基于时序遥感影像的骆马湖水资源调查与分析

自然资源不仅是发展之基、生态之源、民生之本,更是推进美丽中国建设和深化生态文明体制改革的核心载体,同时也是重要的资源性资产。本文旨在探讨宿迁市湖滨新区骆马湖水资源的调查监测,并以自然资源调查监测为背景,采用遥感技术作为主要手段进行水资源调查。研究通过获取骆马湖范围内的Sentinel-2遥感影像数据,对骆马湖水体的空间分布、变化趋势进行综合分析。同时,本文还探讨了遥感技术在水资源调查中的应用价值和优势。研究结果表明,骆马湖的水资源状况有着一定变化和挑战。本研究的意义在于通过遥感手段探讨了积水频率识别和积水范围提取,为水资源调查监测提供了一种快速、高效的手段。此外,针对骆马湖水资源调查监测的研究成果也为其他类似区域的水资源管理和保护提供了借鉴和参考。这对于推动水资源的可持续利用和提高区域生态环境质量具有重要意义。

新时代中国国别地理研究现状与发展思考:国家自然科学基金的视角

作为世界第二大经济体,当今中国正以前所未有的速度融入世界。为更好地服务国家对外战略需求,促进对外交流与合作,同时为地理学科注入新的力量,国别地理学的发展还需获得更多关注。本文基于1986年以来国家自然科学基金国别地理项目数据,分析国别地理项目的申请与资助现状,考察其研究热点分布,提出存在的问题与不足,进一步探讨其概念内涵及其在学科体系中定位,提出国别地理学支撑地理科学发展的路径,在此基础上构建国别地理学科发展策略。研究发现:①国别地理项目申请量与资助量较少,研究地域布局与国家战略总体布局匹配度不够,尚不能满足国别地理服务国家大政方针的资政服务需求;②1986—2022年共有344项国别地理学申请项目,分布在地缘政治、自然环境、能源经济与社会文化四大领域,且自然地理学、人文地理学与信息地理学三大分支学科中的国别地理研究有明显的时空尺度差异;③国别地理学可服务于国家对外战略需求,同时为地理科学理论创新提供了丰富多样的素材,为地理科学数据驱动型研究范式提供了新应用领域,是时代赋予地理科学发展的重要增长点;④国别地理学未来需从动力模式、队伍组织、交叉融合等方面加强建设。

AI时代行业高校地理信息科学专业课程的建设与思考

行业高校地理信息科学(GIS)专业的发展对于培养应用导向型GIS人才、促进GIS的均衡发展具有重要意义。在AI时代,建设与时俱进、因校而异的专业课程体系是提高GIS人才培养质量的基础和保障。本文在对比分析中国地质大学(武汉)、南京信息工程大学和河海大学3所行业高校GIS专业课程的基础上,提出了AI时代行业高校GIS专业课程的优化调整方向。目前,3所行业高校均设置了占比相近且最高的GIS理论与方法类课程,且南京信息工程大学和河海大学的GIS专业课程分别凸显了气象和水文特色。3所高校的GIS专业在其他类型课程的设置方面存在差异。中国地质大学(武汉)具有占比较高的计算机类和GIS应用实践类课程,南京信息工程大学具有占比较高的地理学基础类课程,河海大学的遥感与测量类课程占比较高。未来行业高校的GIS专业可以考虑增设AI特色类GIS课程,强调学科思维的建设培养、专业知识的规范运用和错误信息的甄别能力,适当增设经管法律、建筑艺术等交叉学科课程。本文可为其他行业高校的GIS专业课程设置提供有益参考。

1980—2020年全球重大洪灾时空特征探析

为充分理解全球洪涝灾害的时空演变规律,基于长时间序列全球历史洪灾数据,运用数理统计和GIS空间分析方法,在不同空间尺度和年代际、年际的时间尺度上,全面分析了1980—2020年重大洪涝灾害的时空特征。结果表明:①全球洪灾次数在21世纪前10 a达到峰值,死亡和影响人口在1990s达到峰值,累计经济损失在2010s达到峰值,次均经济损失在1990s和2010s最高;②洪灾发生次数及造成的经济损失在1980—2020年期间呈显著上升趋势,每次洪灾造成的人口损失呈现下降趋势;③亚洲洪涝灾害严重,洪灾的发生次数、死亡人数、影响人口及经济损失的累计值分别占全球总数的41%、68%、95%和63%,然而包括中国在内的亚洲诸多国家的洪灾人口损失呈下降趋势;④全球重大洪灾呈东西向分布,灾害重心有南移趋势,洪灾由集中趋于分散,影响区域逐渐变广。

融合生成对抗网络与SRTM的ASTER GDEM数据重建

航拍死角、匹配偏差、点位不足、云雾遮盖等易使数字高程模型(DEM)存在数据异常。鉴于光学立体摄影测量获得的ASTER GDEM受天气因素影响大,雷达测量得到的SRTM DEM受地形起伏因素影响大,为提高ASTER GDEM数据的质量,该文构建一种多源多尺度残差连接门控卷积生成对抗网络(Multi-Source and Multi-Scale Residual-Connected Gated Convolutional Generative Adversarial Network, MSSRGC-GAN),利用SRTM DEM数据辅助重建ASTER GDEM中异常数据,并以实验区范围内多组不同地貌的ASTER GDEM样本数据重建为例,对模型进行定量评价。结果显示:重建数据RRMSE小于0.06,R~2大于0.9,PSNR大于60,SSIM在0.999 5以上,优于反距离插值法和SRTM镶嵌法等传统方法以及无门控卷积模型和无空洞卷积模型等深度学习方法。

基于GIS模型构建器的同名矢量图层批量合并方法实现

为解决常规的矢量同名图层合并方法效率低、容易遗漏等问题,利用ArcGIS模型构建器分别创建了基于迭代要素类、迭代字段值、迭代行选择3种迭代器的同名矢量图层合并模型,实现了批量准确地矢量图层合并。介绍了关键工具,阐述了模型的创建思路及方法。结果表明:指定图层的合并可使用任意批量合并工具,效率相当且高效;所有同名图层的合并使用“迭代行选择”的方法效率最高,较使用“迭代要素类”的方法效率提升32.7%,较使用“迭代字段值”的方法效率提升21.9%。迭代行选择的方法在一定程度上可替代迭代字段值。创建的模型便于移植与共享。

黄河流域近40年土地利用/覆被时空变化特征

[目的]研究土地利用/覆被时空变化特征对于黄河流域土地资源保护与合理开发具有重要意义,可为黄河流域生态保护与高质量发展战略实施提供重要参考。[方法]基于黄河流域1980-2021逐年土地利用/覆被数据,采用Mann-Kendall和滑动t检验、地学信息图谱、标准差椭圆和重心迁移模型等方法,探究近40年黄河流域土地利用/覆被变化特征。[结果](1)1980-2021年林地、灌丛、水域、建设用地显著增加,耕地、草地、湿地显著减少。(2)流域土地利用/覆被变化时段可划分为1980-1992年,1993-2001年,2002-2012年,2013-2021年,数量结构逐渐呈现快速变化特点,建设用地、湿地和水域变化敏感。土地利用结构均衡度逐渐增强,呈现的阶段性变化与实施的重大战略措施关联性高,并与划分的阶段较符合。(3)流域中上游以2012-2021年和间歇变化型、耕地和草地的相互转换为主,下游以2001-2012年和2012-2021年变化型、耕地转为建设用地和草地为主。流域内宁夏北部、内蒙古东部及部分沿黄河水系分布的地区变化频繁。(4)湿地、水域和建设用地的重心向西迁移,分别呈现向西南集中分布、向东分散、向西北集中分布态势。[结论]土地利用结构在政策导向下总体趋势变好,未来应重点关注湿地以及土地利用变化频繁的地区。

基于时空变源分布式模型的流域洪水复盘分析方法——以海河流域北三河系“23·7”较大洪水为例

海河流域北三河系覆盖北京、天津、河北三省(直辖市),其防洪安全事关当地社会经济发展。为有效应对气候变化影响下极端暴雨频发所带来的洪水防御新挑战,提出了一种时空双维度流域性洪水复盘新思路,以“23·7”北三河系较大洪水为例,通过构建时空变源分布式水文模型结合暴雨时空统计分析对全河系洪水的发生、发展过程进行了模拟。模拟结果的确定性系数均大于0.7,洪峰相对误差均小于5%,所建模型可以较好地表征此次洪水的产流机制变化。分析发现,此次洪水过程中北运河流域产流以蓄满产流机制为主,潮白河流域产流则蓄满及混合产流两种机制均有体现,特别是靠近降雨集中区的山区平原过渡地带表现出明显的混合产流机制。建议在未来进一步完善流域防洪体系,重点提升该区域的水雨情监测能力。所提出的时空双维度下的流域性洪水复盘分析方法可为今后其他流域级洪水模拟复盘提供技术参考。

基于分布式模型的流域洪水时空特征分析方法

为加深对极端暴雨条件下流域洪水形成机理的理解与认识,以“23·7”海河流域大清河特大洪水为例,提出一种基于分布式模型的流域洪水时空特征分析方法。采用时空变源分布式水文模拟方法,分别构建覆盖大清河南、北两支的分布式水文模型,开展分组并行模拟。结果表明:14个站点模拟洪峰误差平均值小于5%,纳什效率系数平均值为0.7,模拟结果较好。“23·7”特大洪水大清河北支平均径流系数为0.55,远高于南支流域(0.27),致灾洪量主要来自北支。北支流域在洪水过程中呈现超渗、蓄满混合产流模式,当该区域累计雨量超过107 mm时,流域出现蓄满地表产流,当小时雨量超过15.3 mm/h时,则可能出现超渗地表产流;对比大清河系南支,北支流域缺少大型控制性水利工程也是导致本次大清河特大洪水灾害发生的另一主要原因。

淮北平原冬小麦农业干旱时空变化规律

【目的】探究淮北平原冬小麦农业干旱的时空变化规律。【方法】以作物水分亏缺指数(CWDI)作为干旱指标,分析淮北平原1957—2018年各地区冬小麦各生育阶段CWDI年际变化趋势、空间分布、波动范围、干旱站次比和空间频率分布,探讨淮北平原冬小麦农业干旱的时空变化规律。【结果】淮北平原冬小麦整个生育期内旬需水量和旬供水量均呈先降低后上升的变化趋势,旬有效降水量变幅不大,均在10mm以内,而潜水蒸发强度在3月中旬—5月下旬显著增加,增幅达260%。阜阳、蚌埠和蒙城地区的冬小麦生长期水分供需相对平衡,而砀山、亳州和宿州地区水分供需不平衡;宿州CWDI波动性最大,蚌埠CWDI波动性最小。1957—2018年,冬小麦生育期干旱站次比呈显著上升趋势;2010年干旱范围最广、干旱程度最大。各生育阶段农业干旱程度的空间分布不均,呈由南到北递增的趋势,黄潮土区干旱等级普遍高于砂姜黑土区;轻旱发生频率高值中心由淮北平原南部向北部迁移,中旱高值区主要集中在亳州和宿州;重旱呈北高南低的特征;特旱在全生育期内较为罕见,发生频率不足5%。【结论】淮北平原1957—2018年冬小麦干旱程度呈上升趋势,水分供需不平衡,砀山和宿州地区需增加灌溉量。

江苏里下河地区“三生”空间格局演变及优化策略

以江苏里下河地区为研究区,基于1985—2020年8期土地利用的数据,探究“三生”空间格局的演化及其驱动因子;利用ESV、InVEST等模型,考虑多个生态因子,探究了空间格局演变对里下河地区生态系统服务的影响;借助PLUS模型及地理加权回归模型,在不同目标下对“三生”空间格局进行协同权衡优化。结果表明:(1)里下河地区在1985—2020年的生产、生活、生态的空间面积分别增加了-14.7%、245.2%、296.5%;主要转移方式为生产转生活、生产转生态,以及2010年以后开始增加的生活转生产和生态转生产。(2)里下河地区在1985—2020年的生态系统综合服务评价得分逐年下降,平均分值自1985年的0.40164下降至2020年的0.37963;其中,生产空间总分值下降了16.1%,生活空间总分值上升了221.5%,生态空间总分值上升了209.1%。(3)优化结果:在生态服务价值目标下,生态系统服务价值增加了67.59%,生态系统综合服务得分增加了0.44%;在生态安全格局目标下,生境质量得分增加了2.07%,生态系统综合服务得分增加了0.14%;在“双碳愿景”目标下,碳储存量增加了0.31%,生态系统综合服务得分增加了0.79%。

变化环境对NamLik1-2水库下游生态水文情势的影响研究

为探究重要国际河流湄公河支流NamLik河在NamLik1-2水库建设后下游的生态水文情势变化,基于水库下游Hinheup水文站1980—2018年日平均流量数据、流域ERA5再分析气象数据以及NamLik流域地理信息数据,采用IHA_RVA法定量分析水库运行后河流水文情势改变;基于SWAT模型分析了气候变化和水库调度对水库下游径流年内分配变化的贡献率。结果表明:(1)NamLik1-2水库建库后下游水文情势发生较大改变,整体水文改变度达79%,属于高度改变;下游河道流量年内分配变化显著,月均流量指标的水文改变度达到70.4%。(2)基于SWAT模型对无水库情景的天然径流还原结果,计算得到水库对径流汛期减少和枯季增加的贡献率分别为142%和71%,而气候变化的相应贡献率分别为-42%和29%,水库运行是引起下游径流年内分配变化的主要原因。

城市群花粉过敏网络关注度及影响因素研究

研究花粉过敏网络关注度时空特征及影响因素有利于掌握相关信息,服务民生。本文结合百度指数、气象、遥感数据,分析8个城市群2017—2021年花粉过敏网络关注度时空特征与影响因素,并采用随机森林、反向传播神经网络模型进行模拟。结果表明:(1)时空特征:关注度每年高峰期在春季(4—5月);人口聚集的城市最高,在空间上聚集,京津冀、山东半岛、长三角、珠三角城市群为热点区。(2)与影响因素关系:有效范围内,温度升高、短时雷暴雨、空气质量差、光合有效辐射吸收分量升高、夜间灯光强,关注度高;高湿、高风速、大雨、久雨,关注度低;夜间灯光相关性最高。(3)城市群方面:北方城市群的温度、沿海城市群的湿度、地形起伏大城市群的风速、南方城市群的降水、珠三角和长三角城市群的空气质量指数、珠三角和京津冀城市群的光合有效辐射吸收分量重要性大,夜间灯光都不可替代。(4)随机森林和反向传播神经网络适用于模拟关注度,各城市群R^(2)均在0.64~0.92之间,RMSE、MAE均在1以下,反向传播神经网络比随机森林模拟效果更好。成渝城市群2个模型拟合度均优,其次是京津冀、珠三角和长江中游城市群。本文的方法和结果可为花粉过敏相关工作提供参考。

江苏省境内河流大型底栖动物生物完整性分布特征

大型底栖动物是水环境的重要指示生物,其完整性和群落结构能够反映水体生态健康状况。以江苏省境内淮河、长江、太湖等35条河流(125个采样点)为研究对象,在2023年丰水期调查分析其大型底栖动物、水环境指标以及生境状况,计算大型底栖动物生物完整性指数(B-IBI);采用比值法对B-IBI指数进行赋分,分析其与环境因子的相关性,并利用普通克里金法对B-IBI指数进行空间插值,评价河流健康状况。结果表明:①B-IBI指数与栖境多样性、NH_(3)-N、PO_(4)^(3-)-P、流速和透明度呈显著正相关,且核心参数中刮食者分类单元数与COD_(Mn)呈弱显著正相关。表明栖境多样性和水体透明度的增大有利于大型底栖动物的群落结构完整和稳定,NH_(3)-N、PO_(4)^(3-)-P在一定范围内对底栖动物有正向作用,刮食者能够承受一定程度的水体污染;②35条河流整体健康状况东北部好于西南部。其中,健康状况良好的采样点主要集中于淮河流域东部、西北部,长江流域西南部和太湖流域的中部。③相似性分析(One-way ANOSIM)和相似百分比(SIMPER)分析显示,淮河与长江流域底栖动物群落密度结构存在显著差异,长江沿岸的城市化和航运已经影响底栖动物的群落结构。

城水和谐视角下的城市宜居环境营造

城市与自然紧密相连,与河流的关系更为密切。从原始聚落到现代城市,河流一直影响着城市的发展和变迁,城市从依河而建到目前突破大江大河而拥江河发展。城水关系也因江河在城市不同时期发挥作用的不同发生巨大变化,总体上经历了城水共生、城水疏离、城水融合3个阶段,走向和谐是发展的必然趋势。在城镇化2.0阶段,我们应针对前期我国城河发展中面临的问题,利用河流水系重塑城市空间,让河流水系承载城市文化,让河流水系成为市民交往的重要场所,营造生态宜居的城市环境。

一种针对抖动无人机视频的运动目标检测算法

针对悬浮无人机在运动目标检测中易受抖动影响,导致大量背景噪声的问题,提出一种多尺度的EA-KDE背景差分算法(MEA-KDE)。该算法首先对图像序列进行多尺度分解,以获取多尺度的图像序列。然后,在进行检测之前,通过考虑面积阈值和当前图像帧,计算并更新检测的分割阈值,引入当前图像帧信息。其次,对不同尺度的图像帧采用高低双分割阈值进行背景差分运算,以提高检测的鲁棒性。最后,通过对各尺度的检测结果采用一种自顶向下的融合策略进行融合,以在保留目标的清晰轮廓同时消除噪声。此外,提出的一种边界扩展融合后处理算法有助于减轻检测断裂引起的目标破碎现象。实验结果表明,所提算法能够有效抑制抖动导致的背景噪声。在2个真实拍摄的无人机数据集上,分别获得了0.951和0.952的平均F1分数,相较于原算法分别提高了0.144和0.276。

云南省多尺度碳排放时空格局及影响因素

基于DMSP/OLS和NPP-VIIRS两类夜间灯光整合的数据集,构建云南省碳排放估算模型,拟合优度达到0.858。利用空间自相关分析方法探究碳排放空间格局,利用地理加权回归模型探究其影响因素。结果表明:1)云南省近20年碳排放总体呈现由高增速到低增速的演变过程。高碳区县扩张趋势较为平稳,县级尺度与市级尺度基本保持一致。2)县级尺度具有显著的空间异质性和区域聚集特征,表现为东北区域低碳聚集,东部和南部高碳聚集。3)探究影响碳排放空间分异的4种因素,人口和第二产业占比呈正相关关系,人均生产总值和人均可支配收入存在不同程度的双向相关性,其影响程度依次为:人口>第二产业比例>人均生产总值>人均可支配收入。

无人机在地质测绘中的应用及其对传统方法的挑战

无人机技术已经引发了地学测量领域的变革,提供了一种效率高、成本低且安全性强的解决方案。通过搭载高精度相机和传感器,无人机能够对复杂地形进行实时监测,创建精确的三维模型,为矿产探测、地质灾难评估等领域提供重要的技术支持。这一项目将显著提升现有数据的品质和处理速度,同时挑战了传统的人工调查方法。尽管存在诸如续航时间短、使用限制等问题,但随着科技的进步和跨学科合作的加强,该项目的研究预计将达到更高的自动化和智能化水平。

基于地理图斑的遥感粒计算与精准应用

以数据粒化为基础的粒计算是大数据处理领域模拟人类思考和解决大规模复杂问题的前沿方向,其通过结构化、关联化等手段提升模式挖掘与知识发现的精度与效率。为更好地实施多源多模态遥感大数据的智能处理与解译分析,获取可服务于精准应用的时空信息,本文借鉴粒计算的数据处理思维,遵照从“外在场景的视觉理解”到“内在机理的知识发现”的演进脉络,在空间、时间、属性等3个维度上剖析了遥感大数据的粒结构及其多层次、多粒度特征,并以“地理图斑”为主线发展了集成分区分层感知、时空协同反演、多粒度决策等3个基础模型的遥感粒计算方法。重点以精准农业应用需求为导向开展了实践研究,案例从多个视角阐释了粒计算契合遥感大数据智能计算的需要,验证了本文构建的理论与方法可对农业遥感多层次的复杂问题进行有序解构与逐步求解,彰显了其助益于领域化精准应用的潜在能力。

2000年来“经济地理”领域国家自然科学基金资助脉络与学科发展展望

经济地理科技研究成果在服务国家战略中发挥了重要作用。资助基础研究和前沿探索,支持各学科人才队伍建设,是国家自然科学基金委员会的重要责任。文章通过梳理2000—2023年经济地理领域国家自然科学基金项目的申请与资助情况,分析经济地理人才队伍建设问题,探讨了不同时期经济地理研究的热点变化和未来学科发展趋势。结果表明:(1)经济地理申请代码2000—2023年共接收来自481个依托单位的4144份申请书,资助其中184家依托单位的843个项目,涵盖国家自然科学基金18种项目类型中的10种,平均资助率为20.34%;(2)与地理科学各分支学科相比,经济地理学科人才队伍结构老化问题相对突出;(3)经济地理领域各区域研究力量的极化现象较为明显,华东、华南等经济发展较好的地区与经济欠发达地区的人才队伍建设差距在扩大;(4)不同时期经济地理领域关注的热点问题存在差异,主要研究对象从全球化与跨国公司、产业集聚与空间组织,转向创新与全球生产网络,进而催生出创新地理、金融地理等新兴领域;(5)经济地理领域未来需从交叉融合、强化学科理论、凝练重大科学问题、加快科技成果产出、优化人才队伍结构和均衡区域研究力量等方面加强建设。