生态过程模型已成为探测陆地植被对气候变化响应的重要手段之一，最适温度作为模型模拟过程中的一个重要参数，其准确性对模型模拟结果有重要影响。本研究以2001-2010年MODIS-NDVI、2001-2010年气象台站温度数据，以及2000年土地覆盖数据，结合前人研究的成果，将最适温度定义为适宜植物生长温度上下限之间所有月均温度的均值，并从植被类型角度出发，探讨不同植物生长的最适温度，以期为生态过程模型的改进提供参数优化方案。研究表明，不同植被类型植被生长的最适温度存在较大差异。常绿针叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、落叶阔叶林、混交林、灌丛、草地、农田和建设用地的最适温度，依次为22.4℃、23.4℃、14.1℃、19.5℃、20.7℃、22.6℃、15.4℃、24.8℃和25.6℃。
属性数据空间化是利用矢量数据生成栅格数据产品的有效方法，它有助于不同来源、不同格式之间的数据的综合分析。空间化是一种必然有误差伴随的过程，为探讨空间化误差与数据源密度、空间化模型方法，以及空间化分辨率之间的关系，本文利用7种水平的气象站点密度、5种空间化模型方法和19种栅格分辨率分析多年平均气温数据空间化误差与这3类影响因子之间的关系。分析发现：（1）气象站点密度的降低导致多年平均气温数据的空间化误差增加；（2）在IDW、Kriging、Adjusted IDW、Regression和Anusplin 5种空间化模型方法中，Adjusted IDW、Regression、Anusplin比IDW、Kriging的精度高；（3）随着栅格分辨率的变粗，多年平均气温数据空间化误差增大；（4）在影响空间化精度的3类因子中，空间化模型方法对空间化精度的影响最大，栅格分辨率次之，气象站点密度的影响最小。通过多元回归分析，建立了多年平均气温数据空间化误差与这3类影响因子之间的定量模型，可为空间化技术方案的制定提供参考和依据。
全景可为观察者提供某一地点360度方位的景观浏览，已广泛用于街景建模、数字校园等。但这类全景影像目前还缺乏对场景中目标的量测分析，不具备可量测性。而已有的三维全景重构方法采用了常规的多方位影像序列，影像之间定位计算复杂，需大量控制点，并结合光束法平差解算，虽然结果较好，但因其复杂不适于一般性景观浏览中量测应用。事实上，全景本身即是一种建模表达方式，可提供全方位景观浏览，其获取数据便捷，表达方式简捷，如果具备可量测性，则可为3D GIS提供一种较好的景观表达方法，作为对现有三维对象建模方式的补充。本文提出一种简便的立体全景的三维量测方法，通过构建球形全景投影下的相对定向、绝对定向及量测等算法解决景观浏览中的量测性问题。实验以实地采集的全景影像数据为背景，阐明球形全景三维模型构建的方法与计算过程，并对所提出的算法进行了有效的验证。
虚拟高速铁路场景能够直观地表达线路实体及其周围的地形地貌，为高速铁路相关的管理决策和科学实验提供支持。针对高速铁路空间数据的线性分布特征和地物对象结构固定的特性，本文提出了基于线性参照系统的虚拟高速铁路场景建模方法。将高速铁路对象抽象和简化为可重复利用的模型，并使用线性参照工具进行模型的空间定位，以实现虚拟高速铁路场景的构建。本文首先探讨了高速铁路线路和线性参照系统的特点；然后，详细给出了构建虚拟高速铁路场景的流程、模型属性表和事件表的设计，以及几何约束方法；最后，选择案例区域开展试验。结果表明，该建模方法将建模对象以事件表的形式进行空间定位，减少了计算复杂性，并将属性数据与虚拟场景对象进行联接，可用于高速铁路的可视化管理和科学分析。
随着云技术的飞速发展，“一切资源皆服务”成为可能，“数字地球”的实现也不例外。观测技术的快速发展使数据资源变得很丰富，但数据利用率低是普遍存在的现象，如何完成空间数据信息的再加工是亟待解决的问题，在云时代，具有数据处理功能的服务是解决此问题的方法之一，如何描述、发现和集成数据处理服务，从云端服务池中发现最优的服务是其关键所在。为了提高服务的查全率和查准率，引入了本体的概念，服务的语义描述很大程度上提高了空间数据处理服务的应用范围，缓解了非专业用户和专业人员之间的沟通障碍。本文分析了相关领域服务匹配算法的优缺点，结合GP服务自身的特点，提出了本体的GP服务的多层次发现算法：通过包含关系和线索关系完成服务间隐含关系的挖掘，主要是父子关系和前驱后继关系的表述；扩展传统本体表达模型，增加包含和线索关系，为服务的查找做准备；服务的多层次查找，第一次筛选主要针对服务预处理中包含和线索关系的表达查找，第二次筛选利用神经网络的突触原理，结合传统的服务匹配算法，完成服务的准确查找。经试验证明，此方法大大地提高了服务的查准率和查全率，具有重要的实践意义。
DisTrad（Disaggregation procedure for radiometric surface temperature）模型是常用于遥感地表温度空间分辨率提升的主要模型之一。DisTrad模型常面向空间范围有限、地形相对平坦的研究区域，且常选用植被参数（如植被指数或植被覆盖度等）作为关键参数。然而在空间范围较大、地形起伏地区，地表温度的空间变异可能无法完全通过植被参数解释。本研究选取四川盆地及毗邻地区为研究区，通过模拟数据研究DisTrad模型在地形起伏区地表温度空间分辨率提升中的适用性。数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）、归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）等参数，采用滑动窗口逐步回归，将空间分辨率为6km的地表温度提升至空间分辨率为1km。研究结果表明，改进的模型在平原及海拔较低的高原地区提升获得的地表温度空间分辨率具有较高精度，均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）为0.5K左右；在地形起伏较大的地区，RMSE为4K，验证了改进的模型提升的可行性。
周边国家资源环境数据库建设是气候变化背景下资源环境问题研究和地缘关系宏观决策的基础性任务。我国地缘关系复杂，周边资源环境数据库建设的研究工作与世界发达国家相比相对滞后。然而近2-3年来，科技部、中国科学院、国家开发银行及各个部委先后开展了大洲尺度资源环境数据库构建工作。“推进丝绸之路经济带、海上丝绸之路建设”国家战略的提出，对周边国家资源环境数据库建设提出了更高、更迫切的要求。针对目前我国的基础和需求，我国周边国家资源环境数据库建设在内容上，应当加强面向地缘问题研究和宏观决策的针对性，构建涵盖自然-人文要求的多尺度科学数据库；在信息处理和服务模式上，运用先进成熟的空间信息技术，全方位提升数据服务的能力。
长江源区是我国重要的水源涵养地。本文利用20世纪70年代中后期、90年代初期、2004年和2008年共4期土地覆被数据，通过土地覆被转类途径与幅度、土地覆被状况指数和土地覆被转类指数，分析评价了长江源区近30年来土地覆被与生态状况的时空变化特征。结果表明：草地是长江源区主要的土地覆被类型，2008年草地面积占该区总面积的66.93%。在70年代中后期-90年代初期、90年代初期-2004年和2004-2008年的3个时段内，土地覆被状况指数变化率分别为-0.15、-0.24和0.01；土地覆被转类指数分别为-0.20、-0.66和0.08。近30年来，长江源区土地覆被和生态状况总体经历了变差-显著变差-略有好转的过程。2004-2008年，长江源区年平均温度比前期（70年代中后期-2004年）升高了0.57℃，年平均降水量比前期增加了17.63mm。区域气候变化有助于自然生态系统的恢复。后期生态保护与建设工程的实施，对植被恢复产生了一定的积极作用。
利用Landsat卫星影像反演成都市中心城区1992、2001和2009年的地表温度，建筑用地和植被等信息，计算其城市热岛比例指数（URI），对成都市中心城区热岛效应与城市空间发展关系进行了分析。结果表明，在1992-2009年期间成都市主城区范围从91.24km2扩展到403.8km2。成都市建成区的大面积扩展导致了城市热岛空间分布发生迁移，从单中心聚集分布转变为多中心环状分布。回归分析说明，建筑用地和植被都是影响地表温度的重要因素，其中建筑用地与地表温度呈指数型正相关关系，而植被与地表温度呈负相关关系。总的看来，成都市中心城区在这17年间的热岛效应有了明显的缓解，城市热岛比例指数从0.72下降到0.33。城市植被覆盖率的增加和合理的规划对缓解城市热岛效应起到了积极的作用。
城市化进程中，交通路网格局的发展与土地利用变化有着密切关系，交通系统的发展引起城市空间形态、土地利用开发、土地利用价格和用地布局特征的变化，反之，土地利用变化也引起了交通路网格局、路网密度的改变。本文以东莞市为例，对其交通路网密度与新增城市用地变化强度作了定量分析。根据TM遥感影像提取2001、2005和2009年3期的城市用地，采用核密度估算（KDE）新增城市用地变化强度，探讨区域内交通路网格局与新增城市用地变化强度的关系。结果表明，在2001-2005年间，路网格局变化较大，新增道路类型主要为高速路，新增城市用地总量较大、扩张速度快，特别是交通路网密度大的边缘区域。在2005-2009年间，随着路网发育不断成熟，路网密度内部差异减少，新增道路类型主要为县乡道路，新增城市用地速度明显放缓。经相关系数显著性检验后表明：2001-2009年间，在置信度为95%时，东莞市道路网密度、加权密度（x）与新增城市用地核密度（y）的相关系数Rxy均大于0.1946，证明东莞市道路网密度、加权密度与新增城市用地核密度高度相关。
沟蚀是土壤侵蚀研究的主要内容之一，地形地貌是沟蚀的一个重要影响因子。本文以安塞纸坊沟流域作为研究区域，选择土地利用方式、土壤类型、坡度坡长因子、平面曲率、坡向和地形湿度指数6个因子，通过因子内切沟所占比重/整个研究区切沟所占比重计算各个因子的权重值，通过空间叠加分析土壤侵蚀敏感性，并通过重分类的方法把土壤侵蚀敏感性分为基本无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、剧烈侵蚀5个等级，来研究切沟侵蚀与地形的关系。结果表明：切沟多发生在坡度坡长较大、地表湿度较高的林草地区域和更容易发生侵蚀的黄绵土区域，并且多分布在阴坡的凹面；对比分析切沟侵蚀和土壤侵蚀敏感性，切沟大多分布在中等侵蚀敏感性以上的区域，约占总切沟的90%；实验权重值对验证区冲沟的响应精度为82.43%（中度侵蚀及其以后阶段），与实际值90.53%相差不大，说明此种方法对黄土丘陵沟壑区具有一定适用性，对黄土丘陵沟壑区水土保持工作有重要意义。
分形网络演化是针对高分辨遥感影像的高精度分割方法。它是以像元自下而上进行地物域合并，直至满足区域对象间异质性值大于预设阈值，停止区域合并得到最终分割结果。当对大数据量遥感影像进行分割时，形成初始区域对象的速度较慢，并且数量较多，导致分割时间长，有待在整体分割效率上进一步提高。一种有效的改进措施是采用某种分割方法，快速生成初始区域对象，然后再以初始分割结果区域对象进行区域合并。本文提出一种自动种子点的并行区域生长分割方法，用于快速生成初始区域对象；提出均匀数据划分的并行区域生长策略及消除数据划分线两侧的区域对象方法；采用OpenMP并行技术实现并行区域生长过程。分割效果对比和效率分析结果表明，本文提出的初始分割方法效率较高，并且分割结果可重现，从可信度、通用性角度来看，具有较高的实用价值。
通过对归一化差异水体指数NDWI中的绿波段修正，提出了不依赖于中红外波段的伪归一化差异水体指数FNDWI（False NDWI）。使用NDWI和FNDWI分别在背景地物为城市、城郊、乡镇、村落和山区的遥感影像上进行河流水体提取，实验表明，FNDWI影像中城镇建筑用地与河流水体的可分离性较NDWI有所提升，提升率为116%~335%不等；相关性分析表明，河流宽度与可分离性提升率具有明显的负相关关系，相关系数为-0.82；分类结果显示，在城市和城郊区域，NDWI提取的水体中混杂有较多城镇建筑用地信息，而FNDWI提取的水体中基本未见混杂。总体上，FNDWI提高了2种地物的可分离性，剔除了NDWI影像混入的城镇建筑用地信息，较好地解决了NDWI城镇建筑用地与河流水体的混淆问题，尤其适用于城镇周边的细小河流。
遥感图像信息容量是一种能量化表征地表复杂度的评价指标。计算时考虑了像元点所处的整个局部区域特征，其大小与图像灰度层次密切相关，灰度层次越丰富，信息容量的值越大。信息容量模型构建的核心问题是约束区间的选择和参数的确定，合理适宜的参数设置是保证信息容量特性的关键性技术。选取陕西省不同地貌类型区56个样区，以2007年ETM+和2008年SPOT5遥感图像为实验数据。采用了2种不同的约束区间的计算方法，即比较分析和数理统计的方法，分析了遥感图像信息容量约束区间的选择方法和空间分异规律。结果表明，信息容量在一定程度上能有效反映地表空间形态结构的复杂度，信息容量和分形维数、信息熵之间有较好的线性相关性，随着信息容量的增大，样区的分形维数、信息熵也在增大。信息容量的空间分异和陕北黄土高原的黄土地貌形态在空间上的变异是相关的，与陕西关中平原区的地表地物覆盖类型也是相关的，可作为地表形态结构复杂度定量评价指标之一。
本文以浙江省中南部地区不同时相30m分辨率的2景TM影像为基本数据，采用面向对象的方法实现了研究区的土地覆被制图。首先，在eCognition软件中采用多尺度分割算法，以光谱信息、纹理特征、几何特征等实现研究区的对象分割，使分割后的对象边界与实际地物边界尽量保持一致，通过建立多层次地物特征规则，进行最优分割尺度下的遥感多层次识别分类；然后，分析可用于分类的属性特征和形态特征，通过对这些特征的统计值对比分析，选取了对象的紧致度、长宽比、MNDWI、LBV等特征构建了决策树模型，实现了研究区1：25万的土地覆被分类；最后，采用目视解译和野外样本2种方式对分类结果进行精度验证，其中，目测随机样点评价得到的总体精度为87.66%，野外样本点评价得到的总体精度为83.38%。研究表明：面向对象的分类方法不仅具有较高的精度，而且图斑与实际地物边界能较好地吻合，很好地避免了混合像元误分的现象，同时能消除像元分类的“椒盐现象”。
准格尔旗2000年开始实施退耕还林、沙漠治理政策已逾10年，了解准格尔旗植被恢复现状及存在的问题，对于制定更加合理的环境治理政策、实现环境和经济的可持续发展具有重要意义[1]。本研究基于准格尔旗地区1990、2000和2011年3个时间序列的Landsat TM/ETM+遥感影像，通过选取3个时期植被与裸地的NDVI值，代入像元二分法模型中，反演得到3个时期的植被覆盖度，并且通过研究准格尔旗3期植被覆盖度的时空变化特征、近21年的准格尔旗植被覆盖度转移矩阵、植被恢复/退化状况及驱动力，定量分析了该地区近21年植被覆盖度的时序变化和空间分布特征。研究结果表明：准格尔旗近21年植被覆盖度显著增加，平均覆盖度由1990年的15.53%上升到2000年的17.82%，以及2011年的29.30%；准格尔旗的大部分区域植被呈恢复状态，局部区域呈现退化现象；准格尔旗的植被覆盖度变化特征受降雨因素影响不显著，准格尔旗近21年植被覆盖度的显著提高主要得益于2000年之后的一系列植被恢复工程。
采用分坡度、分NDVI（归一化差异植被指数）和分地类的C校正策略，对复杂地形山区Landsat TM影像进行地形校正，并运用视觉检验、回归分析和遥感分类精度将3种C校正策略的结果与传统的整体C校正进行对比，以探寻适合复杂地形山区的C校正策略。在此基础上，进一步探讨了地形校正对影像重采样尺度的响应。研究结果表明：与传统的整体C校正相比，采用分坡度、分NDVI和分地类的C校正策略能更好地消除原影像的凹凸感，减弱地形效应，且背阳面影像的过校正现象减少；各种C校正策略和整体C校正对Landsat TM影像不同波段的校正效果不一，其中，分地类的C校正策略对波段1、2、3和波段7的校正效果最好，分坡度的C校正策略对波段5的校正效果更佳，而整体C校正则对波段4的校正效果最好；虽然所有C校正均能有效地消除影像中的地形效应，但并未能提高影像分类精度；从不同重采样尺度C校正结果对比看，随着采样尺度增加，地形效应逐渐减弱，但并未完全消除，因此，中、低空间分辨率遥感影像的地形效应也不容忽视。
由于高空间分辨率遥感影像自身的复杂性，传统的分水岭分割方法难以取得令人满意的效果。本文提出一种改进分水岭变换的高分辨率遥感影像多尺度分割方法，在抑制分水岭过分割现象的同时，还能实现对遥感影像的多尺度分割。该方法充分考虑了高分辨率遥感影像的多光谱和多尺度特性，首先，利用各向异性扩散滤波技术对影像进行平滑滤波，目的是在滤除各种噪声的同时还能保持影像的边缘特征和重要的细节信息；然后，提取影像的多尺度形态学梯度，并从梯度图像中提取标记；接着进行基于标记的分水岭变换；最后，利用改进的快速区域合并算法实现对影像的多尺度分割。实验表明，改进的算法能有效地抑制分水岭的过分割现象，对高分辨率遥感影像有较好的分割性能。
