对象级时空融合模型在NDVI和LST的应用分析—以大理地区为例

过去几十年中,时空融合技术为实现长时间序列观测提供了一种经济高效的方法,但此类方法对结构信息的保留能力较弱,同时计算的效率也比较低。该研究对比分析主流时空融合方法与对象级(Object Level,OL)时空融合方法,在归一化植被指数(NDVI)和地表温度(LST)的融合效果和融合效率的差异。文章以大理地区作为研究区,使用9种时空融合方法对Landsat和MODIS数据做融合处理,通过目视判别和统计分析,评估其在时空模拟效果和计算效率上的差异。实验表明:1)OL-FSDAF2.0(Object Level-Flexible Spatiotemporal Data Fusion 2.0)相较于其他时空融合方法更好地恢复了地表真实信息和结构信息;2)对象级时空融合方法在计算效率方面比其余像素级时空融合方法提高20.70倍;3)对象级时空融合方法对地物时间动态特征细节的捕捉能力均比像素级时空融合方法高。总的来说,对象级时空融合方法具有较高的计算效率和更精确的融合效果,其中,OL-FSDAF2.0在复杂地表区域与模拟地表覆盖动态变化中表现较好。

近20年黄土高原干旱变化特征及其影响因素

为促进黄土高原农业和生态环境可持续发展,基于2001—2020年MODIS蒸散产品和气象站点数据,利用作物缺水指数(crop water stress index,CWSI)、Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall检验和偏相关分析等方法,探讨了黄土高原干旱变化特征及其影响因素。结果表明:①年际上,2001—2020年黄土高原CWSI呈显著线性下降过程,下降速率为0.0058 a^(-1)(P<0.01)。干旱程度呈先减(2001—2018年)后增(2018—2020年)过程;②空间上,CWSI以减少趋势为主,显著减少趋势占区域总面积91.24%,其中青海、甘肃、宁夏、陕西南部地区CWSI下降速率较快;③黄土高原CWSI与气温以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域面积的7.78%,集中分布于青海东部、山西南部和河南北部;与降水以负偏相关关系为主,显著负偏相关占区域总面积60.88%,集中分布于黄土高原西南部和东部地区。气温升高背景下,降水增加促使黄土高原实际蒸发显著增加、潜在蒸发不显著减少,导致CWSI显著下降。研究结论认为降水是黄土高原CWSI下降的主要影响因素,年降水量增加减缓了黄土高原干旱趋势。

基于地理探测器的黄土高原NPP时空变化及驱动力研究

探究黄土高原人为扰动和自然条件作用对植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的影响,基于遥感数据、气象数据和改进CASA模型定量估算黄土高原植被NPP;采用趋势分析、地理探测器等方法,研究自退耕还林还草等一系列生态工程后,黄土高原植被NPP时空变化特征及驱动因素。结果表明:黄土高原植被NPP空间异质性显著,总体呈现东南高西北低的特点,黄土高原20年植被NPP均值为204.0 gC·m-2·a^(-1);呈波动增长趋势,平均上升速率为3.194 gC·m^(-2)·a^(-1)。不同土地利用类型NPP存在较大差异,草地NPP总量最高,其次是耕地和林地。其中耕地面积2019年较2000年减少17943 km^(2),但NPP总量却同比增长9×10^(6)gC。降水是黄土高原的NPP变化的主导因子,其次是土地利用类型,且两者交互作用呈非线性增强。2000年后黄土高原NPP解释力最高的交互因子由降水和高程转为降水和土地利用类型,说明人为因子对黄土高原NPP的影响在逐年增强。

黄土高原2000—2020年生态网络演变及关键修复区识别

生态修复工程对国家生态保护具有重要促进作用,生态质量评价及构建生态网络是识别生态修复区域的重要途径。本文利用遥感生态指数(RSEI)、最小累积阻力模型、重力模型构建2000、2010、2020年黄土高原生态网络,并分析其演变特征,识别不同时期生态关键修复区。结果表明:①2000—2020年,黄土高原生态质量整体处于中等偏低水平,空间上呈西北差东南优的分布特征。2000—2010年,生态质量改善趋势明显,占总面积的53.55%。②2000—2020年黄土高原生态廊道数量增加,总长度减少。生态廊道主要景观类型为草地、林地、耕地。重要廊道多分布于研究区东南部生态源地附近,数量占比逐年增加;西北部廊道数量少、距离远、重要性低、连通性较差。③黄土高原生态关键修复区中,生态夹点集中分布在西南部和东部,障碍点分散在东部和南部,主要土地利用类型为草地和耕地,面积均呈增加趋势。生态断裂点分布广泛,在黄土高原东部省会城市周边较集聚。本研究可为黄土高原国土空间生态修复工程实施提供科学参考。

基于遥感生态指数和MCR模型的沙漠丘陵区生态网络构建

人类不合理的土地利用模式使沙漠丘陵区生态环境愈加恶化,构建生态网络对改善生态环境质量,维持生态系统稳定具有重要意义。本文以陕西省神木市为研究单元,引入耦合绿度、湿度、干度和热度四个指标的遥感生态指数(RSEI)进行生态环境质量评价,并以评价结果为依据识别生态源地;综合从地形因素、植被因素、人为因素和水资源因素四个方面选取出8个阻力因子,通过空间主成分分析法(SPCA)构建研究区的综合生态阻力面;运用最小累积阻力模型(MCR)和重力模型提取研究区潜在生态廊道与节点,构建起“点线面”相互交融的生态网络框架。结果显示:①2015、2018年神木市生态遥感指数均值分别为0.4733、0.5075,整体生态环境质量处于中等水平,具有略微好转趋势,呈现出“西北差东南优”的空间分布特征。②以研究期间生态环境质量稳定且优良的区域为依据,确定了31个生态源地,面积共316.59 km^(2),占神木市总面积的4.15%,大部分集聚在研究区东南部,中部和西北部的生态源地破碎分散;源地的主要土地类型为草地、耕地及河流。③提取出神木市潜在生态廊道34条,生态节点22个,廊道总长度634.12 km,其中重要廊道20条,占总长度的57.58%,主要分布在研究区东南部,结合区域特征及研究结果提出了“一环四区”的生态网络框架布局。研究结果可为神木市区域生态安全规划与沙漠丘陵区生态网络构建提供科学参考。

三维数字地形图测绘技术研究

从测量、绘图和应用三方面探讨三维数字地形图,重点探讨三维数字地形图测绘特殊地形和线状地物的方法,以及地形模型与地物模型的集成匹配技术。三维数字地形图突破了绘图空间的限制,将传统的二维数字地形图拓展为三维的地理空间信息,从三维空间的角度去理解和表达真实的客观世界以及它们之间的空间结构关系,在城市规划和工程设计中具有广泛的应用前景,对三维G IS的发展也具有积极的推动作用。

基于AUTO CAD的GIS数据采集方法

针对GIS数据采集中属性信息采用手工调查和数据处理工作复杂等导致效率低下的问题,提出了基于AUTO CAD数字化采集GIS数据的方法。研究了将实体的属性信息编码进行数字化调查的方法,解决了GIS数据在AUTO CAD图形数据库中存储的问题,以及将AUTO CAD下的GIS数据转入GIS的问题,将大大提高了GIS数据采集的工作效率。

城乡一体化地籍信息系统的时空数据模型

将城乡一体的地籍数据分为表征行政区划的行政区数据、反映土地所有权的宗地数据、反映土地使用权的宗地数据和反映土地利用状况的图斑数据4个图层,同时将后3个图层按乡镇分块来存储和管理,既遵循了土地自上而下的隶属关系,又符合多尺度表达地理信息的思想。使用元组级的数据模型,将变长的界址线链碎分为定长的界址线,将宗地的位置及其与界址线间的拓扑关系隐含在定长的界址线表之中,完全按照关系数据库的第一范式组织地籍信息系统的时空数据。另外,还设计了地籍实体的属性信息。

基于地理坐标的数字地图量算模型

将不同坐标系或投影带地图纳入同一个系统或拼接的较好方法是构建基于地理坐标的数字地图,在基于地理坐标的数字地图的量算中,由于参考椭球面与地球自然表面之间有一定的距离,导致椭球面上的计算值与地球自然表面的实测值有一定的差异.考虑到投影面距离地球自然表面越近,投影面上的计算值也就越接近地球表面的实测值,因此可采用建立抵偿坐标系的方法建立地图量算模型.用于投影的抵偿面是计算对象所在的平均高程面,用于投影的中央子午线是计算对象所在的平均经线,因此计算结果最接近实测值.该方法(模型)比较适用于对精度要求较高且工作范围不大的区域.

数字地图的分辨率

比例尺与分辨率是两个相似的概念,但比例尺通常被理解为缩小倍数,而分辨率则通常被理解为细节表现力或精细度。与纸质地图不同,地图比例尺的概念对于数字地图是没有实际意义的。所以用分辨率代替比例尺来描述数字地图较为贴切。数字地图的分辨率主要是说明地图中地理信息的详细程度、细致程度、精确程度和表达方式,数字地图的空间分辨率可用类似于比例尺精度的数字来表示。

智慧城市地理空间数据可视化技术探讨

从智慧城市、大数据时代的要求与地图的独特分析功能出发,探讨了大数据时代对地理空间信息及其可视化的要求和技术。对智慧城市建设时期的地理空间数据而言,不仅要求内容更全面更详细、表达更直观更仿真、建模结构化或实体化,而且要求向室内空间与室外空间融合、地上空间与地下空间融合、过去数据与现在数据融合、现在数据与未来数据融合的方向发展。

土地信息系统中多分辨率数字地图的研究

针对土地信息系统建设中出现的问题,提出多分辨率数字地图的概念,探讨构建多分辨率数字地图的方法。

基于椭球面大尺度表达地表对象方法研究

针对传统地图投影理论在表达大区域或全球范围数字地图和GIS时存在的诸多问题,首次提出并论述椭球面数字地图和电子地图的概念及其优越性。借鉴传统地图投影理论表达地表对象的思想,提出利用曲面投影表达椭球面地表对象的思路,并在此基础上探讨椭球面电子地图的绘制、显示和分析的基本方法。基于椭球面表达地表对象,由于没有经过椭球面到平面的投影,因此可避免投影变形,并有效地解决大区域或全球范围数字地图和GIS的表达问题,拓展电子地图与数字地图的分析功能与应用范围。

从地籍测量到土地资源调查——地籍测量课程改革的探讨

在分析了地籍测量课程的产生、作用及存在的问题后,针对土地资源调查其它方面工作的逐步开展,提出了将其内容扩充,改革为土地资源调查课程的必要性,重点探讨了土地资源调查的内容与技术及其课程的主要内容与体系。

基于GIS的存档影像资料管理系统的研制

影像数据的特点是其数据量庞大,种类繁多,结构复杂。针对存档影像资料管理中缺乏简易和丰富的查询手段,致使管理效率低下等问题,提出基于RDBMS和FTP文件传输协议解决数据存储问题的方法,通过构建一个简单的GIS系统,可以快速搭建一个方便实用的存档影像资料管理系统,从而提高影像管理的效率。基于这一思路,在对影像数据管理、影像查询方法、影像数据安全策略等主要问题分析的基础上,提出一个可行的解决方案并进行了开发实现。

GIS专业《测量学》课程建设与课程体系的研究

结合 GIS专业的特点和需要着重探讨了 GIS专业《测量学》的课程体系与课程建设 ,并基于目前 GIS专业《测量学》教学中存在的问题 。

地形图变形的分块纠正法

就地形图数字化中地形图的变形及其纠正等问题进行了深入的分析和研究 ,在此基础上提出了对矢量图形进行分块纠正的思想 ,并结合生产中的实践经验 ,基于 Auto CAD

基于“3S”技术建立退耕还林监测系统的研究

基于“3S”技术建立退耕还林监测系统 ,可实现对退耕还林面积和效果的时实监测。它借助遥感的多传感器、多时相的特点 ,利用同一地区退耕还林前和退耕还林后不同时相的遥感数据 ,通过绝对配准和图像差值增强获得时间比值图像 (即变化信息 ) ,然后用GIS中的空间分析技术定期获得该地区已经退耕还林的面积 ,同时对退耕还林的效果做出评价。

利用共享单车大数据的城市骑行热点范围提取

共享单车成为市民出行不可或缺的一种代步方式,也对城市交通运行管理和规划发展带来压力和挑战。本文利用Python程序获取了2017年9月20日ofo单车的全天候位置数据,通过Arc GIS传统分析工具进行了西安市用户骑行行为的时空间特征分析,提取了用户出行OD模型及城市骑行热点路段。结果发现,在城市轨道交通、城市产业分配、医院学校分布及时间维度的影响下,骑行存在不同空间特征。基于大数据分析提取热点,利用可视化表达数据集合与相关城市数据集综合分析,可为集中规划非机动车设施、更好地优化城市空间布局提供新思路。

关于土地信息系统中空间分析功能的思考

针对已建成的土地信息系统偏重于资料的管理,未发挥GIS的空间分析功能且应用能力较低,不能很好地满足土地管理操作运行的基本需要。根据土地管理操作运行的具体要求,构建了具有空间分析功能土地信息系统的结构框架,结合GIS空间分析的基本功能,提出并设计了土地信息系统最基本的空间分析功能,如土地信息变更、土地征用分析、土地评估分析、土地规划分析和专题地图分析功能等。