河南省植被覆盖度及其景观格局时空变化

[目的]对河南省近10a来植被覆盖度及其景观格局的时空变化及其驱动因素进行分析,为区域经济—社会—环境持续协调发展提供决策参考。[方法]基于2000,2003,2006,2009年MOD13Q1数据集,借助ArcGIS 9.3和Fragstats 3.3软件平台进行定量分析。[结果]10a尺度上,河南省植被覆盖以高覆盖度为主,总体覆盖度呈现先下降后上升的特点,2003年最低,为72.64%;2009年最高,为76.48%;极高植被覆盖度区域主要分布在豫西的林区,最低区域主要分布在城市建成区、大型水库和沿黄河生态涵养带;城市与建成区植被覆盖度呈现波动中下降趋势且其植被覆盖度等级景观格局向恶性方向发展,农田区和自然植被区则与城市建成区变化趋势相反。[结论]降水和气温的变化、快速城镇化以及河南省城镇化、新型工业化、新型农业现代化协调发展战略的实施是导致上述河南省植被覆盖度及其景观格局变化的主要原因。

县域土地利用景观格局演变及其生态响应——以河南省新郑市为例

为了定量分析新郑市土地利用景观格局演变的生态响应及其对生态系统服务价值(ESV)的影响。基于新郑市2005、2010和2015年3期遥感影像解译结果,选取典型的景观格局指数,定量分析新郑市10年间的土地利用景观格局变化特征,并运用ESV估算方法,定量分析新郑市10年间ESV时空变化,以及由景观格局演变引起的生态价值损益,探讨ESV对景观格局演变的响应。结果表明:新郑市景观类型以耕地和建设用地为主,10年间耕地大幅减少,建设用地明显增加,景观类型主要由耕地、林地、草地向建设用地和水域转化;各类景观斑块密度、最大斑块指数及空间格局发生了不同程度的变化,整体景观优势类别控制作用减弱,景观破碎化程度降低,异质性程度提高;新郑市ESV整体呈现先缓慢后急剧的下降趋势,10年间减少了3 494万元,其中,耕地ESV减少最多,为3 406万元,建设用地ESV变化最显著,变化率为59.17%,耕地大量转为建设用地是其ESV降低的根本原因;在空间上新郑市ESV呈现中心区低,西南和西北区高的分布规律,10年间ESV低值区进一步向四周扩散,ESV空间分布愈发不均衡。该研究为新郑市水土保持工程的生态效益提供科学评估,为土地利用总体规划提供科学参考。

基于ICESat-GLAS数据的波形去噪算法优选与森林冠顶高反演模型建立

【目的】比较基于不同窗函数的GLAS数据去噪算法和多种森林冠顶高反演模型的精度,优选波形去噪算法并确立对森林冠顶高估算精度较高的反演模型,为森林生物量估测等研究奠定数据基础。【方法】首先基于布莱克曼窗函数和高斯窗函数对GLAS数据进行去噪处理,采用RMSE和SNR定量比较2种波形去噪方法的去噪效果;然后对去噪效果最好的窗函数去噪后的波形提取波形参数,并分针叶林、阔叶林、针阔混交林和不分林型4种情况,采用线性回归方法,以波形长度为参数建立波形参数模型,以波形长度、地形指数为参数建立地形因子模型,在地形因子模型基础上,逐步引入波形半能量高、波形前缘长度和波形后缘长度等参数建立全模型,比较3类模型的模拟效果。【结果】高斯窗函数去噪后的RMSE较低、SNR较高,去噪效果较优;冠顶高反演模型中,分林型和不分林型情况下,全模型模拟效果均优于其他2类模型。其中地形因子模型中针叶林效果较好:R^2=0.853,RMSE=2.519 7 m;全模型中针阔混交林效果最好:R^2=0.972,RMSE=1.001 4 m。【结论】高斯窗函数对GLAS波形去噪能力较强,且在复杂地形情况下,当引入多种波形参数结合地形因子建立多元线性回归模型时,模型对各林型最大冠顶高的解释能力显著提高,可在一定程度上克服地形因子模型在坡度较大地区对冠顶高解释困难的问题,实现复杂地形情况下森林冠顶高的精确估算。

基于SVG的空间数据组织和编码及其在WebGIS中的应用

在分析SVG的特点的基础上,本文探讨了如何使用SVG对空间数据进行组织和编码。然后,基于所设计的数据组织和编码方案设计了基于SVG的WebGIS体系结构,并基于该体系结构实现了一个原型系统。该原型系统可实现基于SVG的矢量空间数据显示与发布,并能进行客户端交互。

基于GML的分布式地理信息的动态集成研究

地理信息的分布式管理是地理信息系统发展的一个重要趋势,但某些情况下又需要将分布的地理信息进行集中分析,这就产生了分布式地理信息的集成问题。文中对GML(GeographyMarkupLanguage)用于分布式地理信息集成的可行性进行了分析,构建了利用GML及相关的模块对分布式地理信息集成模式进行数据综合分析的体系结构。

基于GML的GIS语义共享实现途径的探讨

GIS技术下的地理信息共享表现为GIS数据共享,在研究GIS数据共享时,是以最终实现地理信息共享为目的的。为达到这一目的,首先必须解决数据本身的共享问题,其次要解决数据所表达的语义的共享问题。探讨了构建基于GML(Geog raphyMarkupLanguage)的顾及语义的空间数据交换标准,并利用这一标准进行数据转换从而实现GIS语义共享。

基于QDMA的X264编码器优化

为提高X264编码器在TMS320C6416处理器上的编码速度,提出一种基于QDMA(快速存储器访问)的优化方法.根据C6416的存储结构和访问速度特点,通过设置双缓冲区,使用QDMA的方法实现了数据的搬运.实验表明,使用QDMA方式优化后编码器的率失真性能损失很小,编码时间平均缩短了11.82%,有效地提高了编码速度.

基于改进决策树模型的矿区土地复垦适宜性评价

针对矿区传统的土地复垦适宜性评价方法,运用模糊数学的隶属函数法,对决策树的ID3算法加以改进,建立基于改进决策树的矿区土地复垦适宜性评价方法。以平禹二矿为研究区,将改进的评价模型运用到塌陷区土地复垦适宜性评价中,选取7个评价指标作为测试属性,提取100个已确定复垦方向的评价单元作为样本,运用改进的ID3算法,构建研究区土地复垦适宜性评价决策树,然后运用生成的决策树分类规则,对各评价单元按其属性进行分类,最终确定各评价单元的复垦方向,并将分类结果与模糊综合评价方法得到的评价结果进行对比分析。结果表明:基于改进决策树模型的矿区土地复垦适宜性评价方法,不依赖于经验知识,依靠样本的自主学习,制定分类规则,得到的分类结果较为客观合理,而且决策树分类规则确定后,可以直接应用于同一地区的其他待评价区,且分类过程简单明了,便于操作,避免传统评价方法中较为繁琐和复杂的计算过程,提高矿区土地复垦适宜性评价的效率,为矿区土地复垦适宜性评价工作提供一种新的思路。

基于显微CT研究不同复垦年限土壤孔隙的微结构特征

不同复垦年限下土壤孔隙微结构特征及其与复垦年限的关系尚未明确。为了探明矿区不同复垦年限土壤孔隙的微结构特征,选取河南省辉县市赵固煤矿复垦3 a(FK3)和10 a(FK10)土壤处理,并以原状地貌(CK)为对照。利用显微CT技术扫描200 mm田间原状土柱,结合Image J软件及其插件对土壤孔隙结构进行三维重建及分析。结果表明,复垦土壤孔隙结构稳定具有空间和时间的层次性和顺序性。随着复垦年限的增加,土壤孔隙度、孔隙数量、成圆率、分形维数和欧拉值总体呈逐渐增加趋势。从土壤剖面来看,0～30 mm土壤孔隙结构尚处于紊乱状态,孔隙数量表现为FK3>CK>FK10,而40～80 mm土层趋于稳定,孔隙数量呈现为CK>FK3>FK10。土壤剖面孔隙度与孔隙数量变化趋势基本一致。与FK3相比,CK和FK10的分形维数分别显著(P<0. 05)增加了16. 1%和12. 3%,但FK10与CK间无显著差异(P<0. 05)。相关分析表明,分形维数能综合表征土壤孔隙数量和形态特征,可作为沉陷区复垦土壤结构恢复状况的定量评价指标。本研究表明,复垦年限对沉陷区土壤结构修复具有较大影响,土壤结构达到稳定状态需经过10 a左右的时间。

基于RS与GIS的生态用地评价——以辽宁省大洼县为例

生态用地评价是当前生态环境保护与土地利用规划领域重要的研究内容。本文根据研究区自然条件、社会经济状况、土地利用特点和生态保护要求,借助RS和GIS技术,在建立基于生态服务功能的生态用地分类体系的基础上,从生态服务功能和生态敏感性2个方面选取合适的生态用地评价指标,采用层次分析和专家咨询相结合的方法确定评价因子权重,合理划分评价单元,采用指数和法对辽宁省大洼县生态用地进行了定量评价。结果表明,大洼县生态用地划分为禁止开发生态用地、限制开发生态用地和可适当开发生态用地3个类别。其中,禁止开发生态用地面积为14 695.97 hm2,占生态用地总面积的27.13%;限制开发生态用地面积为25 185.49 hm2,占生态用地总面积的46.50%;可适当开发生态用地面积为14 281.84 hm2,占生态用地总面积的26.37%。这3种生态用地类型有其自身特点,在土地利用开发过程中应采取相应的生态保护措施。研究结果将为区域生态用地保护、生态环境与人地关系的改善以及新一轮土地利用规划修编提供重要的数据参考与科学依据。

重金属污染土壤-作物系统协同评价模型及在煤矿区农田污染中应用

为科学评价农田重金属污染风险,本研究在分别进行土壤和作物污染评价的基础上,提出了可同时反映农田生态安全、生产安全和农产品质量安全的重金属污染风险评价模型——土壤-作物系统协同评价模型,并对焦作矿区农田重金属污染进行了科学评价。结果表明,根据生态风险指数法对土壤污染风险进行评价,矿井水污灌农田(F1样地)和煤矸石污染农田(F2样地)综合生态风险指数分别为239.60和178.42,达到中等水平,在矿区公路侧农田(F3样地)土壤达到轻微生态风险水平。根据综合污染指数法对小麦(Triticum aestivum)籽粒中重金属风险进行评价,F1、F2和F3三个样地小麦籽粒中重金属污染综合指数均达到重度污染水平。采用土壤-植物系统协同评价模型对重金属污染农田进行风险评价,F1样地的污染等级分值为48.4,达到重度污染水平、F2样地的污染等级分值为54.4,达到中度污染水平、F3样地的污染等级分值76.8,为轻度污染水平。

基于功能分区的土地生态质量障碍因子诊断——以新乡市为例

土地生态质量障碍因子诊断是土地资源高效利用和可持续发展的重要保证。在土地生态质量评价基础上,将新乡市划分为北部生态旅游区、城市发展核心区及生态农业区,并对各分区土地生态质量障碍因子进行诊断。结果表明：生态农业区的原阳、封丘等县及城市发展核心区的获嘉县,生态基础设施匮乏,障碍度范围为14%~22%,处于重和较重等级;城市发展核心区中的牧野区、红旗市辖区等地,NPP障碍度较高,为19%~36%;生态农业区西北部及城市发展核心区西南部,生长季降水障碍度较高,为17%~22%;城市发展核心区中的新乡县、凤泉区及生态农业区中的长垣县,区域环境质量较差,障碍度范围为14%~25%,处于重和较重等级;城市发展核心区中的红旗区、生态农业区西北及黄河滩涂,土壤碳蓄积水平障碍度处于重和较重等级,障碍度范围为9%~17%。完善生态基础设施、优化产业结构、加强区域合作、用地与养地相结合是提升区域土地生态质量的主要对策。

中原地区耕地质量变化遥感监测研究——以济源市为例

耕地保护事关国家粮食安全,随着中原地区新型城镇化建设步伐进一步加快,各项建设发展对耕地的占用将持续一段时间且短期内难以减缓,人地矛盾将进一步突出,耕地保护压力将进一步加大,加强耕地数量质量变化的监测研究对提高区域耕地管护水平具有重要意义。以济源市为例,通过2009年和2012年2期TM影像与耕地分布图叠加,基于植被指数(NDVI)提取与对比分析,得到研究区耕地多年粮食平均产量、耕地质量空间分布及其时空变化。研究表明,济源市耕地质量总体上较好,全市高产田主要分布在东部城区周边,低产田主要分布在中西部丘陵山区,质量好耕地占53.56%,质量差耕地占13.61%;2009—2012年全市耕地时空变化呈现出分布在空间上西移、局部区域耕地质量出现下降、东部部分优质耕地被占用、新补充耕地以中西部为主且质量相对较低等特征。今后耕地保护工作应统筹考虑新型城镇化和耕地保护的关系,由数量平衡与管理向数量-质量-生态综合平衡与管控转变,以实现区域耕地总量的动态平衡。

基于GIS的城市社区幼儿园布局优化策略

本文基于空间可达性分析的视角,对基于GIS的幼儿园空间布局的合理性、公平性以及优化方案进行研究,给出了具体实施的步骤、方法和模型,以期能为科学的幼儿园布局优化提供参考。

基于高光谱的复垦农田土壤有机质含量估测

为了快速准确估算矿区复垦土地土壤有机质含量,以永城矿区复垦农田为例,在土样有机质含量测定和高光谱数据测量的基础上,对土壤高光谱数据进行多种预处理并与有机质实测含量进行相关性分析,利用相关系数进行P=0.01水平显著检验,确定敏感波段,建立一元线性回归、多元逐步回归和偏最小二乘回归等多种有机质含量与高光谱估测模型。结果表明:经过数学变换的土壤光谱反射率与土壤有机质含量相关性显著提高,复垦区土壤光谱经过多元散射校正和一元微分处理并利用偏最小二乘回归模型建模预测效果最好。当前较少有研究对矿区复垦农田土壤有机质进行高光谱估测,本研究成果可为有效利用高光谱遥感技术,快速、有效地测定复垦农田土壤有机质含量提供技术支撑。

1980-2015年焦作矿区景观格局演变及驱动力分析

选取焦作矿区为研究区,利用矿区1980—2015年5期影像数据,提取矿区5期景观类型数据,并结合相关社会经济数据,分析了矿区景观格局演变及其驱动力。结果表明:35年间矿区耕地面积明显减少,建设用地、工矿用地和水域面积显著增加,林地和草地面积变化不大;各景观类型之间互有转化,其中最主要的景观类型转化发生在耕地和建设用地之间,有14.85%的耕地转为建设用地,6.02%的建设用地转回耕地。矿区各景观类型呈现不同程度破碎化、复杂化,其中林地破碎化最高,水域形状最复杂,耕地形状趋于规则且聚集程度高;整体景观格局破碎化加剧,形状趋于复杂,景观异质性增强,优势类别控制作用减弱;矿区土地利用结构不合理,生态环境恶化。通过驱动力分析可知,人口与农业发展因子和工业发展因子是导致矿区土地利用景观格局变化的主要原因。

生态系统服务价值时空变化和权衡及其与人类活动强度关联性分析——以慈利县为例

为了探究以林业为主的县域生态系统服务价值时空变化与权衡特征,分析生态服务价值与人类活动强度的关联性,为今后林业县域生态保护和恢复政策的制定和实施以及生态文明建设的推进提供依据。应用修正的生态系统服务价值估算模型、相关性分析法和双变量空间自相关分析法,评估及分析了慈利县长时间序列下生态系统服务价值时空变化以及生态系统服务内部和生态系统服务与人类活动强度之间的权衡协同关系。结果表明:(1)慈利县生态系统服务价值总量呈增长趋势,林地对于生态系统服务价值的贡献相对较高。(2)生态系统服务价值较高的区域主要集中在慈利县的东部、中部、西北部和南部,价值较低的地区主要集中于中东部;中部、南部和西北部区域价值上升较为明显。(3)协同关系在慈利县生态系统服务权衡协同关系中占主导地位。生态系统服务价值和人类活动强度呈负相关关系。综上,近40年来慈利县实现了经济发展与生态保护的双赢局面,未来应将生态保护重心放在林地的生态质量上。

融合影像纹理、光谱与地形特征的森林冠顶高反演模型

针对基于光学遥感数据的区域森林冠顶高反演精度较低的问题,基于SPOT5多光谱影像的纹理、光谱与地形特征参数分别运用多元逐步回归(multiple stepwise regression,MSR)、偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和BP(back-propagation)神经网络模型进行区域森林冠顶高反演,对模型的反演精度进行对比分析,确定研究区最优模型。结果显示,各林型纹理参数与样地实测冠顶高相关性皆优于其他光谱参数,各林型森林冠顶高反演模型中BP神经网络模型估算精度优于其他模型。对于BP神经网络模型,阔叶林、针叶林与混交林模型验证结果的决定系数R^2分别为0.76,0.97和0.92,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为1.6 m,1.35 m和2.29 m。研究表明纹理参数可以很好地反映森林冠层的结构特征,结合影像纹理、光谱与地形特征参数的BP神经网络模型在森林冠顶高反演方面具有良好的应用潜力。

基于VC++调用COM组件探讨图形绘制软件的开发

针对目前图形绘制过程中因处理大量的矩阵运算和海量的数据导致的实时性不高、显示效果不佳的不足,研究了一种基于COM的混合编程算法.本文首先从理论上分析了传统编程的缺点,然后分析了混合编程中各种编程方法的的优点,以实时动态显示采集到的信号为例,通过实验表明,采用混合编程不仅可以减少程序复杂度和时间复杂度,比传统GD I方法在执行速率上提高了约25%～30.65%,而且能取得更好的图形显示效果.

基于不同尺度遥感影像的焦作市建成区信息提取与分析

本文分别以焦作市同一时期30111分辨率的TM影像和1km分辨率的SPOT—VGT影像进行建成区信息提取，对比分析两种尺度遥感影像提取信息的精度，研究不同的空间分辨率对信息提取的影响。结果显示，空间分辨率较高的TM影像建成区信息提取精度明显高于空间分辨率低的SPOT—VGT影像。