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    地球信息综合分析
  • 地球信息综合分析
    张戈丽, 王立本, 欧阳华, 徐兴良, 丁世刚, 杨兆平
    2010, 12(5): 593-601.
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    本文以济南市泉水补给区为研究对象,利用GIS空间分析方法,在其景观变化分析的基础上,参照中国陆地生态系统的生态服务价值系数,估算了泉水补给区生态服务功能价值变化,重点分析景观变化对研究区生态服务功能的影响,进而为区域可持续发展和城市建设提供理论支持。结果表明:(1)20世纪90年代以来,泉水补给区耕地和草地景观面积呈减少趋势,林地、园地和建设用地景观面积大幅增加,其中,以林地面积增加最大;从景观类型转化看,耕地与其他景观类型相互转化较为密切,特别是与建设用地和园地之间的转化;林地面积的增加主要来源于草地和耕地;(2)泉水补给区生态服务功能价值主要由林地和耕地景观生态服务价值构成,其变化对该研究区生态服务价值变化起决定作用;从生态服务价值构成类型来看,该地区土壤形成与保护服务功能单项价值所占比重最大,约占总服务功能价值的20%;(3)90年代以来,该地区总生态服务价值呈增加趋势;从单项服务价值变化来看,水源涵养、废物处理和食物生产服务功能价值则呈现出减小趋势,其中,以水源涵养减幅最大,为4.01%,主要是由该区建设用地增加,地面硬化面积增多而引起的。研究认为,济南市南部山区作为重要的泉水补给区,其生态服务功能尤为重要,特别是水源涵养功能,因此,研究区水源涵养服务功能价值的降低应在今后南部山区开发过程中得到足够的重视与保护,逐步增加泉水补给区的整体生态效益。
  • 地球信息综合分析
    巫建伟, 陈崇成, 唐丽玉
    2010, 12(5): 602-612.
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    土壤适宜性评价过程是涉及多学科多领域,需要借助于多方面经验知识的问题。近年来,在智能信息处理、知识管理工程领域出现的本体是知识表示、共享和重用的崭新方法。本文将本体知识库系统构建应用到土壤适宜性评价领域中,首先,采用基于本体的知识表示方式,着眼于土壤资源对用地适宜性的影响,分析相关的领域知识,构建土壤适宜性评价领域本体知识库。在完整分析系统设计思路及系统结构基础上,结合本体知识库与规则推理技术实现系统的知识推理,完成系统构建。最后,文章给出一个本系统的土壤环境质量评价及适宜性分析的推理实例,并分析推理结果,以此验证系统可行性和实用性。
  • 地球信息综合分析
    张金区, 诸云强, 王卷乐, 宋佳, 孙九林
    2010, 12(5): 613-619.
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    科学数据共享的推进,给科研人员带来了前所未有的科研契机,但是依然没有摆脱"搜集数据-下载数据-整理分析数据"的科研流程,这种传统的科研流程已经严重阻碍了科研效率的产出,科研人员对信息和知识的需求已经远远大于对数据本身的需求,而要实现对信息和知识的挖掘,多源数据的实时整合与在线可视化分析是其关键。本文选择社会经济研究主题,以中国社会经济统计数据、国家基础地理行政区划矢量数据为例,并结合ESRI和Google的全球地图与影像服务,采用在线虚拟整合的方法,探讨了面向服务的地学多源数据集成方案及其可视化分析,以期达到快速的知识发现与信息获取。研究结果表明:面向服务的技术架构虽然已经成熟,相对于传统的数据共享和应用系统在数据接口开放性、集成性和应用扩展性等方面具有明显的优势,能够切实解决多源异构数据的整合问题,但是技术的成熟并不等于应用的成熟,广泛而成熟的应用不但需要技术的支撑,更需要友好和智能的操作界面,这方面还需要较长的时间去探索。从本文的应用实例来看,在面向服务技术的深入应用过程中,还存在着不同来源数据单位不统一、操作流程复杂、服务规范不统一等问题。同时,在不同类型服务的标准化、操作智能化和多源服务的功能应用模块化等方面还需要大量的实践,才能进一步推进地学信息化科研环境的建设,以全方位为科研人员服务。
  • 地球信息综合分析
    程传周, 杨小唤, 李月娇, 纪银晓
    2010, 12(5): 620-627.
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    我国人多地少,粮食安全问题一直是国家关注的头等大事。而耕地资源与粮食生产能力是保障粮食安全的基础,因此,研究中国耕地变化对区域生产潜力产量的影响具有重大的现实意义,可以为国家相关决策提供科学依据。本研究基于2005-2008年最新的气象观测数据和卫星反演数据,并结合2005、2008年耕地数据及其变化数据,从耕地资源的数量变化与质量特征两方面,研究2005-2008年耕地变化对我国全境内光温生产潜力的影响。研究结果显示:在耕地的变化过程中,光温生产潜力增加区与减少区产量变化不对等:增加区增加785.14万t,减少区减少2543.61万t,净减少1758.47万t;增加区与减少区光温生产潜力单产不对等:增加区平均光温生产潜力单产为11.89t/hm2,减少区平均光温生产潜力单产为20.99t/hm2,后者约为前者的2倍;增加区与减少区空间分布不同:增加区主要分布在新疆、黑龙江、内蒙古、宁夏、青海等西北、东北地区,生态用地开垦是其增加的主要原因,占77.25%,减少区主要分布在江苏、安徽、山东、广东等黄淮海平原、长江三角洲、珠江三角洲地区,建设用地占用耕地是其减少的主要原因,占69.20%。
  • 地球信息综合分析
    郑文武, 田亚平, 邹君, 邓运员, 刘晓燕, 邓美容
    2010, 12(5): 628-633.
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    人类活动强度是地理学、生态学和自然资源学等多学科研究中的重要参数,定量化和空间化是当前人类活动强度研究的重点和难点。本文针对现有的人类活动强度定量化和空间化方法的不足,提出了一种以统计学和空间分析方法的空间模拟方法,对典型的南方丘陵区衡阳盆地人类活动强度的空间分布进行了定量研究。结果表明:衡阳盆地工业活动高强度区呈现一极一带分布,衡阳市市区为极强区,祁东县、常宁市和耒阳市形成了一条南北走向的较强带,工业活动低强度区呈以衡阳市市区为中心的环状分布;农业活动强度分布呈西北向东南逐渐减弱的趋势;交通活动整体分布较为均匀,高值区主要分布在国道和省道沿线;总的人类活动强度整体表现不强,但区域差异明显,衡阳市市区及其周边区域人类活动强度最大,低强度区位于衡东县内。根据研究结果,应采取发展北部工业、加强市区对周边区域工业带动和控制西北部农业等调控策略。
  • 模型与算法研究
  • 模型与算法研究
    沈敬伟, 吴明光, 闾国年, 温永宁, 张红平
    2010, 12(5): 634-640.
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    对地上实体、地形表面和地下实体的集成建模是国内外研究的热点。本文以单纯复形理论,提出了一种以约束Delaunay三角网为纽带,用边界表示模型-不规则三角网-四面体格网的集成空间数据模型,对地上实体、地表和地下空间对象进行无缝集成。用边界表示模型表达地面上复杂的对象,用不规则三角网表达地形,用四面体格网表示地质体对象。对传统的逐点插入法构建约束Delaunay三角网算法进行改进,生成约束Delaunay三角网,对地上实体和地表进行集成。其对不同的地层数据分别进行Delaunay三角剖分,构成四面体剖分的上下边界,构建上、下地层之间的侧边界,形成空腔,进而对空腔进行四面体剖分,形成分层表达的地质体对象。同时设计了一个原型系统,对算法进行验证,展示了其实验结果。
  • 模型与算法研究
    张靖, 李乐林, 江万寿
    2010, 12(5): 641-648.
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    近年来,基于LIDAR点云数据的建筑物重建模型一直是研究的热点。目前,出现的许多算法对简单建筑物,如平顶房屋、人字行屋顶及其他规则房屋的重建取得了不错的效果,但是,对于结构复杂的建筑物重建问题仍然有待解决。针对这一问题,本文提出了一种利用等高线簇分析从LIDAR数据中自动重建复杂建筑物模型的新算法。该算法是一种自底向上的数据驱动方法,以等高线所反映出的建筑物轮廓特征为基础,充分利用等高线封闭性和明确的拓扑关系,采用等高线形状分析的方法来实现建筑物的检测和模型识别与重建。算法实现分为4个步骤,首先,通过对LIDAR点云数据的DELAUNAY三角化跟踪提取等高线,然后利用等高线的长度,面积等形状参数来提取建筑物等高线,再通过拓扑分析,以及形状匹配的方法对等高线进行分簇,得到同一建筑物不同组成部分的等高线簇,最后,对各簇等高线进行模型参数优化并按拓扑关系进行重组得到完整的建筑物模型。通过对多层次、多曲面等复杂建筑物的重建实验证明了此方法的可行性。
  • 模型与算法研究
    程林, 王美玲, 张毅
    2010, 12(5): 649-654.
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    为提高传统Dijkstra算法的搜索效率,满足车载导航中路径规划实时性的要求,本文利用SuperMapGIS平台的网络编辑功能,设计了一种基于SuperMap的改进Dijkstra算法。首先,结合道路网络的空间分布特性,在SuperMap中构建了道路网络;其次,设计算法,根据起止节点合理限制算法的搜索区域,并以经典Dijkstra为理论基础实现最短路径的求解;最后,结合需要设计了约束条件下的路径规划算法。在城市道路网络中的应用实例验证了算法的有效性。
  • 模型与算法研究
    邓敏, 徐震, 赵彬彬, 刘启亮, 徐枫
    2010, 12(5): 655-661.
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    地图概括是实现多比例尺地图生产和更新的一种重要理论方法。目前,国际国内制图学界对地图概括的研究主要集中在发展地图概括算法方面,在地图概括的质量评价方面的研究还很少。为此,本文以信息论为理论基础,以地图概括中空间目标几何信息的传递问题为研究对象,以相应空间目标几何信息的传递效率来度量地图概括中单个空间目标的概括质量。首先,建立了地图概括的空间信息传递模型,描述不同比例尺地图之间空间信息的传递过程。进而提出了地图概括过程中空间目标(即:线和面目标)几何信息的传递模型,并且对地图概括中空间目标几何信息的传递状况进行了评估,给出了具体的计算和实现方法。最后,通过实验初步验证了地图概括中空间目标几何信息传递模型的可行性。
  • 模型与算法研究
    李永超, 杨元飞, 李奕, 李小娟, 宫辉力
    2010, 12(5): 662-667.
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    随着北京社会经济的快速发展、人口的快速增长以及人民生活水平的不断提高,人民群众对于优质教育教学资源的需求越来越强烈,而教育的公平性和均衡发展也受到了人民群众和政府越来越多的关注。基础教育的均衡发展更多的需要依靠教育主管部门的政策支持,而政策的制定又需要根据教育均衡发展的实际情况有针对性的制定,那么首先就要对首都基础教育的均衡情况进行分析。本文基于GIS技术和统计学方法,采用差异系数法,选取相关指标,建立首都基础教育均衡性评价模型,利用ArcEngine组件和.Net技术集成开发并实现模型,对首都基础教育均衡性、资源配置均衡性、教育质量均衡性做出评价,为教育决策部门提供决策支持。
  • 模型与算法研究
    滕聪, 曹文
    2010, 12(5): 668-673.
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    近年来,我国的旅游业蓬勃发展,积累了大量的数据,有效地分析和理解这些数据,可以更好地服务于旅游业,并促进其健康科学地发展。鉴于此,引入几个算法对旅游点及旅游线路进行科学定制与设计,提出了利用极大团对旅游点进行筛选组合的新算法,同时对建立国内旅游查询系统的可行性及系统背后的算法进行了分析。实验结果表明,所提出的算法适合大规模问题,可对旅游及科研部门制定宏观策略提供参考,同时建立国内旅游查询系统也是可行的,即自驾游者可随时上网或用手机查询国内的最佳旅游景点组合、旅游线路及驾车路线,也可查询国内任意两点间的最短行车路线和任一座城市的任两点间的最优公交乘车路线,这将大大方便人们的生活。
  • 地理信息系统设计与应用分析
  • 地理信息系统设计与应用分析
    赵彦庆, 陈荣国, 袁琳
    2010, 12(5): 674-679.
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    空间数据具有空间位置、非结构化、空间关系,以及海量数据等特征。因此,对空间数据的存取性能,成为评价地理空间数据库极其重要的指标之一。BeyonDB是在国家"863"项目支持下研发的具有自主知识产权的地理空间数据库系统。目前,国内还没有支持地理空间数据库性能对比测试的工具软件,因此,为客观衡量BeyonDB的性能指标,有必要研发一种地理空间数据库性能对比测试的软件。本文分析了地理空间数据库性能对比测试软件的功能目标,采用面向对象的设计思想及方法,合理使用软件设计模式,进行了软件的总体框架与主控、功能命令、空间数据访问,以及测试结果输出等关键类的详细设计。介绍了实现该软件功能的方法、开发工具,以及主界面、文档输出界面等。最后,对软件的设计研发工作予以总结,提出今后的研究重点。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    何亚文, 苏奋振, 杜云艳, 肖如林
    2010, 12(5): 680-686.
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    本文针对海洋信息的分布性、信息类型及格式的多样性、数据的海量性,以及数据处理的计算量大等特性,对地理信息系统、网格技术、Web服务技术,以及远程可视化技术等进行了综合研究。首先,探讨了海洋信息网格服务平台构建的关键技术,包括海洋信息网格技术、网格环境下海洋信息的集成方法,以及远程可视化技术,并提出了海洋信息网格服务平台的系统架构;其次,选定南海海域为实验区,以Argo数据、海温和海流数据为实验数据,实现了海洋信息网格服务平台原型系统。该平台可以集成异构、分布式环境中的数据服务和应用服务,为用户提供透明的、"一站式"的海洋环境信息Web应用。该系统为海洋用户充分利用各种海洋环境信息,提高海洋工作的效率,减少重复性投资、充分合理利用现有设备和资源提供了借鉴。同时实验表明,本文所提出的技术路线是可行和正确的。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    莫洪源, 王英杰, 罗斌, 余卓渊
    2010, 12(5): 687-694,699.
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    国土规划的信息化能有效促进对国土资源开发、利用、整治和保护等的综合性战略部署,是国土管理的发展趋势及必要手段。本文针对省级国土规划的特点,将GIS技术和网络技术相结合,提出建立适用于不同用户群体的省级国土规划管理信息系统。其中,基于网络(B/S结构)的国土数据上报系统和基于桌面(C/S结构)的国土规划空间分析系统可以有效地集成国土信息,实现国土规划基础地理信息建设和更新,并形成省、地/市、县/市三级结构的国土信息监测网络体系,为省级国土规划实施和相关部门管理与综合决策分析提供技术支撑。本文以广东省国土规划管理信息系统为例,从系统设计原则、框架设计与系统功能模块设计等,阐述了如何将GIS技术和网络技术相结合来构建国土规划管理信息系统。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    李春艳, 杨存建, 周其林, 补志强, 王琴
    2010, 12(5): 695-699.
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    森林资源是极其重要的自然资源。利用3S(GIS、RS、GPS)技术、数据库技术,以及网络技术建立森林防火信息系统对减少森林火灾损失具有重要意义。本文以四川省遂宁市为例,对该市森林防火信息系统的结构和功能、系统的数据库进行了设计、建设。该系统数据库的数据主要有1:1万地形图,1:1万森林资源二类调查数据,气象站点数据,扑火力量分布数据,了望站点分布数据,扑火物资储备数据,林业管理机构分布数据,以村或乡镇为单位的人口、经济统计数据及遥感影像数据库。该系统的主要功能包括数据的处理和管理,森林火险等级评价,森林火灾监测,林火趋势模拟和预测,最佳扑火路径分析,防火扑火预案制定,防火扑火决策,灾害损失评估,灾后重建辅助决策,相关图、表和报告制作等功能。在系统的搭建过程中,采用MicrosoftVisualStudio2005作为开发平台,利用Ar-cEngine组件对象模型进行软件系统的开发,采用SQLServer2005数据库管理系统和ArcSDE9.2空间数据库引擎来实现该系统的数据管理。该系统的建立对该市森林防火和森林资源管理等均具有重要意义。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    晋蓓, 刘学军, 甄艳, 李灏书
    2010, 12(5): 700-706.
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    坡长是水土保持、土壤侵蚀和环境评价等研究中的基本因子。在GIS环境下,坡长的提取是基于格网DEM进行的,其结果受到DEM精度、DEM结构、流向提取算法和栅格距离计算方式的影响。在确定分辨率和精度的DEM下,坡长计算误差主要来自流向提取算法和栅格距离计算方式。本文对这两种DEM坡长计算误差源进行了详细的分析,指出集成到ArcGIS软件中的坡长计算模型D8存在较大缺陷,尽管栅格距离计算方式对坡长影响最大误差为8.9%,并可通过统计方式实现整体坡长的修正,但D8算法的单流向特性使得水流方向变得确定和不连续,进而导致坡面单元坡长产生较大误差,因此,利用D8算法进行数值模拟计算需要考虑其精度问题。同时应提高坡长计算的准确性,需要发展更为完善的流向计算方法和坡长计算模型。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    徐敏, 曹春香, 程锦泉, 吴永胜, 谢旭, 李小文
    2010, 12(5): 707-712.
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    2009年肆虐全球的甲流感疫情是由一种突变的猪流感病毒引发的流感,故又被称为猪流感。自2009年5月11日发现首例甲流感病例传入我国以来,在短短几个月的时间里,疫情迅速蔓延并呈现全国大爆发的态势。深圳因地理位置特殊,流动人口众多,一直是我国流行病的高发地区。本文以深圳市为例,对2009年5月26日至2009年11月15日间通过传染病疫情信息网络直报系统所上报的甲型H1N1流感确诊病例,分别依据患者的性别、年龄、职业等属性进行了统计,同时以日发病数为基本单位对这期间的甲流感疫情进行了时序与特征分析;并将病例数据输入地理信息系统进行地理空间定位,选取病例患者的家庭住址作为地理空间定位的基本单元,利用回顾性时空重排扫描统计量的方法对这期间深圳市的甲流感疫情进行时空聚集性分析。结果显示,深圳市的甲流感疫情的时空聚集性重点表现在9月份上旬与香港接壤的南部地区,对深圳市疫情的防控要重点布置在与香港往来的几个通关口岸处。
  • 地理信息系统设计与应用分析
    陆娟, 汤国安, 蒋平, 吴伟
    2010, 12(5): 713-717.
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    地理信息采集是各类业务GIS的基础工作,公安业务地理信息采集常常采用人工地图标注模式进行。公安业务地理信息分为独立业务地理信息和带关联信息的业务地理信息,通过分析带关联信息的业务地理信息的特点,提出主图层、子图层等概念。人工地图采集方式分为:常规独立采集方式和关联采集方式。常规的独立采集方式缺乏关联性,容易重复采集,而关联采集方式既可以保证同一空间位置的多类信息在坐标描述上的绝对一致性,以及其属性之间的传承关系,又可以实现多类信息之间的精确指定关联采集。最后,进行了业务地理信息关联采集方式的流程研究、数据模型研究与功能实现。结果表明,通过这种关联采集方式,极大地减轻了公安行业人工地图采集的工作量,并能使公安业务地理信息之间的关联性清晰化、精确化,满足了公安业务中大量存在的地理信息采集、管理需求。
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    林珲, 陈富龙, 江利明, 赵卿, 程世来
    2010, 12(5): 718-725.
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    大型人工线状地物是人类改造自然的产物,同人类生活息息相关。本文从大型人工线状地物定义出发,阐述了其形变现象、成因及衍生灾害;并利用多基线差分雷达干涉测量技术(DifferentialSyntheticApertureRadarInterferometry,DInSAR)实施大型人工线状地物形变监测。通过多数据源实验(ENVISATASAR,广州;PALSAR,香港大屿山;TerraSAR-X,深圳),分析了当前高级DInSAR方法,包括永久散射体和相干目标法在监测大型人工线状地物形变上的能力。实验结果表明,采用了不同的影像干涉对组合策略,永久散射体法适合大数据量SAR影像处理,而相干目标法适合小数据量SAR影像分析。微波穿透性和垂直临界基线随波长增加而增加。因此,在波段选择上,低相干区宜选用长波SAR数据(比如ALOSPALSAR)以获取稳健反演结果;而高相干区宜选用短波TerraSAR-X或者ENVISATASAR数据,以获取高精度地表形变场。结合线状地物几何和物理特性,分别从先验基础GIS/GPS数据、SAR数据源选择、PS点提取和模型改进四方面进行分析和探讨,认为面向线状地物形变监测多基线DInSAR模型的研发是亟待解决的问题。
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    曲培青, 施润和, 刘剋, 张慧芳, 高炜
    2010, 12(5): 726-732.
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    城市热岛是城市环境和全球变化研究的重要组成部分,利用气象观测资料研究城市热岛的影响一般采用城市和乡村气象站的同步实测气温,并计算其平均气温差,因此,城乡气象站点划分的准确性,将直接影响城市热岛研究的科学性。鉴于以行政单元统计人口为依据的划分方式未考虑人口在行政单元内的实际空间分布,本文以安徽省为例,利用从遥感影像上提取的土地利用信息,采用BP人工神经网络方法,建立站点缓冲区内土地利用类型比例的城乡站点划分模型,并利用空间化后的人口格网数据对该模型的精度进行了验证。结果表明,该模型有效地建立了气象站点周边缓冲区内的土地利用类型比例与城乡站点类型之间的定量关系,避免直接采用行政单元统计人口数据的不足,客观地模拟了缓冲区内土地利用对气象站点的综合作用,科学地划分出城市和乡村气象站点,为城市热岛研究提供科学、可靠的数据保障,并可用于大区域研究。另外,本文利用划分出的乡村站点建立背景温度场,得出2000年安徽省各城市站点平均热岛强度为0.4℃。
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    刘峰, 朱阿兴, 裴韬, 秦承志, 李宝林
    2010, 12(5): 733-740.
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    在土壤信息推测研究中,遥感技术通常被作为辅助手段,用来提供地形和植被数据,并利用它们与土壤之间的关系推导土壤空间信息。然而,在平原等地形平缓的农业区,易于观测的地形和植被等环境因素,通常与土壤的协同程度较低,不能有效用于推测土壤质地等属性的空间变化。对于这类地区,如何寻找新的易于获取的变量,以准确地揭示土壤属性的空间变化,是需要解决的问题。本文提出了利用高时间分辨率遥感捕捉这类地区土壤质地空间变化的方法。采用光谱-时间响应线对多时相的光谱数据进行组织表达,使用光谱信息散度定量刻画不同光谱-时间响应线之间的差异。结果显示,在相同的地形和植被条件下,土壤质地相同的区域,其地表动态反馈模式明显相似;土壤质地不同的区域,其反馈模式也明显不同;土壤质地越相似,反馈模式也呈相似趋势。这表明,高时间分辨率遥感获取的地表动态反馈能够有效地指示土壤质地的空间差异。本文的工作表明了高时间分辨率遥感在土壤空间变化识别方面的应用潜力。