基于地表覆盖及夜间灯光的分区人口空间化——以京津冀地区为例

高精度的格网人口数据能够详细地表达人口分布的实际情况,是分析区域人口活动和社会经济发展的重要数据。文章以地形复杂且人口空间分布异质性较高的京津冀地区为例,利用地表覆盖数据和NPP/VIIRS夜间灯光数据,综合考虑地形和人口密度因素对研究区进行分区,并基于区县常住人口统计数据建立逐步回归模型,模拟京津冀地区2017年500m格网人口数据。结果表明:基于地形和人口密度因子的分区建模可提升人口格网化精度,模拟的格网人口数据与乡镇统计人口数据的平均相对误差为32.71%;79.28%的乡镇的人口空间化相对误差小于0.5,精度优于WorldPop人口数据。该方法对地形复杂且人口空间分布异质性较高区域的人口格网化研究具有借鉴意义。     

地理加权回归在人口空间分布研究中的应用

针对基于多元线性回归的人口数据空间化方法忽略研究区间空间异质性的问题,采用分区回归和地理加权回归改进。以西南地区为例,以县级为研究单位,利用全球地表覆盖数据(GlobeLand30),对西南地区2010年县级人口统计数据进行空间化模型研究。采用二种不同方式进行改进,其一是利用影响人口空间分布的因素进行人口一致性分区,依据分区结果分别进行基于地表覆盖类型的统计分析建模;其二是引入局部回归建模思想的地理加权回归分析方法,利用局部最小二乘方法进行逐点估计。最后,基于误差理论,对人口数据空间化的结果进行误差比较和模型精度分析。研究结果表明,运用分区回归模型和地理加权回归模型提高了人口数据空间化的数值精度和空间精度。     

黑河综合遥感联合试验研究进展:概述

“黑河综合遥感联合试验”是在我国典型的内陆河流域--黑河流域开展的大型航空、卫星遥感和地面同步观测试验。28个单位的280多名科研人员、研究生和工程技术人员参加了试验。介绍了2008年加强试验期以来的研究工作进展。“黑河综合遥感联合试验”最主要的成果是一套多尺度、高质量的综合观测数据集,该数据集已正式对外发布,十分有力地支持了一系列生态、水文、定量遥感模型的发展、改进和验证,试验所期望突破“数据瓶颈”的目标已经实现。此外,已在积雪参数提取、地表冻融微波遥感、森林结构参数的遥感反演、蒸散发观测与遥感估算、土壤水分反演、生物物理参数和生物化学参数反演、水文气象观测、尺度推绎、流域水文模拟和同化应用等方面取得了丰富的研究成果。试验亮点包括蒸散发观测及其遥感模型改进、机载激光雷达的应用、多角度热红外传感器研制和应用;航空遥感在获取高质量、高分辨率数据方面依然具有不可替代的作用。     

基于NPP/VIIRS夜间灯光数据和土地利用数据的人口分布图绘制——以大连金普新区为例

针对现有人口分布图绘制不够精确,分布状况偏离实际的问题,提出一种利用VIIRS DNB数据对人口进行空间化的方法。以大连市金普新区为例,采用土地利用数据、新一代NPP/VIIRS夜间灯光数据分别建立0.5km×0.5km格网人口预测模型,根据构建的非户籍常住人口分配系数,对建立的模型进行街道尺度的精度评价。结果表明,基于土地利用数据和灯光数据建立的预测模型整体误差分别为0.279和0.142,表明NPP/VIIRS夜间灯光数据能够更为准确地模拟人口,最后根据基于灯光数据建立的人口模型预测得到的人口数,依据"无居住用地则无人口原则"进行人口空间化,绘制出较为精准的人口分布图。该研究探索的技术方法和模型也可以为其他区域相关研究提供参考。     

基于Copula函数的地表温度空间降尺度研究

Copula函数能够用于构建粗尺度数据与细尺度数据间的二维联合分布实现降水、土壤湿度空间降尺度。为了探讨Copula函数在地表温度空间降尺度研究中的适用性,选取黑河中游荒漠绿洲区作为研究区,以2012年7月10日ASTER、MODIS地表温度影像作为数据源,开展基于Copula函数的地表温度空间降尺度研究,并利用地面实测地表温度数据对降尺度结果进行验证。结果表明:基于Copula函数的空间降尺度方法能够较好地刻画出细尺度像元的温度值,但是不易捕捉到地表温度突变区域的细节信息;能够显著地提高热红外遥感影像反演得到的地表温度数据的精度,MAE和RMSE分别从2.99K、3.87K减小至1.51K、2.36K。     

黑河综合遥感联合试验数据发布

“黑河综合遥感联合试验”(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)是在我国第二大内陆河流域-黑河流域开展的大型航空、卫星遥感和地面同步观测试验。在试验加强观测期结束两年之际,试验数据集正式发布,实现了发展多尺度、多分辨率、高质量并最终完全共享的综合数据集的目标。本文是“黑河综合遥感联合试验”数据专栏的序言,概述了试验数据信息系统的意义、数据集的构成、数据质量控制的基本措施和流程,以及数据共享政策。我们热情邀请国内外同行在内陆河水文与生态研究、定量遥感研究等多方面使用该数据集,共同推进其广泛应用。     

结合遥感和统计数据的家畜分布网格化方法研究

家畜的空间分布对于粮食安全、农业社会经济、环境影响评估和人畜共患病的研究等方面至关重要.选取甘肃省作为典型研究区,以羊为研究对象,基于随机森林回归算法构建了融合遥感数据和统计数据的家畜分布网格化估算模型,获得甘肃省1 km×1 km尺度上羊的空间分布信息.结果表明:基于随机森林回归的家畜分布网格化估算模型,结合了遥感数...     

基于ETM和图像融合的优势植被冠层叶面积指数和消光系数的遥感反演

叶面积指数和消光系数是表征植被群体冠层结构及光能利用的地球表层下垫面参量,国内外对叶面积指数的遥感反演有较多的研究与应用,但对消光系数的遥感反演尚不多见。我国南方少见单一大面积的均匀植被分布。为更好地匹配叶面积指数和光合有效辐射(用于估算消光系数)的实测数据,反映植被混交和疏密不均的状态,以Landsat ETM作为遥感信息源,通过HSV、Brovey和Gram-Schmidt(GS)3种图像融合方法的比较,选取效果最佳的图像融合方法,将ETM融合成空间分辨率为15 m的多光谱数据。以鄱阳湖源头梅江流域为研究区,在实测优势植被叶面积指数和光合有效辐射的基础上,利用植被指数法经验公式法反演流域的叶面积指数,并根据Beer-Lambert定律,建立了流域优势植被冠层消光系数的反演模型。在此基础上,反演了流域植被冠层叶面积指数和消光系数的空间分布,为SWAT植物生长模式的修正提供输入数据基础。     

利用夜间灯光数据分析我国社会经济发展的区域不均衡特征

夜间灯光遥感数据与人口和经济变量具有较好的相关性,已经广泛用于研究城市扩张和人类社会经济活动。采用VIIRS灯光数据定量化地分析了我国30个省(直辖市)的灯光辐射值对GDP、人口统计数据的响应情况。利用线性回归方法从地级市和省级两个尺度分析了灯光、GDP和人口的相关性。研究发现灯光辐射值与GDP、人口在多个空间尺度均存在显著的正相关性。采用经济学研究中常用的基尼(Gini)系数和不对称洛伦兹(Lasym)系数,从地级市和县级尺度上计算各省灯光、GDP和人口对应的得分值,探索各省社会经济不均衡情况。结果表明:各省在县级尺度上的不均衡比地级市尺度上严重;人口加权的灯光不均衡系数表明我国西部不发达地区的社会经济不均衡情况比东部发达地区严重。灯光Lasym系数表明不均衡状况比较严重的省份主要是由个别比较发达的区域引起。研究结果表明:基于灯光数据探索社会经济发展不均衡情况,可以从不同空间尺度分析问题,弥补了常规统计数据时间和空间不连续的问题。     

机载L波段微波辐射计数据反演表层土壤水分研究

土壤水分是联系地球表层物质能量交换的重要纽带,准确监测土壤水分对区域气候、生态、水文及农业生产研究意义重大。机载L波段微波辐射计提供了获取区域土壤水分"真值"的有效手段。结合黑河中游航空试验中的多源遥感及地面观测,发展了一种基于0°入射角的L波段被动微波亮温数据的单通道土壤水分反演方法,获得了研究区3景约700m空间分辨率的土壤水分反演结果。并对其反演结果进行了点尺度、面尺度和村社尺度3种不同空间尺度上的验证,结果显示:L波段被动微波遥感反演土壤水分在点尺度上的验证精度在0.035~0.055m3/m3之间;面尺度上验证精度略高于点尺度,其验证偏差在0.02m3/m3以内;反演土壤水分与村社尺度的灌溉数据,即距前次灌溉的间隔日数,在空间上负相关关系明显,二者间相关系数约为0.3。     

疏勒河流域水资源管理决策支持信息系统设计

世界银行贷款的疏勒河农业综合开发暨移民安置工程的实施,使流域内水土资源得到了极大规模的开发与利用,但同时也产生了湿地萎缩、植被退化、土地沙化和盐渍化等一系列较为严重的水环境问题。为实现流域整体生态、社会、经济效益的统一,保证区域经济与社会的可持续发展,建立科学、可靠、操作性强的流域水资源管理决策支持信息系统是实现上述目标的根本保障。在分析系统需求的基础上,结合疏勒河流域水资源特点对系统的结构、系统功能、系统实现等方面进行了
初步探讨,认为疏勒河流域水资源管理决策支持信息系统应是一个以硬件、系统软件、组织机构以及水资源数据为基础,“3S”技术及水资源管理专业模型为支撑的,集数据的采集、传输、存储、管理、分析、决策、输入、输出为一体的集成系统,以进行疏勒河流域水资源的评价、科学管理和决策。     

黄河流域甘肃片水土保持遥感判读特征研究

以黄河流域甘肃片水土保持遥感普查为例,分析了土壤侵蚀六项主要影响因子:侵蚀类型、侵蚀强度、地表组成、地貌类型、植被覆盖及地面坡度。通过研究各因子在TM影像上的分布、形状、纹理等识别特征,探讨了水土保持影响因子在遥感判读中的信息提取方法。并具体应用到2000年黄河流域甘肃片遥感普查数字化工作中,提出了各因子遥感判读特征分类系统。     

Land-use change analysis in Yulin prefecture,northwestern China using remote sensing and GIS

Rapid land-use change has taken place in many arid and semi-arid regions of China such as Yulin prefecture over the last decade due to rehabilitation measures. In this paper, land-use change dynamics were investigated by the combined use of satellite remote sensing and geographical information systems (GIS). Our objectives were to determine land-use transition rates among land-use types in Yulin prefecture over 14 years from 1986-2000 and to quantify the changes of various landscape metrics using FRAGSTATS, the spatial pattern analysis program for Categorical Maps. Using 30-m resolution Landsat Thematic Mapper (TM) data from the Institute of Remote Sensing Application (IRSA) in China, we classified images into six land-use types: cropland, forestland, grassland, water, urban and/or built-up land, and barren land. Significant changes in land-use occurred within the area over the study period. The results show the significant decrease in barren land was mainly due to conversion to grassland. Cropland increased by 3.39%, associated with conversions from grassland and barren land. The landscape has become more continuous, clumped and more homogeneous. The study demonstrates that the integration of satellite remote sensing and GIS was an effective approach for analysing the direction, rate and spatial pattern of land-use change.     

Telegeoprocessing: The integration of remote sensing,Geographic Information System (GIS), Global Positioning System (GPS) and telecommunication

This paper aims to bring together most of the key issues involved in research in novel systems in telegeoprocessing. Telegeoprocessing can be defined as a new discipline based on real-time spatial databases updated regularly by means of telecommunications systems in order to support problem solving and decision-making at any time and any place . It involves the integration of remote sensing, Geographic Information Systems (GIS), Global Positioning System (GPS) and telecommunications. Telegeoprocessing can be categorized as WebGIS (an integration of Internet and GIS), Mobile Geoprocessing (Wireless Mapping - an integration of mobile computing and GIS) and TeleGIS (an integration of GIS and other telecommunication techniques). This paper presents a comprehensive introduction to the problems encountered in telegeoprocessing engineering and the major technologies and standards related to designing an integrated, fully functional telegeoprocessing system based on the latest multimedia and telecommunication technologies. Overall attention will be given to systems based on remote sensing and GPS and all other technologies for sending data from sensors to GIS systems by means of multimedia telecommunications. Finally, we describe our pilot telegeoprocessing programme, which is currently being carried out in the Laboratory of Remote Sensing Information Sciences, Institute of Remote Sensing Applications, Chinese Academy of Science, China.     

Ground water potential in a semi-arid region of Andhra Pradesh - a geographical information system approach

Continuous and adequate supplies of potable water from ground reservoirs are important for sustained agriculture, industry and domestic use throughout huge semi-arid regions of India. The present paper describes an approach to investigating groundwater potential over extensive geographical areas and illustrates its potential with reference to watershed planning in the large Varaha River Basin (VRB), Andhra Pradesh, India. The method involves the creation of a systematic database of information from satellite data for reconnaissance survey before going for field exploration. Colour composite images from Landsat Thematic Mapper and Indian Remote Sensing (IRS) satellite were used to interpret various thematic maps of the Varaha river basin. SPOT 1 MLA data of band 3 on a 1:250 000 scale was used for improving the accuracy of interpretation of topographic units due to its higher resolution and stereo coverage. Slope and other coverages were derived from topographic maps. The thematic and topographic information was digitized and ERDAS Imagine GIS software was used to analyse this information. Groundwater potential zones were delineated through subjective weights assigned to interpreted thematic and derived topographic units according to their likely infiltration capacities. Seven categories of groundwater potential ranging from very good to poor were derived automatically. Field measurements were then made within a selection of these categories to check the groundwater potential at selected sites. The validity and effectiveness of using remote sensing and GIS techniques for improving the targeting of field observations for groundwater for a huge river basin is shown by comparing the inferred groundwater potential with the field measurements.     

基于CUAHSI-HIS的黑河流域水文数据共享发布平台设计与实现

水文观测数据是进行流域水文科学及相关科学研究的基础。在回顾国内外水文信息系统及水文数据共享现状的基础上,通过系统收集和整理黑河流域水文观测数据,利用协同促进水文科学发展大学联盟水文信息系统(Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science,Inc.-Hydrologic Information System,CUAHSI\|HIS)提供的水文服务器(HydroServer)组件进行了黑河流域水文数据共享发布平台的设计与实现。系统主要采用了观测数据库模型、WebGIS地图缓存技术和Web Service技术,建立了一个具有水文观测数据检索与浏览\,在线服务与分析功能的水文信息共享发布系统。     

基于城镇居民用地再分类的人口数据空间化方法研究——以长江中游4省为例

基于土地利用数据的人口统计数据空间化方法,在处理过程中会出现同一土地利用类型下人口难以细分的情况,从而影响人口空间数据精度。引入夜间灯光信息并提出了一种基于夜间灯光强度对城镇居民地再分类的人口空间化方法,以改善人口空间数据精度。基于DMSP/OLS夜间灯光及土地利用数据,以长江中游4省为研究区进行方法试验。研究结果显示:利用夜间灯光数据对城镇居民地再分类后,各分区模型的调整R2都提高到了0.8以上,人口空间数据总体平均相对误差较重分类前降低了12.32%。说明该方法在提高传统人口数据空间化模型精度的基础上能够细化城镇居民地人口空间分布。     

水质遥感信息与GIS集成方法与实现

讨论了RS和GIS技术及其集成的内在涵义、相互关系。以太湖流域的多源水环境监测信息为对象,将灰度图像数据与地面实测数据相结合,提出了基于RS、GIS集成技术的太湖流域动态监测分析方法。以RS、GIS和VisualBasic为工具,开发了太湖水环境监测信息管理系统,并简单地阐述了该系统的组成,通过对实际监测数据的处理和表达,说明了该系统在快速、高效、实时等方面具有明显优势。     

利用MODIS植被指数评估分水对黑河中游的影响

为缓解黑河下游额济纳旗生态恶化的现状,国家对黑河流域实施了分水政策。在下游环境得到了充分改善的同时,中游绿洲地区的发展却受到了不同程度的限制。利用2000~2004年的MODIS归一化植被指数数据,对中游两个绿洲地区连续5 a生长季的植被覆盖面积进行监测。分析并对比其植被覆盖面积的增长趋势,对黑河流域中游地区受分水影响的程度做出评估。     

The Spatial Transformation and Hotspot Detection of Land Use and Cover in Arid Basin：A Case of the Middle Reaches of Heihe River

Based on the data of land use/cover change in the middle reaches of the Heihe River in 1987,2001 and 2016,with the support of remote sensing technology,the Markov transfer matrix and land use dynamic estimation model were used to simulate the land use transformation direction and spatial distribution characteristics,detect hotspots of land use/cover change,analyze the relevant driving factors,and propose the countermeasures for development bottlenecks during the study period in the middle reaches of the Heihe River between 1987~2001 and 2001~2016.Its main findings are as follows：the main changes of land use in the middle reaches of Heihe River as the land of human activities gradually increasing,the ecological land decreasing continuously.The areas with sharp changes in land use are mainly concentrated on both sides of the river,the types of transformation are mainly in the conversion of waters into grassland,grassland into cultivated land,and the unused land to construction land;The scope of land use transformation in the study area have obvious spatial differences,the frequency and expansion are significantly higher than the previous period;as a whole,the hot region are located in the oasis area of agriculture in Zhangye,but the early hot region is more dispersed,small,no benefit,the later is concentrated,and has more central tendency in the larger space.