,包括内因(参数设置、数据集切分比例等)和外因(样本量、人工标注等)。将该多元逻辑回归模型应用于社交媒体灾情文本主题初步识别,可以为后续工作提供优化,进而为相关部门采取应急措施提供参考。

关键词：社交媒体数据挖掘灾情文本主题识别机器学习精度评价

辽河三角洲湿地生长季蒸散量时空格局及影响因素

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生态学报 2020年第2期40卷 701-710页

作者：刘曼晴胡德勇于琛王莎莎首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

蒸散是湿地系统水分损失的重要途径之一,有效量化湿地蒸散量并对其时空格局进行研究具有重要意义。本文以Landsat数据和气象观测数据为基础,利用SEBAL模型估算辽河三角洲湿地1985—2017年共8期植被生长季的蒸散量,并分析其时空格局和影... 详细信息

蒸散是湿地系统水分损失的重要途径之一,有效量化湿地蒸散量并对其时空格局进行研究具有重要意义。本文以Landsat数据和气象观测数据为基础,利用SEBAL模型估算辽河三角洲湿地1985—2017年共8期植被生长季的蒸散量,并分析其时空格局和影响因素。结果表明:(1)反演得到的蒸散量平均相对误差为9.01%,估测值与实测值相关系数为0.61,基本满足湿地蒸散研究需求;(2)研究区多年日蒸散量均值和相对变化率整体呈双峰态势,极小值出现在2005年,极大值出现在1989年和2014年;(3)日蒸散量具有水陆交界处最低、西部较低、中东部和南部高的趋势,具有显著的空间分异特征;(4)不同土地利用/覆被类型的蒸散量大小依次为:水体区>湿地植被区>非湿地植被区>非植被区(除水体外),多年不同土地利用/覆被类型的蒸散量变化也呈双峰态势,日总蒸散量变化与土地利用转型有关,土地利用/覆被是导致湿地蒸散时空分异的重要因素;(5)平均蒸散量与太阳辐射、气温、风速、相对湿度四个气象因子加权值显著相关,相关系数为0.69,两者年际波动趋势基本一致,蒸散量变化与气象条件变动联系密切。

关键词： Landsat 蒸散 SEBAL 辽河三角洲湿地

北京城区不透水地表盖度变化及对地表温度的影响

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地球信息科学学报 2017年第11期19卷 1504-1513页

作者：张旸胡德勇陈姗姗首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

基于Quick Bird高分辨率影像、Landsat TM影像及夜间灯光数据,设计了集成CART(Classification and Regression Tree,)算法和多源遥感数据估算亚像元级不透水地表盖度的技术方案,采取适用于典型温带半干旱地区的ISP(Impervious Surface P... 详细信息

基于Quick Bird高分辨率影像、Landsat TM影像及夜间灯光数据,设计了集成CART(Classification and Regression Tree,)算法和多源遥感数据估算亚像元级不透水地表盖度的技术方案,采取适用于典型温带半干旱地区的ISP(Impervious Surface Percentage)提取方法,提取2001年和2011年北京城区不透水地表盖度,并将不透水地表盖度分为3类,ISP为10%~60%的区域为低密度区,60%~80%的区域为中密度区,大于80%的区域为高密度区。同时采用单窗算法反演2001年和2011年地表温度,对2001-2011年北京六环以内城区不同环路区域ISP发展趋势,以及其与地表温度的相关性进行分析。结果表明:(1)北京城区的不透水地表盖度变化主要集中在低密度区域,与之相比,中密度区域和高密度区域不透水地表盖度变化不大。2001-2011年来北京五环以内区域由于城建区较多,整体不透水地表变化并不明显,主要变化区域集中在五环至六环以内区域,其中低密度区增长明显,中密度区和高密度区主要增长集中在东部,可以看出,近年来五环至六环以内区域发展迅速,城建区范围不断扩大。(2)相较于2001年,2011年北京市中心地表温度明显上升,高温区聚集程度更为明显。其中四环以内地表温度与周边区域地表温度相比,温差明显增大。(3)通过对比2001年和2011年各密度区平均地表温度发现,相较于2001年,2011年北京市六环以内城区各密度区之间的地表温度差异更大,城市热岛效应更为明显。(4)2001年和2011年北京城区各环路区域内不透水地表盖度与地表温度均呈正相关。四环至六环区域,地表温度随不透水地表盖度变化的趋势相近。ISP在10%~20%的区域,地表温度随不透水地表盖度增高而上升的速率明显高于其他区域,ISP大于20%的区域地表温度上升速率下降,且趋于一致。

关键词：不透水地表盖度地表温度城市热环境 CART算法相关分析

Sentinel-2影像多特征优选的黄河三角洲湿地信息提取

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遥感学报 2019年第2期23卷 313-326页

作者：张磊宫兆宁王启为金点点汪星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 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

以北方典型河口湿地—黄河三角洲湿地为研究区,采用在特征选择和分类提取等方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。首先基于多时相、光谱信息丰富的Sentinel-2数据生成4类不同的特征变量,包括光谱特征、植被指... 详细信息

以北方典型河口湿地—黄河三角洲湿地为研究区,采用在特征选择和分类提取等方面具有明显优势的随机森林算法,对研究区内的湿地信息进行提取。首先基于多时相、光谱信息丰富的Sentinel-2数据生成4类不同的特征变量,包括光谱特征、植被指数和水体指数、红边指数、纹理特征;再根据以上特征构建6种不同的提取方案,对黄河三角洲湿地信息进行提取并验证不同方案的提取精度,旨在选择最佳方案改善湿地信息提取的效果。结果表明:(1)有效地使用多种特征变量是提高湿地信息提取的关键,就不同特征对湿地信息提取的贡献率而言,红边指数>植被指数和水体指数>光谱特征>纹理特征;(2)基于随机森林算法优选的特征变量提取效果最佳,总体精度高达90.93%,Kappa系数为0.90,表明随机森林算法可以有效地进行特征选择,在特征变量数据挖掘的同时,仍能保证湿地信息提取的精度,提高运行效率。本研究为湿地信息提取在数据源选择、特征选择和方法选择方面提供了一种新思路、方法和技术手段。

关键词：河口湿地信息提取 Sentinel-2 随机森林特征选择红边指数多时相数据

水位波动条件下不同类型内陆湿地动态范围的精准识别

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遥感学报 2023年第6期27卷 1348-1361页

作者：罗茗宫兆宁张园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 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

湿地动态范围的精准识别是湿地生态系统保护和恢复的基础。为了发挥遥感技术的高时效性及大规模重复观测的优势,本研究针对湿地具有的高空间异质性和高时间动态性特征,基于Google Earth Engine (GEE)遥感云平台全部可获取的年内Landsat ... 详细信息

湿地动态范围的精准识别是湿地生态系统保护和恢复的基础。为了发挥遥感技术的高时效性及大规模重复观测的优势,本研究针对湿地具有的高空间异质性和高时间动态性特征,基于Google Earth Engine (GEE)遥感云平台全部可获取的年内Landsat OLI时序影像数据集,从湿地形成的发生学因素湿地水文要素出发,结合湿地发育成熟的诊断特征:湿地土壤和湿地植被,筛选用于湿地范围界定的水湿指数组合;采用图像合成法确定年内的高低水位;通过改进的模糊C均值(MFCM)算法弱化湿地背景的空间异质性,提高湿地与非湿地边界的对比度与区分性;选择最大类间方差法(OTSU)确定湿地消涨边界的自适应阈值;结合水湿指数组合方案叠加规则,进行年内时序湿地动态范围的识别,最终构建了一套基于“要素—指标—阈值”体系的湿地动态范围精准识别技术(简称EITS (Elements-Index-Threshold technology System))。从水库型湿地、沼泽型湿地、湖泊型湿地分别选取官厅水库、若尔盖湿地、鄱阳湖湿地作为典型内陆湿地的实验区,验证该套技术体系的适用性及精度。结果表明湿地范围的提取精度均高于94%,Kappa系数大于0.88,证明该套方法体系有效提高了湿地时空动态范围识别的精度和效率,以期为长时序、大范围湿地动态监测与制图提供可靠的技术支撑。

关键词：遥感湿地动态范围界定水湿指数动态变化过程水位波动时序数据集内陆湿地

顾及城区形态特征的太阳辐射传输模型及其遥感应用

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遥感学报 2021年第10期25卷 2116-2126页

作者：胡德勇张亚妮刘曼晴于琛曹诗颂狄宇飞首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048 北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京100044

准确量化地表太阳辐射量是反射率遥感反演之基础,开展城区表面辐射研究具有重要意义。本文选择天空视域因子(V)表征城区下垫面形态特征,并区分太阳直接辐射、天空漫辐射以及环境辐射的不同影响,构建了城区表面太阳辐射模型USSR(Urban Su... 详细信息

准确量化地表太阳辐射量是反射率遥感反演之基础,开展城区表面辐射研究具有重要意义。本文选择天空视域因子(V)表征城区下垫面形态特征,并区分太阳直接辐射、天空漫辐射以及环境辐射的不同影响,构建了城区表面太阳辐射模型USSR(Urban Surface Solar Radiation);然后,以Landsat 8可见光和近红外波段遥感数据为例,分析了USSR模型对于量化城区表面太阳辐射的应用前景。研究结论为:(1)USSR模型以天空视域因子为核心要素,清楚量化了城区表面各辐射分量,有效模拟了城区表面太阳辐射传输过程,能够较好地表达城区下垫面形态结构对入射辐射的影响;(2)将USSR模型应用于Landsat 8遥感数据可见光和近红外波段时,基于USSR模型估算得到的城区表面太阳辐射,与不考虑下垫面形态特征影响相比,前者可以较好地表达城区下垫面对入射辐射的"截留"作用;(3)USSR模型估算结果与TEB模型相比,二者具有较高的相关性,间接验证了USSR模型的可用性;(4)对USSR模型的V和下垫面反射率两变量进行敏感性分析,显示随着V值的增加,结果呈递增趋势;通常情况下的地表反射参数P设置值,相对于参数V的影响要弱,呈现不敏感性。本文提出的USSR模型可订正城区表面太阳辐射值,从而拓展城市遥感的应用深度和广度。

关键词：太阳辐射城区表面形态特征天空视域因子下垫面反射率

REST架构与工作流技术在WebGIS中的应用——以渭河水环境管理办公平台为例

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测绘学报 2015年第B12期44卷 62-67页

作者：焦帅余洁王晓燕首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 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 资源环境与地理信息系统北京市重点实验室北京100048

目前基于富网络应用的WebGIS平台已在多个领域得到了广泛的应用,但这些平台的地理事物多用户协同处理时效性不足,在地理业务流程中数据的共享与交互存在空间和时间上的限制。针对这一问题,本文提出了一种将REST(representational state ... 详细信息

目前基于富网络应用的WebGIS平台已在多个领域得到了广泛的应用,但这些平台的地理事物多用户协同处理时效性不足,在地理业务流程中数据的共享与交互存在空间和时间上的限制。针对这一问题,本文提出了一种将REST(representational state transfer)架构与工作流技术应用到渭河水环境管理办公平台的解决方案。该方案利用ArcGIS Server中REST架构将空间操作返回的地图要素以字符串的形式表达以及工作流任务管理平台可传递字符串这一特点,对工作流任务管理应用进行二次开发,使其与ArcGIS Server REST架构结合,并应用于整个办公系统,以提高水环境管理中多用户协同工作的时效性,解决数据共享与数据交互的限制问题。从试验结果看,本文提出的方案与传统的水环境管理办公系统相比,该方案实现了多用户协同处理环境管理相关功能,降低数据互操作和数据共享等操作的时间和空间的限制,可有效增强WebGIS平台的办公能力,提高使用者工作效率。

关键词： ArcGIS server REST JBPM 工作流 WebGIS 水环境管理办公平台