基于TM和RAPIDEYE数据的森林植被盖度的尺度转换

以2009年辽宁省清原县的TM、Rapideye影像及森林资源二类调查数据为基础资料,运用阈值法在TM和Rapideye影像提取3种植被类型(针叶林、阔叶林、混交林),采用基于数理统计的尺度转换方法,建立三者之间的线性空间尺度转换模型并进行验证。结果表明:所建立的空间尺度转换模型相关性较好,相关系数达到0.8以上。模型可用于植被类型的向上尺度转换,为应用中分辨率TM影像进行大面积不同森林植被准确监测提供参考。

黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模型的尺度转换

土壤侵蚀模型在空间尺度上可以划分为坡面、小流域和区域3个不同层次。在坡面尺度上,主要考虑坡面侵蚀的垂直分带性及其相互影响;小流域尺度上,不但考虑坡面侵蚀的特点,还要考虑坡面来水来沙对沟道侵蚀产沙的影响、重力侵蚀及泥沙输移情况;在区域尺度上则主要考虑小流域各自的侵蚀产沙特点及其相互影响。因侵蚀的空间尺度不同,在建立土壤侵蚀模型时,要考虑由于空间变化所引起的侵蚀因子对侵蚀产沙响应的不同。影响侵蚀产沙过程的因素在时空上具有很大的不均匀性和变异性,从而增加了不同尺度间侵蚀产沙模拟的复杂性。因此尺度转换是进行不同尺度间侵蚀产沙模拟的关键所在,该文列举了5种土壤侵蚀模型建立中可以参考的尺度转换方法。通过分析评述不同空间尺度上侵蚀产沙过程及其影响因子和国内外常用的不同尺度上的侵蚀产沙模型,特别是众多科学家在我国黄土丘陵沟壑区所做的科研工作,提出了模型建立中存在的问题,可以为以后建立土壤侵蚀产沙模型提供借鉴。

坐标转换模型尺度参数的假设检验

介绍了基于空间尺度为各向异性的三尺度参数坐标转换模型及其转化形式 ,从理论上分析了坐标转换中如何对尺度参数进行选择 ,给出了坐标转换模型中尺度参数假设检验模型的统一表达形式 ,构造了相应的检验统计量。该检验模型能对三尺度坐标转换模型、双尺度模型和单尺度模型间的相互转化及尺度参数的显著性等情况进行假设检验。通过该假设检验方法对两算例进行了解算 ,得出了一些有益的结论。

土壤饱和导水率的多尺度预测模型与转换关系

运用联合多重分形方法研究不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的多尺度相关性,建立不同土层土壤饱和导水率的多尺度预测模型,构建不同土层土壤饱和导水率之间的转换关系。结果表明:不同土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;在单一尺度和多尺度上,0～20 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序相同,20～40 cm土层土壤饱和导水率与土壤基本物理特性的相关程度排序不同;土壤饱和导水率多尺度预测模型的预测精度较高,0～20 cm土层和20～40 cm土层拟合值的均方根误差分别为0.035 0和0.029 0;0～20 cm土层和20～40 cm土层土壤饱和导水率转换关系的计算精度较高,拟合值的均方根误差为0.037 5。

第四代地理信息系统研究中的尺度转换数字模型

分析了空间插值模型、数字地面模型和它们与地理信息系统集成的研究进展、存在的缺陷和需要解决的理论问题 ,论述了建立基于曲面论和遥感反演方法数字模型及实现其与地理信息系统有效集成的必要性和可行性 .

基于PROSPECT和4-scale模型的光化学植被指数尺度转换

【目的】光化学植被指数(PRI)对于准确估计植被光能利用率(LUE)有着重要的作用。但在不同的尺度(叶片、冠层、景观尺度)上,PRI与LUE二者之间的关系及其影响因素不同。传感器获得的光谱为像元及冠层光谱,叶片尺度的PRILUE关系模型无法直接用于冠层尺度的数据,因此需要对冠层尺度的PRI指数进行尺度转换。【方法】首先通过叶片尺度的PROSPECT模型,模拟不同生化参数下叶片的反射率与透射率,进而计算叶片尺度PRI指数与简单比值PRI指数(记为SR-PRI)。其次,将获得的叶片尺度反射率、透射率作为参数输入到4-scale模型中,获取不同叶面积指数(LAI)下冠层尺度的反射率,计算得出冠层尺度的PRI、SR-PRI。建立不同LAI下PRI、SR-PRI的冠层−叶片尺度转换函数,并对不同尺度上影响PRI、SR-PRI的因子进行敏感性分析。【结果】PRI、SR-PRI在进行冠层与叶片尺度转化过程中,都表现出很明显的线性关系,并且拟合效果(R2)呈现出随LAI的增大而增大的趋势。对比相同LAI水平下的PRI、SR-PRI的拟合结果发现,SR-PRI的拟合效果普遍要优于PRI。【结论】4-scale模型用来进行PRI与SR-PRI在冠层、叶片间的尺度转换是可行的,通过建立不同LAI下的尺度转换函数,可以实现将冠层尺度的PRI、SR-PRI转化到叶片尺度。

区域模型在黄土高原丘陵区尺度转换研究中的应用

针对黄土高原的土地可持续利用研究方法中的尺度转换研究需要,利用较为先进的土地情景利用规划思路与土壤侵蚀与生产力测算模型APEX(AgriculturalPolicy/EnvironmentaleXtender),对于黄土高原区域综合治理典型面积为8.27km2的纸坊沟流域土地利用结构进行了模拟计算。结果表明,模型模拟计算的水土流失量与实际观测量的误差小于10%,5年加权平均的作物模拟产量与实测值的差异不显著。据此计算了55km2县南沟不同轮作方式、不同耕作措施等生产设计所产生的不同结果,并经由计算结果做出比较分析。

黄土丘陵沟壑区植物蒸腾和植被蒸散估算尺度转换模型研究

对蒸散估算的尺度放大是研究的热点问题。选择有大量数据积累的鄂尔多斯高原皇甫川流域为研究区,利用点面结合的方式对数据进行补测,以生物学为基础,建立了植物蒸腾和植被蒸散模型,经验证,模拟效果较好。从而在植物叶片-个体-群落-景观尺度上实现了转换,为实现好的蒸散模拟提供了方法。

基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究进展

地理信息系统(GIS)与模型的结合是分布式侵蚀产沙模型的发展方向,而模型的空间尺度转换是其研究的重要方面。对国内外基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究进行了全面综述,结合中国的实际研究情况,总结了目前研究存在的主要问题,最后提出了今后一定时期内中国基于GIS的分布式侵蚀产沙模型及其空间尺度转换研究的发展方向。

坐标转换模型尺度参数的选择及其分析

本文首先介绍了广泛使用的七参数Bursa-Wolf坐标转换模型，指出了基于尺度空间为各向同性的单尺度模型存在不足，分析了尺度参数选择的不同对坐标转换结果的影响。随后给出了三尺度参数坐标转换的数学模型及其参数求解过程，分析了它与单尺度坐标转换模型在理论上的差别，最后通过两个算例对三尺度坐标转换模型与单尺度模型进行了比较与分析，得出了坐标转换模型中尺度参数选择的一些有益的结论。

基于Chen NDVI模型的NDVI尺度转换分形特性分析

空间尺度问题是定量遥感重要而基础的问题之一,文章针对“分形方法是否适用于定量遥感地表参数的尺度转换研究”的问题进行实验验证。基于传统及改进的Chen NDVI尺度转换模型,获得NDVI不同空间升尺度影像,进而利用分形尺度转换模型分析NDVI尺度转换结果,以获取“分形方法在NDVI尺度转换研究中的适用性结论”。以厦门为研究区,利用上述分形模型进行实验,结果表明:(1)若NDVI输入类型为均值,NDVI尺度转换特性更符合双对数直角坐标系下的线性函数关系,即分形特性;若NDVI输入类型为方差、方差/均值,NDVI尺度转换特性更符合直角坐标系下的对数函数关系;(2)农田在两种Chen NDVI模型及两种空间直角坐标系下所得拟合模型皆表现出显著的线性规律,尤其是其NDVI尺度转换分形特性表现显著;(3)综合而言,NDVI尺度转换结果具有分形特性,但NDVI尺度转换具有更为显著的直角坐标系下对数函数关系特性。文章所提出的融入精细地类信息的“类NDVI”地表参数通用尺度转换模型及尺度转换分形特性研究方法具有一定的代表性,值得参考。

基于多尺度信息转换模型的交通线路损毁度快速评估体系研究

我国是一个自然灾害多发国家,尤其我国西部地区山地灾害种类繁多,分布密度大,爆发频率高,严重影响了交通线路的畅通。这些灾害对道路的破坏范围和破坏程度,对道路能否通行起着关键性的作用。迅速准确的确定这些自然灾害发生的空间位置,并获取相关的灾情信息,对灾中应急评估具有重要作用。从当前国内外相关的研究成果来看,

江淮流域持续性强降水过程的多尺度物理模型

本文对江淮流域持续性暴雨事件(PHREs)的多尺度物理模型和能量转换特征以及青藏高原东部对流系统东移影响下游地区降水的研究成果进行了总结。从欧亚大陆Rossby波列能量频散的角度揭示了江淮流域PHREs中纬度系统槽脊稳定的机制,定量分析了冷暖空气的源地和输送路径,提出了江南型和江北型PHREs的多尺度物理模型。从天气尺度和次天气尺度之间的能量转换角度呈现了不同尺度系统相互作用的物理图像,指出背景场的能量供给是直接触发暴雨的次天气尺度系统维持的最重要因子,尤其是在对流层的低层,动能的降尺度级串(即能量由背景场传递给次天气尺度系统)最强。研究表明青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域的降水是一系列天气系统配合和活跃的结果,主要由青藏高原和四川盆地、二级地形和东部平原之间的热力环流、西南涡、二级地形以东中尺度涡旋和对流系统的共同影响。除了本文总结的内容,还有一些影响PHREs的因子值得深入研究,多尺度相互作用中的Rossby波源及其波列如何影响天气系统,中尺度系统对其背景场的能量反馈等。

相关生长关系与生态学研究中的尺度转换

生态学研究常常涉及不同的尺度 ,而不同尺度之间生态属性的转换是生态学研究的一个难点 ,也是近年备受理论生态学界 ,尤其是植物生态学界重视的问题之一。相关生长理论及其应用的研究使一些生态属性的尺度转换成为可能。相关生长关系反映出生物身体大小对其身体结构、生理过程等属性的影响 ;而种群和群落甚至更大尺度上的许多生态特征都可以从有限的个体特征中表现出来。因此 ,人们有可能应用这些定量的相关生长关系 ,解决生态学研究中可能出现的无法直接测量或表征的不同尺度的问题。本文就相关生长理论模型进展及其在植物生态学中一些应用做一介绍。

高分辨率全球尺度水文模型发展综述

主要从高分辨率全球尺度水文模型(HRGHM)的发展历程、模型的一般结构与特点、模型数据集的发展和模型所面临的主要问题等几个方面对全球尺度水文模型的发展情况进行了综述。HRGHM能够使水文学家从全球的角度深入了解水资源的产生及循环过程,并且对相关环境问题的解决、气候的模拟与预报以及水资源的管理具有重要的意义。经过几十年的发展和努力,在全球尺度数据集的研究和发展方面已经取得了丰硕的成果,并且在HRGHM的实践中得以应用,但空间数据的缺乏仍然是其发展的最大羁绊。HRGHM所面临的问题除了数据的匮乏还在于非线性问题、尺度问题和确定性问题等水文机理和技术层面的问题。

基于MISR数据大兴安岭地区叶面积指数反演及尺度转换验证研究

叶面积指数(LAI)是气候研究和生态研究中重要的植被冠层结构参数,遥感技术为快速获取大面积叶面积指数提供了有效途径。大兴安岭地区是我国重要的生态功能区,本文以大兴安岭为研究区域,根据森林林分特征,采用基于物理过程的4-Scale几何光学模型,利用多角度MISR遥感数据反演该区域叶面积指数数据。几何光学模型特点在于参数具有物理意义,考虑地面反射的热点效应,模型反演过程不依赖于样本数据适用于大区域反演研究,MISR数据提供同一区域多角度遥感数据,有效解决了单一观测角度植被指数和叶面积指数函数关系饱和点低的问题。由于地面验证数据空间尺度无法满足MISR数据的空间分辨率,本文采用TM数据对样地实测叶面积指数数据进行尺度转换,针对不用坡向叶面积指数空间异质性进行分析,讨论不同空间分辨率验证数据的合理性,研究表明大兴安岭区域使用600 m空间分辨率验证数据对MISR数据反演结果检验最优,该分辨率下叶面积指数变化随空间尺度变化趋于稳定,并较好地避免了2种遥感数据几何配准带来的误差。结果表明:4-Scale几何光学模型适用于我国大兴安岭地区森林叶面积指数反演,实验中MISR数据反演叶面积指数的平均绝对误差为25.6%、均方根误差为0.622。本研究为大兴安岭地区叶面积指数大区域快速定量反演提供了研究基础。

蒸散发时间尺度转换在日降雨径流过程模拟中的应用

针对目前研究蒸散发时间尺度转换方面的不足,构建了月蒸散发时间尺度转换模型,对淮河史灌河流域黄泥庄小流域1982-1987年月蒸散发能力进行逐栅格解集,并与改进后的AFFDEF分布式水文模型耦合进行日径流过程模拟.结果显示:解集产生的日蒸散发能力随时间在平均值附近波动变化,能很好地体现日蒸发量的时间变异特点;模拟的日径流过程的精度较高,平均Nash效率系数在80%以上,径流深相对误差都在10%以内,平均泊松相关系数为0.912,模拟流量过程曲线与实测值匹配的较好;经与采用平均解集模式的模拟结果对比发现,耦合蒸散发时间尺度转换模型后的模拟精度与前者大体相当,部分指标略优于前者.蒸散发时间尺度转换模型解集产生的日蒸散发量序列能够反映日蒸发量的时间变异特点,更能满足区域日降雨径流过程模拟的需要,可为解决资料匮乏区域水文模拟提供一个新途径.

基于多时间尺度韵律特征分析的语音转换研究

为了提高转换语音的可懂度与自然度,文中在语音信号的特征抽取方面,注重对语音信号韵律特性的研究,提出了一种多时间尺度的韵律特性抽取方法及其参数化表示,基于逐级细化的策略实现语音信号在多时间尺度下的韵律特征分析与提取,实现对韵律特性从整体到局部细致完整地刻画,克服了韵律信息表述的模糊性和复杂性。实验结果表明,文中提出的语音转换系统在四种测试类型中性能良好,与现有的高斯混合模型相比,ABX测试结果提高了10.88%,同时MOS得分平均提高了18.59%。

基于低尺度词袋模型的图像快速分类方法

提出一种新的框架用于改进传统词袋模型效率较低的问题。该方法建立在通过小波变换获取的低尺度图像表示上,利用在低尺度图像上提取单尺度的SIFT特征,建立低尺度视觉词典。由于大幅度减少了图像初始特征维数,该方法可以快速建立视觉词典,并且有效地降低后续图像分类所花费的时间。通过对Caltech101数据集全部8 677张图像的分类测试显示,该方法可以在保证分类性能的同时,有效地提升基于传统词袋模型的图像分类效率。实验结果表明,该方法可以全面提升金字塔匹配的词袋模型分类性能和分类效率,普遍用于传统词袋模型及其衍生方法。