滇金丝猴分布区景观格局现状分析——基于全球30m地表覆盖数据

以滇金丝猴分布区域为研究对象,对各个猴群栖息地景观格局现状进行分析。运用景观生态学方法和全球30m地表覆盖数据,结合Arc GIS10.0空间分析技术和景观格局分析软件Fragstats 3.4,计算出14个景观生态学指标。结果表明:1森林、灌丛、草地是滇金丝猴分布区内最重要的三类景观要素,且受到的破坏程度大于其他景观要素;2南面猴群栖息地受到人类活动干扰强度大于北面;3在15个猴群栖息地中,G6(茨卡通)和G 11(金丝厂)的生境破碎度最严重。为确保猴群基因交流的顺畅性和遗传的多样性,应优先对破碎度较严重的景观要素和栖息地进行生境恢复和廊道建设。

全球30m地表覆盖遥感数据产品-Globe Land30

在国家863重点项目支持下,我国成功研制出全球30 m地表覆盖数据产品Globe Land30。该成果包括2000基准年和2010基准年两期,有耕地、森林、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地和冰雪十大类型,第三方评价总体精度为83.50%。2014年9月22日,中国政府将其赠送给联合国使用,是中国向联合国提供的首个全球地理信息产品。该成果成为全球变化和可持续发展研究的重要科学数据,目前已有近120个国家的用户下载使用,推动了国际对地观测与地理信息的开放共享,彰显了中国负责任大国的形象。本文主要介绍了Globe Land30产品的技术创新、精度评价与成果应用。

30m全球地表覆盖遥感制图生产体系与实践

在以"多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元检核"为主线的总体研究基础上,依托生产技术规范体系、全过程质量控制手段和支持环境,通过30 m地表覆盖产品和技术设计、多源影像资料收集整合处理、分区按类型地表覆盖数据提取组织实施及数据产品集成与优化,构建了工程化的30 m全球地表覆盖遥感制图生产体系,实现了预期的产品指标,完成了2000和2010两个基准年的30 m地表覆盖数据产品研制。通过精度评价,该套数据产品分类精度达到80%以上。该生产体系的构建为开展较高分辨率全球地表覆盖数据产品研制、细化、更新奠定了基础,为开展大规模遥感影像信息提取、表达和应用起到了示范作用。

30 m地表覆盖数据更新成果质量检查与常见问题分析

针对全球地理信息资源建设与维护更新项目中30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)更新成果的特殊性与质量检验技术的需求,本文提出了一套适用于规模化生产的成果质量检查技术流程与方法,并结合工程质量检查验收实践对更新成果常见问题进行了系统分析,给出了解决方案,可为全球项目成果质量控制提供技术参考。

全球地表覆盖数据辅助多源影像融合提取城市不透水面

本文提出了一种利用GlobeLand30数据辅助多源数据融合进行城市不透水面自动提取的方法。首先基于波段映射和小波变换的影像融合方法,融合哨兵二号和高分二号影像,获得同时具有较高空间分辨率和光谱分辨率的融合影像,其具有丰富的光谱特征和空间特征,有利于提升复杂城市区域的不透水面和非不透水面区分能力。然后利用GlobeLand30数据的类别信息自动获取初始分类样本,基于融合影像的丰富光谱信息构建多种植被指数、水体指数和建成区指数,对初始分类样本进行优化。最后利用优化后的训练样本,使用光谱、地物指数等特征训练分类器,实现城市不透水面的自动准确提取。本文以济南市2019年的高分二号和哨兵二号影像为试验数据,在时相、分辨率与影像均不同的GlobeLand30全球地表覆盖数据辅助下获得了总体精度优于92%的不透水面提取结果,验证了本文方法的有效性。

基于层次分类策略的30 m地表覆盖更新生产方法探究

我国已成功研制并向联合国捐赠3版全球30 m地表覆盖产品,实现了全球地表覆盖每隔10年一次的快照,为国际社会提供了丰富的地理信息公共产品,如何高效更新30 m地表覆盖产品受到广泛关注。本文以中亚五国为试验区,依据层次分类策略,选取区域尺度下各地类最佳分类方法,基于GlobeLand30 2020数据和Lansat8卫星影像开展更新试验,探究了新一版30 m地表覆盖更新生产方法。通过计算一级混淆矩阵,试验总体精度为98.68%,Kappa系数为0.9834,可为30 m地表覆盖相关更新生产提供新的思路和方法。

基于ArcGIS的30 m地表覆盖数据生产与质检软件研发与应用

基于30 m地表覆盖数据(GlobeLand30)处理相关理论、算法以及软件设计方法,并基于ArcGIS平台,研发了面向GlobeLand30数据准备、数据预处理、数据生产、项目管理和数据质检等流程的专业软件。该软件分为栅格编辑、辅助工具、检查工具、设置与注册4个模块,有工具40余个。介绍了软件的主要功能、面向对象的设计理念、创新性的算法设计。软件自主编写了栅格准备、编辑与检查的一系列算法。提出了数据准备模板化的数据更新方式,开创了基于ArcGIS的30 m地表覆盖数据实时编辑的生产模式。支持自动保存机制,回撤编辑不区分操作方式,约束是否编辑0值,保障数据安全。提供了分景数据和裁切影像的相关检查工具,可以定位、定性、定量、准确、完备地查找错误,优化了检查方式。根据使用单位反馈,软件各项指标均满足应用单位生产与质检需求。

基于Web服务的全球地表覆盖遥感制图大数据集成与应用

针对全球30 m地表覆盖遥感精细制图中面临的大量地理信息数据资料使用问题,基于Web服务提出一种全球地表覆盖遥感制图大数据集成方法,提出面向服务发布的异构数据集成处理流程与异构服务集成方法,在此基础上研发了应用服务系统,减少了使用过程中大量重复的数据处理工作,为用户提供了方便的数据使用平台,提高了数据使用效率。该方法已在全球30 m地表覆盖遥感精细制图的数据质量检查中得到全面应用。

全球30米地表覆盖数据(GlobeLand30)在地理教学中的应用

随着地理信息技术的发展和应用,如何把最新的地理信息技术研究成果与地理教学相融合,提高学生的区域认知能力和地理实践力,是地理教育工作者关注的问题。我国于2010年初率先开展全球高分辨率地表覆盖遥感制图的总体技术研究与数据产品研制,并成功研制出2000和2010两个基准年的全球30米地表覆盖产品(GlobeLand30)。研究基于GlobeLand30地表覆盖数据的特点,结合中学地理课程标准和教材,通过不同案例分析其在地理教学中的作用。结果表明:Globeland30数据在地理教学可以起到较好的辅助作用。但是,由于数据比较专业化,需要在教师的指导下,学生自主学习和探究,挖掘和发现有价值的地理学习资源。

全球地表覆盖时空变化交互式知识地图集设计与表达方法

地图集是呈现地表覆盖知识的高效表达工具。然而现有地图集仅面向预定区划的知识内容展示,难以满足用户对不同兴趣区域的个性化需求,从而导致图集实用性较差。另外,传统地图集图幅版面布局主要以不同信息的拼合模式为主,难以体现知识所包含信息的关联性,从而不利于用户较快的理解知识内容。为满足地图应用的个性化和知识服务需求,本文基于三期GlobeLand30数据,进行近20年全球地表覆盖时空变化地图集编研工作。除了制作了从宏观角度反映全球、大洲和国家尺度的地表覆盖分布和变化图幅集,还采用用户交互式选择感兴趣区域的方式实时化生成地表覆盖时空变化知识,并提供用户选择不同的知识可视化表达形式和图-文双向交互功能,从而以更为个性化和易懂的方式展示地表覆盖时空变化知识内容。

全球地表覆盖高分辨率遥感制图

全球地表覆盖分布及变化是气候变化研究、生态环境评估、地理国情监测、宏观调控分析等不可或缺的重要基础信息。国际上现有全球五套地表覆盖数据产品的空间分辨率为1 km或300 m,数据精度、分类体系、时空分辨率等均存在不足。为了满足全球变化研究与地球模式模拟的需求,应该研制具有较高时空分辨率、更符合全球变化需要、精度较好的全球地表覆盖数据产品。本文简要介绍了全球地表覆盖遥感制图的情况和数据产品的不足,讨论了对新一代地表覆盖数据产品的需求,介绍了我国研制全球30 m地表覆盖数据产品的863重点项目。

全球地表覆盖数据质量检验方法及技巧

全球地表覆盖数据作为全球测图项目的一部分,对于研究全球环境问题,减少自然灾害,实现可持续发展等具有重要意义。对全球地表覆盖数据的精度与可靠性进行检核是数据推广应用的前提条件。根据全球地表覆盖数据检验工作的具体情况,对全球地表覆盖数据的检验方法、检验内容及易出现的问题进行分析的基础上,总结检验技巧,提高数据质量。

基于众源地理数据的GlobeLand30人造地表数据精度验证

GlobeLand30数据已被广泛应用于生态、环境、气候等研究领域,对其进行精度验证是保证GlobeLand30产品推广应用的首要前提。本文提出了一种基于众源地理数据的GlobeLand30人造地表精度验证方法:首先利用随机抽样的方法布设样本点,其次应用LDA(latent Dirichlet allocation)主题模型计算众源数据文档的地表覆盖主题,最后通过构建样本点与GlobeLand30数据产品之间的混淆矩阵,以实现人造地表数据的精度验证。研究区域为我国27个省级行政区,众源地理数据选用POI数据,对本文提出的方法进行了实例验证。结果表明:2000年和2010年的人造地表总体精度分别为87.63%和88.81%,这与GlobeLand30人造地表第三方评价精度86.97%相近,验证了本文方法的有效性。

基于GlobeLand30的全球城乡建设用地空间分布与变化统计分析

城乡建设用地分布与变化是人类活动的直观标志和生态足迹,在环境变化研究、地理国(世)情监测和可持续发展研究等方面发挥着重要作用。以往人们对一些城市、区域或国家的城乡建设用地分布与变化进行过较为深入系统的研究,但在全球尺度上,这方面研究尚为空白。本文是利用我国自主研制的世界上首套30m空间分辨率全球地表覆盖数据集GlobeLand30的人造地表数据层,首次开展了全球城乡建设用地的空间分布及变化的统计分析。它采用用地面积、构成占比和增量占比等主要指标,统计全球范围内城乡建设用地的空间分布及2000年至2010年10年间的变化,重点分析了2010年全球、各大洲及主要国家的城乡建设用地分布现状与地域差异,2000年至2010年全球、主要国家的建设用地变化以及其主要土地来源。研究结果表明,2010年全球城乡建设用地总面积为118.75×104km2,占全球陆表面积的0.88%;2000年至2010年全球城乡建设用地面积增加了5.74×104 km2,变化率为5.08%,其中,中国和美国新增城乡建设用地约占全球的一半;新增城乡建设用地占用最多的是耕地,占总量的50.26%。这些为研究全球陆表人类活动的空间分布特征与变化趋势提供了翔实的信息和知识。

全球30 m分辨率人造地表覆盖数据集(2010)的内容与研发

全球30 m分辨率人造地表覆盖数据集(2010)是国家基础地理信息中心领衔的团队自2009-2014年研发的数据集。该数据集是全球30 m分辨率土地覆盖数据集(2010)的一部分,是反映人类居住、工矿、商业、交通等用地类型和人类生活场所、操作空间和工程的载体的数据集。人造地表覆盖类型的空间分布客观地反映了人类社会的资源配置、产业布局和经济状况。本文论及的数据集依托全球地表覆盖遥感制图项目,包括9,907景美国陆地资源卫星(Landsat)TM5、ETM+多光谱影像数据和2,640景环境减灾卫星(HJ-1)多光谱影像数据。在基于卫星遥感数据基础上的土地覆盖分类信息提取过程中,人造地表覆盖类型的识别和信息提取是最复杂的。其主要原因是人造地表覆盖多以复合像元、镶嵌交错、零碎分散等方式布局。全球30 m分辨率人造地表覆盖数据集(2010)的研发是根据人造地表覆盖在卫星遥感影像上反映的光谱、形态特征的多样性和复杂性,综合利用现有的分类技术,将像元分类器、对象分割和知识化判别有机结合,采取了基于"像元-对象-知识"的POK(Pixel-Object-Knowledge)分类方法完成。该数据经过部分地区的抽样检验,全部数据8 GB。为了便于用户获取和网络共享,数据集采用分幅方式组织数据文件。分幅规则为在南北纬60°区域内按照5°(纬度)×6°(经度)分幅,计674个数据文件组;在北纬60°至80°区域内,按照5°(纬度)×12°(经度)进行分幅(南极大陆没有包括在内),计76个数据文件组。按奇数6°带的中央经线进行投影。全球数据总计分成750幅,即组成750个数据文件组,每个数据文件组包含了4个数据文件,它们分别是:(1)实体数据文件(Geo TIFF栅格数据格式);(2)坐标信息文件(TIFF WORD格式);(3)分类基础影像接图表文件,记录分类所用的主要影像每景范围及获取时间的矢量图层文件(Shapefile格式);(4)元数据文件(XML格式)。此外,数据集中包括一个附件数据文件,该文件列出759个数据文件组包括的数据文件名称、对应的地理坐标和分带编码等信息。全球变化科学研究数据出版系统和天地图系统提供开放、公益性下载服务。

基于GlobeLand30的全球耕地利用格局变化研究

耕地是粮食安全的载体,是人类社会生存和发展的战略资源。在当前世界人口持续增加、人均耕地占有量减少、粮食安全面临巨大挑战的背景下,精细刻画全球耕地分布空间格局,准确掌握全球耕地时空变化规律,对国家粮食安全战略决策具有重要意义。同时,作为重要的土地景观类型,耕地利用受到人类活动扰动剧烈,耕地的扩展、撂荒、作物类型更替以及与其他地物类型的转换,会改变耕地的物质流和能量流,进而影响地球系统的气候、水文、生物地球循环等全球变化过程。

基于30m地表覆盖数据的城市扩张测度方法

利用2000和2010年的全球30m分辨率地表覆盖数据,以我国320个地级以上城市为对象,建立城市扩张强度的对数正态分布拟合模型,并提出测度城市扩张强度基本特征的峰位置、半峰宽和偏度等参数.结果表明:对数正态分布拟合方法能够表征中国城市扩张强度随距离而变化的空间分布规律及其差异,具有代表性、区分性和一定的鲁棒性与抗干扰能力.特征参数进一步揭示出不同规模城市扩张的差异性,即:规模较大城市具有强烈的向外围扩张趋势,且扩张强度和影响力高于其他城市,但大多数城市的扩张发生在距城市中心较近的区域,影响范围有限;城市扩张强度及空间延续性与城市原有规模密切相关.

基于知识的GlobeLand30耕地数据质量检查方法与工程实践

全球地表覆盖数据产品Globe Land30研制的一项重要任务是设计和研发数据质量检查方法,降低地表覆盖10大类型分类提取的错判率与漏判率。本文以耕地为例,分析了影响全球耕地信息提取的主要质量因素,凝练了耕地的地域分布、人文相关知识、时空稳定性、物候特征等方面的知识,构建了基于知识的数据质量检查规则,设计了由整体到局部、分区域检查与修改交互式处理的策略,形成了一种基于知识的全球耕地数据质量检查方法;并利用该方法开展了Globe Land30耕地数据质量检查,将耕地数据精度提高到了83.06%。该方法对地理国情及其他地表覆盖研究具有借鉴意义。

全球30m地表覆盖遥感制图的总体技术

针对全球30m分辨率地表覆盖遥感制图这一世界性难题,提出了以多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元化检核为主线的总体研究思路,研发了影像几何与辐射重建、异质异构服务化集成、对象化分层分类、知识化检核处理等主体技术方法;用于制定了相应数据产品规范、生产技术规范,研发了多项生产型软件,用于研制了2000和2010两个基准年的全球30m地表覆盖数据产品,将空间分辨率提高了1个数量级。

基于地质大数据技术对云南土壤重金属地质高背景区的划定

为系统研究云南省土壤重金属地质高背景区的分布范围及超标元素,以全省1∶20万水系沉积物重金属元素含量数据和区域地质图为基础,采用GIS空间分析功能,并利用昆明、玉溪、昭通等地区的土壤重金属数据进行验证,确定云南省土壤重金属含量值超农用地筛选值的地质单元61个,占全省国土面积的21.09%,其中位于地质高背景区的耕地面积约284.41万公顷,占全省国土面积的7.22%;影响土壤重金属超标的岩性主要为碳酸盐岩、基性—超基性火山岩、中基性侵入岩、含煤碎屑岩和含基性组分碎屑岩;地质高背景区超标重金属元素主要为Cu、Cr、Ni、Cd,而As主要于碳酸盐岩地层中存在超标风险,Pb、Zn仅于个别地层中存在超标风险,Hg基本无超标风险。