时间信息熵及其在植被覆盖时空变化遥感检测中的应用

基于遥感影像的变化检测是当前的研究热点,可为区域生态环境保育、资源管理与发展规划等提供决策支撑。目前遥感影像的变化检测多基于两个时相,不能充分地反映植被在时间维的连续变化特征。通过引入信息论,提出了利用时间信息熵来综合表征植被长时间序列的变化特征。研究以延河流域为试验区,基于MODIS/NDVI数据,应用时间信息熵方法来计算了2000—2010年该区域的植被覆盖变化信息,厘清了时空变化特征。研究结果表明,近10年延河流域的植被覆盖的变化以增加为主,占流域面积的80.7%;植被覆盖明显增加的区域占流域面积13.9%,主要分布在流域的东北部和东南部;植被覆盖减少的区域占比2.4%,主要分布在流域的西部和西北部;严重减少的区域占比1.1%,主要分布在流域的中部和西南部,是需要重点的生态恢复与治理区域。时间信息熵方法与回归分析法相比,能够更为客观地表征长时间序列植被覆盖的连续变化强度和变化趋势,可为区域生态环境的保护和管理提供更为科学的理论依据。

基于时间信息熵的拜城两次5级地震地表温度变化特征分析

基于时间信息熵算法,使用MODIS月合成地表温度(LST)产品,针对2020年和2021年拜城2次5级地震,分析其发震前后地表温度变化特征。结果表明:①2次地震震前6个月均出现LST时间信息熵高值变化,并呈条带状分布,地震发生于条带端部或其附近。②2020年拜城5.0级地震震前6个月LST时间信息熵与震中距成反比,震后6个月LST时间信息熵与震中距成正比。2021年拜城5.4级地震震前6个月LST时间信息熵在不同震中距范围内基本不变。③2次地震震前6个月,震中附近LST下降趋势不明显,而在最接近震中附近的区域LST时间序列信息熵较偏,下降趋势显著;震后半年震中附近区域LST变化趋势较为一致。LST时间信息熵对于地震预报具有一定指示意义。

基于信息熵的叙事地图时间维度增强表达研究

针对单一时间尺度下叙事地图难以反映事件重点在时间维分布不均衡的问题,提出一种基于信息熵的时间维度叙事信息度量指标,以叙事文本为数据源,聚焦事件演进,增强时间维度表达。首先根据非结构化叙事文本的性质特点对其进行预处理;然后基于统计语言模型与可视性改进,设计构建符合叙事规律的时间信息熵数学模型;结合时距映射进一步锐化叙事层次,实现地图中叙事信息分类分级与定量表达;最后基于长征历史主题叙事文本进行模型实验。结果表明:通过该度量指标能够更加突出叙事结构与层次关系,快速定位关键时间点以准确溯源,强化整体与局部的认知转换,在相同地图时空框架下实现更多叙事信息表达,提高信息传输效率。

Weibull分布的信息熵在地震预报中的应用研究

根据统计分布与信息熵理论 ,定义了震级信息熵Hm和地震间隔时间信息熵Ht,并推导了它们的计算公式 .通过时空扫描和计算 ,发现强震前 1～ 3年Hm和Ht出现低值异常 ,与地震有较好的对应关系 ,可以作为一组中期或中短期预测指标 .

熵视角下延安市生态系统服务价值时空递变规律及其影响因子

退耕还林还草工程显著改变了延安市土地利用情况,进而改善了延安市的生态环境,评估这一过程的生态环境变化情况有利于后续生态保护与规划决策。基于1990—2020年土地利用、自然和社会统计数据,利用时间信息熵模型和地理探测器探究退耕还林还草工程实施前后延安市生态系统服务价值(ESV)时空递变规律及影响因子。结果表明:(1)1990—2020年延安市生态系统服务价值总体增加7.7亿元,增幅约32.42%。林地生态系统服务价值增加了11.25亿元,增幅为80.54%,是增长的主要贡献者,调节服务价值占比50%。(2)延安市生态系统服务价值整体呈现出“南高北低”的空间分布格局,有25.1%的区域ESV上升,分布在延安北部和中南部,6.4%的区域ESV降低,分布在各区县城郊地带。(3)归一化植被指数(NDVI)是ESV空间分异的主要影响因子,各因子间的交互作用共同影响了延安市的ESV空间分异。

Nonlinear Analysis of Physiological Time Series

The heart rate variability could be explained by a low-dimensional governing mechanism. There has been increasing interest in verifying and understanding the coupling between the respiration and the heart rate. In this paper we use the nonlinear detection method to detect the nonlinear deterministic component in the physiological time series by a single variable series and two variables series respectively, and use the conditional information entropy to analyze the correlation between the heart rate, the respiration and the blood oxygen concentration. The conclusions are that there is the nonlinear deterministic component in the heart rate data and respiration data, and the heart rate and the respiration are two variables originating from the same underlying dynamics.

基于时序Sentinel-2影像的高速公路路域典型植被参数监测与分析

定期开展高速公路路域植被参数监测工作,对指导路域生态环境保护具有十分重要的意义,而传统地面实测方法难以对大范围植被参数进行快速长时间的监测。为此,利用卫星遥感技术,采用一种基于时序Sentinel-2影像的高速公路路域典型植被参数监测与分析方法,以京港澳高速湖北北段路域为研究区,利用长时间序列的Sentinel-2影像,采用PROSAIL辐射传输模型与人工神经网络相结合的方法快速获取路线区域的多种植被参数,并结合时间序列信息熵与变异系数对植被参数的趋势性及稳定性进行分析,从而实现对路域植被变化状况的准确评价。实验结果表明,基于时序Sentinl-2影像的路域典型植被参数提取与分析技术,可快速获取路域植被的生长变化状况,有效节约人力物力,为高速公路植被保护与绿化养护提供科学依据。