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2023年 第0卷 第7期    刊出日期：2023-07-25

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生态环境时空演化分析

黄土高原生态环境对气候变化与人类活动的双重响应

蒋秀伟, 师芸

2023, 0(7):  1-6.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0192

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在气候变化和人类活动日益剧烈的背景下,为评估黄土高原地区生态环境质量时空变化,本文基于GEE平台,以黄土高原为研究区域,选用2000—2020年MODIS产品数据构建RSEI指数,采用趋势分析法、标准差椭圆法、残差分析法等方法分析黄土高原生态环境质量时空变化特征及其对气候变化和人类活动的响应。结果表明:①过去21年间,黄土高原RSEI呈升高趋势,其增长速率为0.005/a(p<0.01);②空间上,RSEI以增长趋势为主,占全区总面积的92.78%,且在未来一段时间内继续保持改善趋势;③迁移上,差等级迁移距离最大,为85.67 km,其次是良等级,为49.05 km,迁移距离最小的是中等级,为30.18 km;④气候变化和人类活动均对黄土高原RSEI产生正面影响,且人类活动是主要驱动因素。

基于Google Earth Engine的巢湖流域生态环境质量时空动态变化及影响因素分析

王滢, 李代伟, 张帆, 朱会子, 李龙伟, 李楠

2023, 0(7):  7-13.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0193

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本文以巢湖流域为研究区,基于2000—2020年Landsat TM/OLI系列遥感数据,通过Google Earth Engine云计算平台构建遥感生态指数(RSEI),采用空间自相关与地理探测器等方法对巢湖流域生态环境质量进行大尺度、长时序动态监测分析与评价。结果表明:①研究区RSEI均值由2000年的0.70提升至2020年的0.74,整体上呈现改善趋势,研究区生态环境等级以优、良为主。②研究区全局Moran's I指数均大于0,巢湖流域生态环境质量在全局自相关上呈现聚类趋势,具有显著的空间正相关性,20年间“低-低”聚集区呈现先增加后减少趋势。③研究区生态环境受多因子影响,其中人为因素对2010年巢湖流域生态环境影响较大,进而导致生态环境质量下降。

1980—2020年内蒙古自治区土地沙化生态敏感性时空演变特征

傅强, 张海明

2023, 0(7):  14-17,24.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0194

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生态敏感性评价是研判国土空间生态状况、识别各类生态保护空间的重要基础。本文在1 km×1 km空间网格尺度上,开展内蒙古自治区1980、1990、2000、2010、2020年土地沙化生态敏感性时空演变特征研究。结果表明:①土地沙化敏感性等级呈现东部较低,西部、正北较高的格局;②38.3%网格敏感性等级保持不变,37.9%网格保持在中度敏感以下,38.8%网格保持在中度敏感以上;③大兴安岭北段山区、呼伦贝尔草原北部、西辽河平原、河套-土默川平原及鄂尔多斯高原东部与南部敏感性等级较低或持续降低,阿拉善高原、浑善达克沙地北部部分地区敏感性等级较高或持续提高。本文可为划定生态空间及制定相关政策提供科学方法与空间依据。

基于生态敏感性的区域环境时空变化及其驱动因素探究——以定安县为例

宋沛林, 解吉波, 杨腾飞, 牟乃夏, 陈默, 王小宇

2023, 0(7):  18-24.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0195

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生态敏感性是分析区域生态环境稳定性的主要方法之一,其评价结果对于区域生态保护和决策制定具有重要意义。本文以定安县为研究区域,从土壤侵蚀、生境、地形、水资源4个方面选取了9个敏感指标构建生态敏感性评价体系,结合层次分析法(AHP)和熵权法进行组合赋权,分析2013和2021年两个时期生态敏感性时空分布与变化,以及空间集聚性、生态敏感性区域变化,并利用地理探测器分析其主要驱动因素。结果表明:2013—2021年,定安县生态敏感性均是南高北低的分布格局,且整体生态敏感性程度呈下降趋势;生态敏感性空间集聚效应显著,但随着时间推移,空间聚集性降低,高值聚集区和低值聚集区均有收缩的趋势;生态敏感区转移主要发生在中敏感区和高敏感区,变化等级以一级递增、递减为主;土地利用和植被覆盖度较其他敏感指标对生态敏感性的驱动力较大,且随着时间推移,土地利用与植被覆盖度对生态敏感性的驱动力呈主导作用趋势。

学术研究

海底底质分类支持下的WorldView-3多光谱影像浅海海域水深反演

姚春静, 余正, 王洁, 钱琛, 徐俊豪

2023, 0(7):  25-31.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0196

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近几十年来,基于遥感影像进行水深反演一直是国内外学者研究的热点。本文使用WorldView-3高分辨率卫星影像,结合卫星测高数据,以中国海南岛附近的蜈支洲岛及其附近海域为主要研究区域,在进行数据预处理、底质分类之后,分别通过多元线性回归模型、Stumpf对数比值模型和BP神经网络集中对岛屿周围0～20 m水域的水深进行反演和结果分析。结果证明,对这3种模型而言,在进行底质分类之后精度都会明显提升。其中,BP神经网络反演水深精度最高(均方根误差范围为0.2～0.7 m),多元线性回归模型次之(均方根误差范围为0.3～0.8 m),对数比值模型精度最低(均方根误差范围为0.6～1.1 m)。

InSAR观测约束2022年门源Mw 6.7级地震同震滑动分布和库伦应力变化

王欣, 李水平, 康晶

2023, 0(7):  32-38.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0197

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本文首先基于Sentinel-1A卫星升降轨影像数据,利用合成孔径雷达差分干涉(DInSAR)技术,获取2022年1月8日青海门源Mw 6.7级地震的视线向(LOS)同震形变场;然后根据非负最小二乘原理,反演发震断层几何参数和同震滑动分布;最后基于断层滑动分布参数和库伦破裂准则,计算库伦应力变化。结果表明,门源地震造成显著的地表变形,同震形变区范围约为33 km×22 km,升降轨最大LOS向形变量分别为-60、85 cm。同震滑动模型显示,门源地震是一次以左旋走滑为主、兼少许逆冲的地震事件,并在地表造成长约36 km(主断层24 km,分支断层12 km)的同震破裂,主要破裂区集中在0～15 km的深度,主断层最大滑动量为2.94 m,对应深度为1.5 km,分支断层最大滑动量为1.43 m,对应深度为4.5 km;反演释放的地震矩为1.37×10¹⁹ N·m,相当于一次Mw 6.73级地震;结合野外考察与断层反演结果,初步判定同震发震断层为冷龙岭断裂西端,并破裂到托莱山断裂东端。同震库伦应力变化及余震分布结果表明,冷龙岭断裂东端和托莱山断裂西端库伦应力明显处于加载状态,未来发生强震的危险性较大。

ICESat-2与Sentinel-2数据融合的深度学习浅滩水深测量

钟静, 孙杰, 赖祖龙, 谌一夫

2023, 0(7):  39-43.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0198

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目前卫星测深(SDB)被广泛应用于近海岸水深测量,然而常用的经验模型较简单,无法适用于各类复杂浅滩环境。为突破传统方法的局限性,本文提出一种ICESat-2与Sentinel-2数据融合的深度学习浅滩水深测量方法。以美国密西西比州猫岛(CI)、巴克岛(BI)为研究区,利用ICESat-2提取先验水深点,再基于Sentinel-2数据训练一维卷积神经网络(1-DCNN)以获取研究区水深图;同时采用波段比值模型(BR)、随机森林(RF)和多层感知器(MLP)作为对比方法进行精度定量分析发现,本文方法在CI、BI测得水深的均方根误差和决定系数分别为0.20 m、0.94和0.95 m、0.95,精度验证优于其他方法,因此该方法提高了水深反演精度。

毛乌素沙地植被水分利用效率时空变化特征及其对水热条件的响应

杨梅焕, 李扬, 王涛, 王钰尧, 李奇虎, 夏正清

2023, 0(7):  44-50,79.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0199

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水分利用效率(WUE)是研究陆地植被生态系统水-碳循环及其耦合关系的重要指标。本文基于MODIS植被总初级生产力(GPP)和蒸散发(ET)数据产品,利用趋势分析和敏感性分析方法,开展了毛乌素沙地2001—2019年植被WUE时空分布特征及对水热条件响应研究。结果表明:①毛乌素沙地2001—2019年GPP、ET均呈显著的线性增加趋势,而植被WUE呈微弱的线性减少趋势。空间上,毛乌素沙地植被WUE以减少趋势为主,占区域总面积的64.53%,集中分布在中西部和南部地区。②不同植被类型WUE中,林地、灌丛WUE呈线性增加趋势,湿地、农田、草地和荒漠呈线性减少趋势。③毛乌素沙地植被WUE对降水敏感性存在阈值效应,阈值为300 mm,即阈值范围内植被WUE随降水增加而增加,超过阈值后,植被WUE随降水增加而下降。

黄河流域森林覆盖时空变化及驱动因素分析

马京京, 高美玲, 李振洪, 许慧慧, 彭建兵

2023, 0(7):  51-57.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0200

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为探究1990—2020年黄河流域森林覆盖时空变化及其驱动因素,本文基于土地覆盖、自然因素及人类活动数据,使用转移矩阵、Theil-Sen Median和Manna-Kendall趋势分析、地理探测器进行了研究。结果表明:①黄河流域森林覆盖范围扩大,覆盖面积增加近2万km²;②1990—2020年,黄河流域168个县的森林覆盖率呈增长趋势,仅两个县的森林覆盖率减少;③基于地理探测器的结果表明,短波辐射对森林覆盖分布解释力最大,交互探测表明,降雨和高程的交互作用对森林覆盖分布解释力最强。本文可为黄河流域生态环境高质量发展提供科学参考。

面向滩涂DEM构建的机载LiDAR点云滤波方法

冯晓珂, 吕沛娴, 张卡, 沈华康, 叶龙杰, 赵娜, 杨盈

2023, 0(7):  58-62.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0201

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在基于激光点云构建DEM的过程中,用于区分地面点和非地面点的点云滤波处理至关重要。本文面向基于机载LiDAR点云的沿海滩涂DEM高精度的构建需求,提出了一种机载LiDAR点云的改进坡度滤波算法。首先,采用统计异常值剔除法(SOR)去除原始机载LiDAR点云数据中的噪声;然后,利用规则格网的坡度和高程阈值,设计了适用于滩涂点云数据的地面点坡度滤波方法;最后,选取如东市长沙港的滩涂机载LiDAR点云作为试验数据,构建滩涂DEM,并进行精度检验。试验结果表明,利用本文方法处理后的LiDAR点云构建的DEM精度满足国家与行业标准的要求。

基于数量场梯度的露天矿点云台阶线自动提取算法

张冰洁, 蔡来良, 王鑫, 吴景动

2023, 0(7):  63-68.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0202

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为了高效分析露天矿地形特征,本文利用无人机激光雷达扫描矿山,提出了一种基于数量场梯度的露天矿点云台阶线自动提取算法,即数量场梯度法。首先将点云的高程信息作为各点对应的数量场,计算各点数量场梯度的模,经分析,道路和边坡这两类场景梯度的模范围分别为[0.00,0.03]和[0.28,0.35];然后根据梯度的模范围筛选出台阶线特征点;最后对特征点进行四叉树索引,对每个叶节点进行最小二乘,拟合空间直线,并输出拟合的台阶线。通过与现有软件提取的台阶线对比,本文提出的数量场梯度法具有人工干预少的优势,且提取的台阶线错误率低于10%,位置精度优于0.6 m,可大幅提高露天矿测绘产品的自动化生成效率,有较好的应用前景。

多元数据的渭北旱塬帝陵遗址区浅沟侵蚀建模与地貌反演

杨波, 杨晓锋, 谢瑞莲, 李萌, 任怡童, 程江龙

2023, 0(7):  69-73.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0203

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关中唐十八帝陵是古代中国留给后代宝贵的历史文化遗产,千年以来帝陵遗址区水土流失现象加剧,破坏了帝陵景观。为了保护文化遗产,本文以某唐帝陵为对象,使用卫星和无人机影像产品,估算53年来司马道冲沟的发育速率,建立了帝陵遗址区的水土流失体积-面积关系模型。结果表明:①遗址区受益于还林换草工程,坡耕地减少,草地林地增加。司马道下游林区NDVI指数达0.8,生态环境明显好转,水土流失等级转为轻度。②渭北旱塬地区,发育为卵状冲沟与其垂直面的切沟,周长与面积有良好的拟合关系。③唐帝陵遗址区的沟道发育模型,面积和体积之间有良好的幂函关系,即y=0.040 5 x^{1.493 6},决定系数R²=0.82,53年来的切沟年发育为0.36 m/a。可将上述模型作为渭北旱塬地区沟道发育模型。④遗址区水土流失和土壤沉积体积比率为38.5∶1,产生的侵蚀和土壤沉积面积比率为11.5∶1。

Landsat 9数据的地表温度反演算法优化

温亚飞, 刘宇, 王光辉, 张秋昭

2023, 0(7):  74-79.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0204

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地表温度作为地表与大气之间能量交换的关键参数被广泛地用于众多领域。本文针对Landsat 9数据,优化了单窗算法模型和劈窗算法模型,实现了地表温度反演,并结合SURFRAD站点实测数据和地表温度产品进行了精度验证分析。结果表明:两种算法模型的确定系数均大于0.96,其中劈窗算法模型精度较高,误差(RMSE)值为1.45 K左右,单窗算法模型精度较低,误差(RMSE)值为1.61 K左右;劈窗算法模型相较于单窗算法模型对参数的敏感性较低,在高水汽含量范围内,劈窗算法模型的结果要优于单窗算法模型的结果;本文提出的地表温度反演方法结果与官方地表温度产品的误差(RMSE)值均在2.5 K以内,可满足热红外遥感数据生产地表温度产品的应用需求。

不同卫星导航系统组合监测的玛多地震同震形变与精度分析

谭明明, 樊亚灵, 吕柯欣, 蒿赏, 徐涛, 蔡国田, 张杰, 李志才

2023, 0(7):  80-84.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0205

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为全面分析不同卫星导航系统(GNSS)组合监测地震形变的精度,本文首先基于青海玛多地震(Mw 7.4)周边近场及远场共8个区域CORS站的高频(采样率为1 Hz)GNSS观测数据,采用精密单点定位技术进行高频数据解算,初步分析了多系统组合相对单GPS系统的同震形变精度提升,然后对具有相同卫星系统数/不同卫星系统组合的同震形变误差进行对比分析,最后基于GREC2(GPS/GLONASS/Galileo/BD-2)和GREC3(GPS/GLONASS/Galileo/BD-3)两种组合情况分析了北斗二号与北斗三号的同震形变精度差异。研究结果表明,多系统组合观测同震形变的精度优于单系统,其中GEC2+3(GPS/Galileo/BD-2/BD-3)组合观测同震形变精度最优,相对于单系统GPS而言,在水平方向上的精度提升可达30%～60%,在垂向上的精度平均提升可达30%;在三系统卫星导航系统组合中,含北斗的多系统组合在水平方向上的精度提升最高可达38.75%,垂向上的精度提升最高可达41.46%;北斗三号观测的同震形变精度比北斗二号精度更高、效果更好。

实时PPP时间传递性能评估

李晓, 钦伟瑾, 杨旭海

2023, 0(7):  85-90,153.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0206

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高精度的实时产品为基于实时精密单点定位(RTPPP)技术授时终端的研制提供了有利条件。为分析授时终端基于实时产品进行时间传递所能达到的效果,本文首先对现有授时终端的GPS观测数据进行质量分析,然后结合实时产品进行PPP解算。试验结果表明,从卫星可见数、PDOP值、多路径误差3个方面分析,授时终端的观测数据与NT02、BRUX测站的观测数据质量相当,因此测站接收到的数据稳定可用,可为下一步的性能分析提供有效数据;将授时终端的实时PPP时间传递结果与事后PPP时间传递结果作差,可得零基线共钟比对结果的均方差(RMS)优于0.05 ns,长基线比对结果的RMS优于0.2 ns;将零基线试验中的两台授时终端的时间传递结果与接收机类型为JAVAD TRE＿3的两台设备的时间传递结果作差,比对精度优于0.07 ns,将长基线试验中的两台授时终端的时间传递结果与接收机类型为SEPT POLARX5TR的两台设备的时间传递结果作差,比对精度优于0.2 ns。

考虑多种权重因子的改进叠加滤波方法

李晓彤, 李伟, 颉旭康, 黄宇曈

2023, 0(7):  91-96.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0207

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针对在提取区域GNSS时间序列共模误差时会存在忽略站间相关性的问题,本文在已有叠加滤波的研究基础上,引入单日解精度、相关系数和距离因子等多种权重因子,提出了考虑多种权重因子的改进叠加滤波方法,并选取山西省测站数据以验证该方法的适用性。结果表明:利用本文的改进叠加滤波方法,测站坐标残差时间序列的均方根在N、E、U 3个分量上可分别平均降低48.53%、39.42%、48.61%,滤波对N、E方向上的速度影响为0.5 mm/a,U方向上为1 mm/a。相较于区域叠加滤波,改进后的方法可使残差时间序列的均方根进一步降低20%～40%,能更加准确地提取共模误差,为区域地壳运动及动力学的分析研究提供精细可靠的数据支持。

祁连山自然保护区生态环境大数据管理模式的探讨

关琳, 王让会, 刘春伟, 周丽敏

2023, 0(7):  97-106.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0208

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大数据时代的到来给生态环境领域的数据管理带来了新的挑战与机遇。本文从生态环境大数据的内涵、特征、技术体系及其在生态环境领域的应用等角度出发,探讨了适用于祁连山自然保护区的数据管理模式。首先,保护区内的生态环境大数据来源广泛、结构多样、数据处理方式复杂,难以通过传统技术手段被有效收集、处理和应用,除了具备一般大数据的“5V”特征外,还具备地理空间特征;然后,大数据技术贯穿于数据采集与预处理、数据存储与管理、数据处理与分析及数据解释在内的整个流程,为保护区多源异构数据高效管理与综合利用提供技术支撑;最后,将生态环境大数据技术应用于解决错综复杂的生态环境问题,结合GEE云平台与生态环境模型模拟技术对植被变化问题进行了科学分析,获取了2000—2020年保护区植被覆盖度的演变趋势及不同海拔高度的垂直地带性差异规律。基于大数据技术的管理模式是生态环境大数据面对新形势、新趋势的必然选择,也是生态环境问题解决的重要支撑。

图斑数据的多密度属性连接聚类方法

陈颂, 张福浩, 仇阿根, 赵习枝, 王苑, 欧尔格力

2023, 0(7):  107-112.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0209

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图斑面的聚类处理是挖掘图斑空间知识的重要手段。针对当前图斑面大小不一、形态各异、分布不均等导致聚类结果不够准确的问题,同时为满足大规模图斑数据分析的需要,本文引入多密度属性计算指标,提出了一种图斑数据的聚类方法。首先,根据单个图斑内部点位置(包含边界)的不同赋予其多个密度属性;然后,根据图斑间密度低值向密度高值靠拢的趋势建立图斑归属连接,依次生成图斑要素的树状结构连接;最后,依据树状结构连接的结果对各连接进行剪枝或合并,生成多个独立树,完成图斑面的聚类。试验证明,本文方法可以有效识别各类不规则图斑的聚合集群,并在大规模图斑数据的聚合中具有良好的精度表现,满足高密度多边形区域的聚类识别需求。

水力建模与GIS量化表达的地下排水管线承载力评价

解智强, 王昊, 赵雷, 傅星峰, 姜沣珊, 杨寿泉

2023, 0(7):  113-118,124.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0210

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地下排水管线是城市重要的基础设施,地下排水管线承载能力研究与评价是城市能够平稳安全度过暴雨期、避免城市内涝的关键。本文基于SWMM模型,以昆明市主城区一个代表性关键节点为研究对象,通过城市地下排水管线汇流模型的设计与校准、城市降雨模型与地面径流模型的设计及构建,结合GIS量化表达模拟城市排水管线各要素承载力的时空分布状态及其承载能力。通过地表径流模拟分析、管线运行模拟分析、不同时刻节点水位动态模拟分析及排放口径流特征模拟分析,对研究区域内地下排水管线进行承载力判别,为在城市更新改造过程中提升城市地下排水管线承载能力提供参考。

技术交流

联合LiCSBAS和机器学习的昆明市地面监测和预测

李洋洋, 左小清, 肖波, 李勇发, 杨栩, 董玉娟

2023, 0(7):  119-124.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0211

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针对InSAR在数据处理过程中存在对流层延迟误差、解缠误差及处理大范围区域数据需要消耗大量时间和磁盘空间的问题,本文首先利用LiCSBAS和GACOS产品对2016年9月16日至2021年5月5日昆明市134景Sentinel-1升降轨影像进行数据处理,获取昆明市主城区沉降信息,在此基础上得到5个典型地表沉降区并分析其时空分布特征;然后利用深度森林和长短期记忆网络模型进行时序值的预测,引入绝对误差(ε)、均方根误差(RMSE)、纳什系数(NSE)对模型进行评价,深度森林和长短期记忆模型得到的ε均在4 mm以内,RMSE值分别为0.70和3.01,NSE值分别为0.92和0.81。结果表明,深度森林预测模型效果较好,联合LiCSBAS和机器学习模型的城市地表监测和预测的方法可以为今后开展地面沉降监测和灾害预警提供参考。

InSAR技术支持下的长沙市2015—2021年地面沉降监测分析

杨建成, 何阳, 刘一鸣, 熊雄, 姚海鹏, 李雪宇, 文武飞, 王灵珏, 胡妙文, 许兵

2023, 0(7):  125-130.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0212

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长沙市是长江中游地区重要的中心城市,地质条件脆弱、土质疏松,土体在施工和降雨作用下极易固结压实,造成地面形变,威胁建筑物和基础设施的稳定。地面沉降是长沙市地质灾害的主要原因之一。为了监测长沙市近几年的地面沉降情况,本文使用MCTSB-InSAR方法,利用151景Sentinel-1SAR影像数据,获取了长沙市主城区2015—2021年的地面沉降结果。经分析发现,最大累计沉降量约为250 mm,最大沉降速率约为80 mm/a,绝大部分区域平均沉降速率在30 mm/a以下;长沙市整体稳定,局部有不均匀沉降发生,沉降区域主要分布在主城区外围,主要由工程施工引起。

联合InSAR和LiDAR的油气管道沿线地质灾害隐患早期识别

赵洵, 杨鸣峰, 魏新年, 王海方, 陈江攀, 杨利

2023, 0(7):  131-135.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0213

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川东北地区地质条件复杂、地质灾害多发,对管道的安全运营构成了一定的威胁,因此有必要采用科学有效的方法识别管道沿线地质灾害隐患。本文以达州市某油气管线为例,利用InSAR开展区域形变监测,并结合高精度光学遥感初步识别管道沿线地质灾害隐患;同时运用机载LiDAR技术获取重点区域坡体形变精细化特征及迹象,对地质灾害隐患进一步确认。结合调查资料成功识别出10处地质灾害隐患点,其中管线附近有4处历史滑坡或不稳定斜坡,3处新发现的地质灾害隐患点。研究表明,该方法体系能有效识别油气管道沿线潜在地质灾害隐患,可为管道沿线地质灾害防治提供科学依据。

改进U-Net模型支持下的高密度激光点云在沥青道路病害识别中的应用

赵丽凤, 王勇, 王晓静, 任传斌, 徐鹏宇

2023, 0(7):  136-141,159.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0214

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现有的神经网络模型能在一定程度上实现自动识别路面病害,但在实际应用中,检测准确率无法满足道路安全运维的需求,容易出现病害的漏检和误检。针对上述问题,本文提出了一种融合灰度图像和深度图像的U-Net改进模型。首先利用深度图特征,实现自动剔除无病害数据,减轻模型的运算量;然后在传统的U-Net模型结构基础上加入全局上下文模块,在实现网络轻量化的基础上提升了网络性能;最后加入路面深度图高程信息,使模型的训练数据由一维变为二维。基于病害范围与路面深度图,获取路面病害深度参数。试验结果表明,本文提出的融合灰度图像和深度图像的U-Net改进模型在全局识别准确率、精准率、召回率、综合评价指标和mIoU指标上分别为99.09%、84.69%、81.64%、91.67%和84.58%,均高于其他两种同时进行测试的模型。在路面病害检测结果中,本文方法比其他4种模型提高了99.07%。因此,本文算法可以用于有噪声干扰的复杂场景,且能够平滑、高效地提取路面裂缝,具有较强的稳健性,可为后续的路面修复工作提供重要参考。

PS-InSAR技术在长江堤防沉降监测中的应用

石银涛, 胡超, 赵钢, 侯婷婷

2023, 0(7):  142-148.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0215

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落实和推动长江治理与保护一直是长江水利工作的重大任务。沿江堤防工程作为保护沿江经济带发展的一道重要屏障,其形变监测是长江运营管理中重要的内容之一。InSAR作为一种新型、大尺度的监测手段,在水利工程隐患排查中具有巨大的推广价值。本文采用PS-InSAR技术和Sentinel-1A影像,提取了南京梅子洲及其周边江堤2020年4月—2022年1月的形变时空分布,并结合同期水准数据对其可靠性进行了验证。结果表明,长江侧堤防比夹江侧堤防形变更加明显。其中,靠近潜州处堤段形变速率可达-20 mm/a。总体而言,梅子洲江堤呈现出一致性的沉降形变,差异性形变不显著,堤防整体发生了轻微沉降;PS-InSAR观测的形变时空分布与水准数据具有较高的一致性,该技术适用于长江堤防沉降变化监测,且能为大尺度的长江堤防风险排查与早期隐患识别提供一种可行的技术手段。

湖南省典型区域土壤侵蚀监测方法研究与应用

王伟, 黄绘青, 胡娈运

2023, 0(7):  149-153.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0216

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土壤侵蚀的变化受到地表覆盖、植被覆盖度、地形地貌等多种因素的影响。本文选取新化县作为湖南省典型区域进行研究,基于土地利用数据、数字高程模型,依据土壤侵蚀面蚀分级指标、通用土壤流失模型、坡度因子,建立土壤侵蚀风险评价方案,完成2020年新化县土壤侵蚀强度计算,并结合2008年土壤侵蚀数据进行时空分析。结果表明:2020年新化县土壤侵蚀量略有增加,但均属于轻度土壤侵蚀;两个年度的轻度、强度、极强度、剧烈土壤侵蚀空间分布基本相同;相比2008年,由于荒山造林,2020年土壤侵蚀强度为强度、极强度、剧烈的地区得到了一定改善,同时由于灌木林和旱地面积的增加,2020年部分地区的中度水土流失加剧。本文方法利用遥感影像与土地利用数据可快速监测土壤侵蚀的变化趋势,为相关部门提供方法依据与数据支持,为生态环境改善提供有利服务。

面向市县全域的实景三维建设技术——以浙江省为例

吴厚清, 刘华东, 潘骁骏, 熊成利, 吴迪

2023, 0(7):  154-159.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0217

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实景三维中国建设是落实数字中国、数字化发展的重要举措,是落实国家新型基础设施建设的具体部署。本文基于浙江省开展市县全域实景三维项目建设的探索,设计了顾及地形地貌特征与应用需求的实景三维产品体系,研究了市县全域实景三维产品生产技术体系;并以浙江省杭州市萧山区全域实景三维项目建设和应用的实践,证实了研究成果的科学性与适用性。研究内容在兼顾实景三维中国建设要求的基础上,体现了鲜明的浙江特色,为其他地区推进市县全域实景三维建设提供了借鉴。

基于知识-规则的省级基础地理实体多源数据融合转换方法

叶芬, 胡燕, 杨琪琳, 胡晓丹

2023, 0(7):  160-164.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0218

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湖南省新型基础测绘体系建设正在稳步推进,其中省级基础地理实体改造与建库是重要任务之一。本文在遵循自然资源部相关技术标准的前提下,建立了一套适用于湖南省的地理实体分级分类标准规范,融合1∶1万基础地理信息和第三次全国国土调查年度变更等多源数据,以地理实体编码为统一标识符,提出了基于知识-规则的省级地理实体多源数据融合转换方法。该方法充分利用了已有的存量数据,实现了省级基础地理实体数据的标准化改造,避免了重复生产的资源浪费,极大地提高了基础地理实体生产的效率,有利于基础地理实体在行业中的推广和应用。

不同时刻地铁站接驳共享单车的均衡性及影响区域分析

韩啸, 王绍君, 吴学群

2023, 0(7):  165-172.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0219

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本文以深圳市连续两周全天候共享单车骑行数据为研究对象,从与地铁站接驳出行的角度出发,将地铁站分为均衡站点、亏损站点和盈余站点,分析城市地铁站在不同时刻的均衡性特点;并对骑行的非地铁端OD点进行边界提取,获取不同出行模式下不同时刻的地铁站接驳骑行的吸引区域。结果表明:①地铁站在城市中心城区和相对偏远且骑行量较少的地区均衡性较好,而在住宅区较为密集的地区均衡性较差。②中心城区综合土地利用程度较高地区,地铁站对接驳骑行的吸引区域较大,而在单一土地利用地区(住宅小区)吸引区域较小。

测绘地理信息教学

地理信息科学专业高水平师资队伍建设的探索与实践

邓敏, 刘启亮, 石岩, 陈杰

2023, 0(7):  173-176.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0220

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师资队伍是一流专业建设与一流人才培养的关键因素,也是推进我国高校有组织科研的实施者。本文以中南大学地理信息科学专业为例,探讨了行业特色“双一流”高校高水平师资队伍建设的影响因素与实施途径,并分析了近年来师资队伍建设的成效与问题。本文对地理信息科学专业师资队伍建设的实施策略和途径,可为相关院校地理信息科学一流专业建设与人才培养质量提升提供参考。

测绘地理信息技术应用案例

融合自适应最优邻域和卷积神经网络的三维点云分类

张清波, 严加栋

2023, 0(7):  177-182.  doi:10.13474/j.cnki.11-2246.2023.0221

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针对点云分类中提取单个点自身特征所需的邻域尺寸选择,以及低层次特征设计烦琐且表达地物属性能力较弱等问题,本文提出了一种自适应选择单点最优邻域尺寸及学习泛化能力更强的深层次特征的三维点云分类方法。首先基于自适应最优邻域尺寸选择获得每个点的最优局部邻域信息,继而基于局部邻域信息提取点云低层次特征;然后设计一种以待分类点低层次特征为输入的卷积神经网络模型,学习能反映目标地物内在属性的深层次特征并实现分类;最后采用拓普康公司三维点云数据集进行试验,该数据集通过一个配备TOPCON GLS-2200三维激光扫描仪的移动平台获得。试验结果表明,本文方法分类的总体精度达90.48%,优于文中其他点云分类方法。