地球信息科学学报

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基于粗糙集的地学空间关系规则抽取和应用——以珠江三角洲土地利用为例

曹峰, 杜云艳, 葛咏, 李德玉, 温伟

2009, 11(2): 139-144.

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空间关系反映了地理现象与其环境间的复杂的关联关系,对于地学问题的求解有着重要的作用。因此,有效地抽取地学现象内蕴的主要空间关系规则,将有利于提高地学问题求解的精度和效率。本文探讨了基于粗糙集的地学空间关系表达以及空间关系规则抽取流程。并以珠江三角洲2000年土地利用为例,抽取2000年深圳、香港城镇用地和农村居民点内蕴的空间关系规则。

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等间距法和均值标准差法界定城市热岛的对比研究

陈松林, 王天星

2009, 11(2): 145-150.

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利用ASTER数据反演地表温度,采用等间距法和均值-标准差法,将研究区温度场分别划分为4级、5级、6级,并根据热岛区的界定进一步将4级、6级细分为4级(a)、4级(b)、6级(a)和6级(b)。在此基础上,对两种方法从城市热岛数量结构差异、热岛空间分布及细节表达等方面进行了系统对比分析。结果表明:两种方法所界定热岛的面积百分比随着分级数不同均出现跳跃现象,趋势基本一致。但就热岛强度而言,均值-标准差法对分级数的敏感性较等间距法小,在热岛的空间分布和温度变异的细节表现力等方面,均值-标准差法也优于等间距分级法。因此,综合来看,均值-标准差法是城市热岛界定的较适合方法。均值-标准差法以地表温度相对于平均温度的变异程度为依据进行热场划分,在多时相城市热岛演变、对比等研究中,一定程度上可以避开时相的差异。

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一种基于路网等级启发式策略的路径搜索算法

高松, 陆锋

2009, 11(2): 151-156.

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本文提出了一种基于路网等级启发式策略的路径搜索算法。通过引入考虑路网等级因素的代价评估函数,有目的地引导搜索过程考虑路网道路等级特征,限制路径搜索规模,在精度可控的前提下,大幅度提高时间最短路径算法的效率,并使得搜索路径结果更符合心理认知过程。其与经典的层次空间推理算法相比,本文提出的算法实现过程简单,效率和精度相似。理论分析和实验过程验证了本文所提出算法的有效性。

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一种公交换乘优化算法设计

樊晓春, 张雪英, 刘学军, 申琪君, 樊晓明

2009, 11(2): 157-162.

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目前,在智能交通系统应用中,公交查询亟待解决其算法效率和换乘两大问题。对此,本文首先在分析乘客出行因素和公交网络特性的基础上,提出了关键站点的公交网络通达矩阵,分析了直达矩阵的计算原理;其次,阐述了城市道路网络最短路径算法,引入直达矩阵和公交网络通达矩阵,设计了一种公交换乘优化算法。该算法的基本原理:利用公交网络通达矩阵来确定哪些临时标记节点是潜在的永久标记结点,并始终优先考虑直达节点作为最短路径上的节点,从而实现对经典最短路径算法——Dijkstra算法的改进;最后,通过一个案例对该算法进行验证。实验表明,该算法不仅能够获得优于Dijkstra算法的性能,而且换乘次数更加合理。该算法能够适用于一般公交网络,对于换乘代价较高的公交网络更有优势。

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基于非线性动力学模型的旅游生态容量分析

吕龙, 黄震方, 吴江

2009, 11(2): 163-168.

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近年来,大量增加的游客给景区的旅游生态容量带来了较大的压力,矛盾日渐突出。为了实现景区的环境保护与可持续发展,研究游客活动量与景区旅游生态容量之间的关系是十分必要的。本文从非线性动力学观点出发,构建二者非线性动力学模型,并进行平衡态分析。研究结果表明:(1)系统要达到可持续发展,必须建立在景区环境的自我更新能力及人工恢复程度之和大于外界污染水平,且游客的增长率必须保持在较低水平的基础上;(2)景区旅游生态容量的承载力是有限的,所能容纳的游客也是有限的,超过一定的限度就会引起生态系统失衡。采取严格控制游客量,加强对景区内外环境的保护和改善、提升游客素养等措施,对于系统的协调发展至关重要。

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地图的定性和定量分析

王劲峰

2009, 11(2): 169-175.

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空间数据可以通过意念制图、图形分析、图谱分析、空间统计等处理发现挖掘得到新的信息。意念地图(mental map)通过空间变换将真实地理对象在欧几里德空间上的分布绘制成人们意念感知中的地图。图形分析(geometric analysis)是基于空间数据的几何形状度量或几何操作进行推断的方法,常用的有缓冲区(buffer)、叠加(overlay)、邻近度(proximity)等操作,几何重心、几何形状等度量、两图案比对等算法等。图谱(summarymapping)系通过非数据分析的办法,对大量图案的观察、归纳和物理机制推断,将杂乱的信息去粗取精、去伪存真、高度抽象和浓缩,得到抽象和简化,但反映地学过程本质的地图。

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属性数据空间化误差评价指标体系研究

廖顺宝, 张赛

2009, 11(2): 176-182.

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属性数据空间化作为地学数据处理和地学数据产品加工的一种重要手段,已经成为GIS领域的研究热点之一。属性数据空间化与其他数据处理手段和方法一样,也必然会产生误差。分析、评价空间化过程产生的误差,探讨减少误差的技术方法,对于提高数据产品的质量、更好地满足用户需要具有重要意义。完整的属性数据空间化误差的评价指标包括数据源、空间化模型和数据产品等三个方面。数据源误差评价指标,包括数据点密度、等值线密度、多边形斑块密度和数据源均匀度指数;空间化模型误差评价指标包括:相关系数、模型显著性(相关系数检验、F检验、t检验)和模型的估计误差;数据产品的误差评价指标包括平均误差、最大误差、误差的数值分布和误差的空间分布。

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基于受限自然语言的GIS命令解析方法

明小娜, 龙毅, 钱程扬, 张翎

2009, 11(2): 183-188.

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自然语言使用自由、灵活,并且不受环境和地点的约束,是一种流畅、快捷的信息交流方式。在地理信息系统中合理地运用自然语言,实现用户与系统之间的人机交互,将有助于GIS的智能化发展。自然语言以文字的形式发送GIS命令,其中负载了大量空间数据信息和GIS的基本操作指令。因此,基于受限自然语言的GIS命令解析,旨在从输入的语句中抽取与GIS操作有关的信息。本文根据规则匹配的思想,按地图浏览、数据读写、数据采集、信息查询、空间分析功能和词语搭配关系对词汇进行分类标记,并且通过语句切分、语句规范化、规则匹配及函数映射四个处理过程,对以受限自然语言为输入形式的GIS命令进行解析。经实例分析表明,规则匹配方法可以较好地消除自然语言中非结构化空间信息与GIS中结构化空间信息之间的语义障碍,有助于自然语言在GIS中的深入应用。

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中国流域的SRTM30数据提取与计算

游松财, 孙朝阳

2009, 11(2): 189-195.

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本研究基于SRTM30数字高程模型数据,在运用D8算法计算流向的基础上,采用两种不同的方案分别提取中国的数字流域。一种是以中国国界为流出边界提取的详细的中国流域图,另外一种是将与中国接壤的周边地区包括在内提取出中国及邻近地区的流域分布图。结果表明,将与中国接壤的周边地区包含在提取范围内,得出的流域分布更能反映真实情况,对于国际间流域分布研究有着很重要的参考意义。而以中国国界提取出来的数字流域,虽然为国内相关研究广泛应用,但这种方法割裂了流域在地理上的天然联系。经过计算,采取第二种方法提取的中国范围内面积大于50 000km²的独立流域一共有23个,占总的流域面积的82.09%,与传统的中国流域划分不同的是,内陆河流域是中国第一大流域,由于处于干旱少雨的地区,该流域为人们所忽视,紧随其后的是长江、黄河、松花江、嫩江等主要流域。面积的估算理论误差在0.25%到1.73%之间。SRTM30数据质量高,1km的分辨率很适合像中国地区这样大范围的流域提取。并且可以采用更高分辨率的数据,继续进行水系的提取及其分级,从而提取出更精细的流域边界和水系分布。

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基于Multipatch模型的冰凌三维可视化分析

肖如林, 苏奋振, 万庆, 杜云艳, 刘业森, 刘媛媛

2009, 11(2): 196-201.

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冰凌作为一种复杂的自然景观与自然灾害,其可视化模拟是冰凌信息管理、监测和预警的重要手段,对防凌减灾工作意义重大。本文深入分析Multipatch数据模型的底层结构,探讨冰凌的三维表达技术途径,提出了复杂冰凌三维可视化的技术实现方法,即模拟冰面的自然形成机理,确定软件系统中冰面在河道中的范围,依据地形DEM数据插值确定冰面边界点高程,模拟冰凌的自然形成过程来切分冰面,采用随机方法生成凌锥和凌柱及其方位角等以体现无序性,以实际照片为纹理贴图以增加真实感,通过虚拟内存、纹理压缩和缓存技术完成三维场景中的冰凌叠加展示。最后,结合系统研究与开发,实现了冰凌三维模型的自动建立和可视化管理。

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江西省生态脆弱性现状GIS模型评价

樊哲文, 刘木生, 沈文清, 林联盛

2009, 11(2): 202-208.

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生态环境脆弱性评价研究,对生态环境建设与保护具有重大意义。本研究以江西省为例,依据生态脆弱性的内涵与成因,针对江西区域生态环境特征,构建了江西省生态脆弱性综合评价指标体系,采用空间主成分分析法,确定各指标的权重。在GIS支持下,采用综合指数评价法计算生态脆弱度综合指数。研究结果表明,2005年,该省生态环境以中度脆弱为主,占全省总面积的85.36%,低度脆弱面积占14.64%,整体上属中度脆弱区;脆弱度空间分异特征明显:五河上游山区大多属于强中度或中中度脆弱区,五河中下游丘陵地区大多属于弱中度脆弱区;而低度脆弱区主要分布在鄱阳湖平原区和吉泰盆地。研究结果揭示了江西的自然环境条件是导致生态脆弱性的基础,而人类不合理的活动加剧了其脆弱性。

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四川盆地油气勘探三维地理信息系统与应用

唐先明, 李媛媛, 曲寿利

2009, 11(2): 209-215.

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本文在三维可视化系统构建流程和数据组织管理模式分析的基础上,以ArcSDE作为空间数据引擎,利用Oracle 10g建立四川盆地油气勘探海量空间数据库,基于三维可视化软件平台Skyline TerraDeveloper设计、开发了全球三维模型的四川盆地油气勘探三维地理信息系统。同时集成基础地理数据、区域地质数据、油气勘探空间数据、多尺度遥感影像、勘探数据库,这不仅提供了强大的油气勘探基础数据管理、三维地形建模以及模型的可视化功能,还为专业技术人员提供了一个可视化的设计、分析平台。

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基于框架数据控制的全国土地覆盖遥感制图研究

张增祥, 汪潇, 王长耀, 左丽君, 温庆可, 董婷婷, 赵晓丽, 刘斌, 易玲

2009, 11(2): 216-224.

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土地覆盖研究是全球变化的一个重要内容。本文针对中国土地覆盖实际情况,从遥感制图角度和陆地生态系统观点出发,建立了一种基于陆地生态系统特点的土地覆盖遥感分类体系。充分利用目视解译的精确性和自动分类的快速性,在高精度目视解译数据提供的基本覆盖类型及其位置、边界的控制下,以250m分辨率的2005年MODIS植被指数产品为遥感分类信息源,获取主要类型的详细分类信息,并结合人机交互判读分析与相关资料等的综合运用,实现2005年全国土地覆盖遥感制图。对比实地调查结果的精度分析表明:土地覆盖制图的类型分类准确,基本上反映了各地区的土地覆盖特点和分布趋势,图斑格局与影像地理特征基本吻合,全国土地覆盖制图总体准确率为91%,各类型准确率也达89%以上。

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多时相影像的典型区农作物识别分类方法对比研究

彭光雄, 宫阿都, 崔伟宏, 明涛, 陈锋锐

2009, 11(2): 225-230.

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基于甘蔗和玉米的物候特征差异,对多时相影像典型分类方法处理的适宜性和准确性进行了比较研究。并以目视解译结果作为参考数据,利用全样本检验法,对自动分类的结果进行了精度检验。试验结果表明:面向对象法的分类精度最高,总体Kappa系数为0.655,是最适宜的方法;其次是BP神经网络法和光谱角制图法,总体Kappa系数分别为0.635和0.631;而最大似然法和分类后比较法则是不适宜采纳的分类方法,总体Kappa系数分别为0.601和0.577。上述分析可见,它们对遥感分类处理多时相影像识别算法的适用性选取有一定参考意义。

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九龙江流域生态环境质量遥感评价与分析

周小成, 汪小钦, 江洪, 吴波

2009, 11(2): 231-236.

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由图像TM、ASTER和“北京一号”等多时相遥感数据,建立了容纳土壤侵蚀、植被指数、土壤亮度指数、高程指数、坡度指数、降雨量指数、湿度指数和积温指数8个二级环境影响因子的指标体系和权系数,采用加权求和的方法进行运算,首次获取了1989~2003年约15年间三个时期九龙江流域生态环境质量等级及变化状况。结果表明:九龙江流域1989、1998、2003年三个时期生态环境质量总体较好。从1989年到1998年再到2003年两个阶段中,九龙江流域生态环境总体质量出现先下降再改善的特点。其变化主要表现在九龙江口周边地区,人类经济活动是影响九龙江流域生态环境质量演变的重要驱动力。

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2008年南方冰雪过程对生态环境影响的遥感监测——以湖南省资兴市为例

徐新良, 苏富岩, 庄大方, 江东

2009, 11(2): 237-243.

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2008年1月中下旬至2月上旬,我国南方地区出现了大范围、长时间的强降雪及冰冻灾害。这次冰冻雨雪灾害,不仅对广大人民群众的生活和社会经济运行造成了极大破坏,而且对当地生态环境也产生了深刻影响。本文以湖南省资兴市为例,运用遥感技术和地面野外调查相结合的方法,监测了本次冰雪过程对当地生态环境的影响。监测发现:本次冰雪过程对植被覆盖破坏显著,植被指数呈较大范围降低趋势,降低区域的总面积占资兴市土地总面积的54.12%;森林生态系统受损严重,除灌木林外302.2万亩森林全部受灾,其中,针叶林比阔叶林严重,幼龄林比成熟林严重,外来种比乡土树种严重,人工林比天然林严重;冰雪过程后土壤含水量增加、边坡失稳,地质灾害危险程度明显增高,工程建设区和林缘陡坡地带以滑坡(崩塌)为主的地质灾害频频发生。

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MODIS遥感数据提取赤潮信息方法与应用——以珠江口为例

张涛, 苏奋振, 杨晓梅, 孙晓宇

2009, 11(2): 244-249.

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近年来,中国沿海近岸二类水体中的赤潮频发,对海洋环境、社会经济和公众健康都造成较大危害,因此,针对近岸二类水体中较小范围赤潮的遥感监测分析有重要意义。本文的工作主要集中在:(1)分析典型赤潮海水、泥沙浑浊海水、赤潮泥沙混合海水,以及清洁海水的MODIS影像光谱特征;(2)分析叶绿素a法,温度法,荧光法和波段比值法,在近岸小范围赤潮识别应用中的优势和缺点;(3)提出监督分类的赤潮信息提取方法,其中典型赤潮样本的选取基于蓝绿波段反射率比值和MODIS 1,4,3波段。利用本方法,对珠江口海域2006年2月赤潮进行了提取,取得良好的效果。

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罗布泊“大耳朵”地区多源遥感影像数据库的设计与实现

颜安, 蒋平安, 武红旗, 马黎春

2009, 11(2): 250-255.

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目前,由空间数据引擎管理遥感影像数据的技术已经非常成熟,但在对多源遥感影像数据的合理组织和有效管理以及数据共享方面,还需要寻求更有效的方法。本文在分析不同遥感影像类型的基础上,结合罗布泊“大耳朵”地区研究的需要,设计实现了该区多源遥感影像数据库。讨论了逻辑上设计相同空间分辨率和不同空间分辨率的多源遥感影像数据存储的方法。即根据遥感影像数据的空间分辨率进行分类,并通过遥感影像元数据表建立多源遥感影像数据之间的逻辑关联来组织和管理影像数据的设计方法。该方法的成功运用,为多源遥感影像数据库的设计与建设提供了参考。

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关于遥感科学技术的一些思考

李树楷

2009, 11(2): 256-260.

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20世纪60、70年代,美国为实现全球战略目标(即应用需求),遥感技术相继应运而起。遥感发展至今己有约40多年的历史,相对于不少学科而言,其发展速度之快、应用之广是惊人的。由此带来的问题也很多,诸如:是学科还是应用技术;在科技领域、社会发展中的定位等。尤其是在“引进”遥感的国家中(如:中国),依然是认识领域中的重大问题。对中国而言,遥感是项“泊来”学科。

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