基于多源数据的GDP空间化建模及分析——以陕西省为例

以土地利用数据、夜间灯光数据、DEM数据为基础,分别以2000年、2005年、2010年、2015年为研究时间节点,采用相关分析和回归建模对陕西省GDP空间化特征进行研究。结果表明:①土地利用数据与第一产业,夜间灯光数据与第二、三产业之间具有强关联性。②通过土地利用数据、夜间灯光数据构建的GDP预测模型,相对平均误差维持在5%,模拟精度高。③陕西省经济发展水平与海拔之间具有显著的关联性,海拔越低,经济发展相对越好;反之,经济发展水平越差。

改进HarDNet-MSEG的遥感影像水体信息提取方法

准确有效地提取水体信息,对于水资源监测、管理和应用等方面具有重要意义。由于水体形状、大小和分布的多样性以及场景的复杂性,如何高效准确地从遥感影像中提取出水体仍具有挑战性。传统的方法虽然可以从遥感图像中提取水体,但由于异物同谱其提取精度往往难以满足实际应用要求。因此,迫切需要先进的高性能技术来提高水体提取的效率和准确性。将深度学习与遥感技术相结合可以充分发挥深度学习的优势,有效帮助准确地提取水体信息。目前以深度学习的方法提取水体信息面临的挑战仍是多尺度特征融合、耗时长和参数多。HarDNet-MSEG(Harmonic DenseNet-MSEG)模型拥有较高的分割精度和较快的推理速度,为进一步充分利用来自通道和空间位置层面的相关信息以及提高模型的分割精度,本文以HarDNet-MSEG为网络框架,设计了一种名为HAM(Hybrid Attention Mechanism)的注意力机制,将其嵌入到HarDNet-MSEG网络中以探究其在网络中的最佳位置,在相同的实验环境下与其他注意力机制、经典网络算法以及传统的方法进行一系列的对比实验,并测试该模型在其他数据集上的通用性。结果表明,HAM模块在HarDNet-MSEG网络的较浅层处表现最出色。与其他注意力机制相比,HAM模块取得了更高的性能,MIoU、FWIoU和PA分别达到了94.0687%、97.7374%和99.3205%。与DeepLabV3+、U-Net和PSPNet等经典模型相比,HarDNet-MSEG-HAM1模型不仅有最好的MIoU,参数量、计算量和训练时间各方面都表现出卓越的性能。与传统方法相比,HarDNet-MSEG-HAM1模型具有显著的优势,同时该模型在其他数据集上也表现出了良好的性能。最后,成功提取了青藏高原内流流域的2013、2016、2019和2022年4期湖泊,并对其面积变化进行了分析。一系列的实验数据表明,该模型在水体提取任务中的优越性与鲁棒性。本论文预期可以为从复杂场景的遥感影像中提取水体信息提供方法和相关数据支持。

基于MODIS时序数据的秦巴山区生态环境质量动态监测及驱动力分析

生态环境质量评价是开展秦巴山区生态环境保护和生态文明建设的重要基础。现有研究多利用统计数据或者单一指标探讨秦巴山区生态环境状况,但难以揭示研究区内部生态系统的复杂性和整体性。本文选取2002—2020年的MODIS系列遥感数据,借助主成分分析法提取遥感生态指数并探究秦巴山区生态环境质量的时空分异特征,综合地理探测器和相关性分析方法对影响该区域生态环境质量的驱动力进行量化分析。结果表明:(1)绿度、热度、湿度以及干度的第一主成分贡献率均高于50%,说明基于第一主成分提取的遥感生态指数能够较好地表征秦巴山区的生态环境状况。(2)2002—2020秦巴山区的生态环境质量总体呈现波动上升的趋势,地域差异明显,呈“中间高四周低”的空间特征;区域内生态环境质量存在轻微退化和轻微改善并存现象,其中轻微退化主要分布在东部和中部地形较平坦地区,轻微改善主要集中在大巴山和龙门山地区。(3)生态环境质量随高程和坡度变化均呈现先变好再变差的趋势,且阶段性变化特征显著,与气温、降水具有显著的相关性;人为因子对生态环境质量的影响主要表现在退耕区的生态环境质量明显高于未退耕区和全区整体水平,说明生态恢复工程有利于改善区域生态状况。本研究可为山区生态环境质量的评估和改善提供实践参考和理论支撑。

黄土高原人类活动与生物多样性的演变及关联性

为了科学地分析黄土高原人类活动与生物多样性的关系,对黄土高原生物多样性保护与生态环境质量改善提供科学依据。基于2000年、2010年、2018年土地利用遥感数据,借助人类活动强度模型测度研究区人类活动强度的时空分异特征,并结合多源遥感数据采用生境质量、物种多样性以及景观格局指数构建综合生物多样性指数,综合运用相关性分析和双变量空间自相关模型,探究了黄土高原人类活动与生物多样性的空间关系。结果表明:(1)2000—2018年,黄土高原人类活动强度整体呈减弱趋势,空间上以太原—西安轴线为界,轴线以西的区域人类活动强度偏低,以东的区域人类活动强度偏高;(2)2000—2018年黄土高原地区的综合生物多样性指数基本保持稳定,无剧烈变化;生物多样性具有明显空间异质性,呈现出西北高、东部低的空间格局;(3)2000—2018年,黄土高原人类活动与生物多样性在空间上呈现显著负相关,二者之间有着显著的空间集聚效应,说明人类活动对黄土高原地区的生物多样性产生较大的负面影响。综上,整个黄土高原生物多样性基本保持稳定,但受人类活动强度影响仍然较大。