基于GlobeLand 30的山东省地表覆盖时空变化与分析

以山东省为研究区域,利用2000年、2010年和2020年的GlobeLand 30数据,综合采用用地面积、构成占比、增量占比以及地表覆盖转移矩阵等分析方法,研究了山东省各地市地表覆盖的空间格局、变化幅度、区域差异,并从人口、经济、政策等方面对山东省各地级市的地表覆盖变化驱动力、变化特点等进行了分析.研究结果表明山东省地表覆盖在过去的20 a中发生了较大的变化.耕地呈现较大幅度的减少,其减少率为11.63％;人造地表扩张速度较快,增长率高达80.92％,其他地类也有不同程度的变化.山东省地表覆盖变化具有显著的区域差异性,草地和森林的变化主要集中在鲁东丘陵的东北部地区和鲁中南山地丘陵中部区域,湿地和水体的变化主要集中在鲁西北平原北部沿海地区和南四湖地区.山东省地表覆盖变化是由多种驱动力因素共同影响的结果,如经济的增长、人口的流动、政策的实施等.     

基于GlobeLand30的番禺区地表覆盖时空变化分析

本文基于全球30 m地表覆盖数据(GlobeLand30),采用地表覆盖转移矩阵、重心迁移方法,分析了番禺区2000—2020年不同地表覆盖类型的相互转化及其空间分布。结果表明：过去20年间,人造地表持续占用耕地、森林和草地,其中耕地最为明显。同时,2010—2020年人造地表扩张速度较2000—2010年更为迅速。从相互转化的空间分布上看,番禺区人造地表在2000—2010年呈点状增加,之后10 a快速蔓延至全区。人造地表和水体的重心向东迁移,耕地的重心转移则逐步西移,呈“一进一退”的趋势。     

GlobeLand30湿地细化分类研究

基于30 m地表覆盖数据产品完成湿地精细化分类,能够更好地满足当前较高分辨率及较详尽全球湿地数据的应用需求。本文在深入分析湿地分类体系与细化方法的基础上,提出以湿地细化类别的定义、多元知识的分层分类、亚类数据精细化提取为主线的总体研究思路,制定了基于先验知识的对象系统筛选、基于森林数据的同位像元提取、基于最佳阈值的极大似然掩膜的主体分类方法,并应用于数据生产实践获得8个亚类信息。该方法克服了常规手段普遍存在的周期长、效率低等弊端,实现了全球较高分辨率湿地亚类数据的快速精确制图,总体分类精度达82.6%,对地理世情及其他地表覆盖研究具有借鉴意义。     

全球地表覆盖领域服务计算的研究进展——以GlobeLand 30为例

将服务计算技术与领域需求相结合,为信息共享和协同服务提供高效技术手段,是当前互联网+地理信息的一个重要发展方向。本文以GlobeLand 30为例,分析了地表覆盖信息处理与服务计算相结合的基本问题,介绍了领域服务建模、在线计算方法和动态服务技术等方面的最新研究进展,以及所研发的GlobeLand 30信息服务平台。本文还讨论了GlobeLand 30领域服务计算的发展方向。     

基于GlobeLand 30的水田提取方法研究

Globe Land 30是全球首套30 m分辨率地表覆盖数据产品,分为10种类型,包括耕地、森林、草地、灌木地等,分类精度经过多方验证达83.51%,Kappa系数0.78,耕地的分类精度达83.06%。由于Globe Land 30耕地图层没有更加详细的耕地亚类信息,限制了其广泛应用。本文试图基于Globe Land 30耕地数据探索一种快速提取水田信息的方法,进而为获取全球范围的水田分布信息提供技术支持。该方法基于TM影像的归一化植被指数NDVI、地表水分指数LSWI、近红外波段的反射率ρnir和短波红外波段的反射率ρwir,通过Google Earth选取的水田样本,统计水田的光谱特征和空间特征,建立水田提取的知识规则,然后结合多尺度的分割对象图斑自动化识别水田信息。文中选取了江苏省高邮市实验区进行水田提取试验,结果表明:采用该方法分类精度比基于像素的决策树方法提升大约6%,并能有效地消除椒盐误差,图斑完整性较好。     

基于知识的GlobeLand30耕地数据质量检查方法与工程实践

全球地表覆盖数据产品GlobeLand30研制的一项重要任务是设计和研发数据质量检查方法,降低地表覆盖10大类型分类提取的错判率与漏判率.本文以耕地为例,分析了影响全球耕地信息提取的主要质量因素,凝练了耕地的地域分布、人文相关知识、时空稳定性、物候特征等方面的知识,构建了基于知识的数据质量检查规则,设计了由整体到局部、分区域检查与修改交互式处理的策略,形成了一种基于知识的全球耕地数据质量检查方法;并利用该方法开展了GlobeLand30耕地数据质量检查,将耕地数据精度提高到了83.06%.该方法对地理国情及其他地表覆盖研究具有借鉴意义.     

时空视角下的南京江北新区国土空间用地格局分析

利用地理国情地表覆盖分类数据,从时空视角分析2015—2019年南京江北新区国土空间格局现状及变化情况,结果表明:南京江北新区国土空间用地比例相对均衡,呈现“城镇—生态”协调发展的空间格局,基本符合区域发展定位;2015—2019年,南京江北新区国土空间用地的变化趋势为城镇用地增长、农业用地和生态用地减少,且农业用地减少速率快于生态用地。     

30m全球地表覆盖遥感制图生产体系与实践

在以"多源影像最优化处理、参考资料服务化整合、覆盖类型精细化提取、产品质量多元检核"为主线的总体研究基础上,依托生产技术规范体系、全过程质量控制手段和支持环境,通过30m地表覆盖产品和技术设计、多源影像资料收集整合处理、分区按类型地表覆盖数据提取组织实施及数据产品集成与优化,构建了工程化的30m全球地表覆盖遥感制图生产体系,实现了预期的产品指标,完成了2000和2010两个基准年的30m地表覆盖数据产品研制。通过精度评价,该套数据产品分类精度达到80%以上。该生产体系的构建为开展较高分辨率全球地表覆盖数据产品研制、细化、更新奠定了基础,为开展大规模遥感影像信息提取、表达和应用起到了示范作用。     

1980—2015年中国建设用地变化研究

土地特别是建设用地的空间格局与演变是城镇研究的热点问题。本文利用1980、1990、1995、2000、2005、2010、2015年7期的中国土地利用遥感数据,对1980—2015年中国建设用地变化进行了系统性的分析。研究工作主要有:①计算1980—2015年中国的城镇用地、农村居民点、其他建设用地及总建设用地的面积和增长率,从而得到1980—2015年中国的建设用地变化速率。②运用GIS软件中的联合分析工具,得到1980—2015年中国建设用地空间变化格局。③制作土地利用转移矩阵,从而得到1980—2015年中国建设用地结构变化情况。研究表明,中国建设用地整体上表现为持续扩张的态势;东部及沿海地区增长速度较快,青藏高原基本无变化,中部及东北地区增长速度较缓,西北地区有少量增加;增加建设用地以耕地转入为主。     

基于VCM的建设用地空间分布格局对比研究

利用ArcGIS软件,通过空间聚散程度的测度方法以城市中心和主干道建立各县的VCM曲线,对比分析了各县的空间分布格局。其结果表明:(1)青河、布尔津、吉木乃、富蕴具有相似的空间分布特征,哈巴河和福海的空间分布特征各自具有独特的空间分布特征。(2)青河、布尔津、吉木乃、富蕴和哈巴河,其建设用地分布相对集中,其总体特征呈沿城市中心和主干道分布,而福海县的建设用地较为分散分布。(3)城市中心和主干道的区位影响研究区建设用地分布。     

Collaborative validation of GlobeLand30:Methodology and practices

30-m Global Land Cover(GLC)data products permit the detection of land cover changes at the scale of most human land activities,and are therefore used as fundamental information for sustainable development,environmental change studies,and many other societal benefit areas.In the past few years,increasing efforts have been devoted to the accuracy assessment of GlobeLand30 and other finer-resolution GLC data products.However,most of them were conducted either within a limited percentage of map sheets selected from a global scale or in some individual countries(areas),and there are still many areas where the uncertainty of 30-m resolution GLC data products remains to be validated and documented.In order to promote a comprehensive and collaborative validation of 30-m GLC data products,the GEO Global Land Cover Community Activity had organized a project from 2015 to 2017,to examine and explore its major problems,including the lack of international agreed validation guidelines and on-line tools for facilitating collaborative validation activities.With the joint effort of experts and users from 30 GEO member countries or participating organizations,a technical specification for 30-m GLC validation was developed based on the findings and experiences.An on-line validation tool,GLCVal,was developed by integrating land cover validation procedures with the service computing technologies.About 20 countries(regions)have completed the accuracy assess-ment of GlobeLand30 for their territories with the guidance of the technical specification and the support of GLCVal.     

全球电离层时空变化特性分析

采用谱分析和小波分解的方法对全球电离层VTEC量的时空变化特性进行了分析。使用IGS中心发布的全球电离层网格图数据,分别从高中低纬度全年变化特性、南北半球全年变化特性、全球范围内随经纬度的变化特性对电离层VTEC进行了分析。结果表明,高中低纬度地区VTEC量具有周日和半周年变化现象,在二分点处存在峰值,南半球电离层较北半球电离层活跃,经度变化对VTEC值的影响较纬度变化大,总体上,太阳辐射是电离层活动的主要影响因素。     

Characterizing and monitoring global landscapes using GlobeLand30 datasets: the first decade of the twenty-first century

Global land cover maps are important sources of information for a wide range of studies including land change analysis and climate change research. While the global land cover maps attempt to present a consistent and homogenous data in terms of the production process, the existing datasets offer coarse resolution data, e.g. 1000 m for IGBP DISCover and 300 m for GlobeCover 2009 that is oftentimes challenging. Recently, GlobeLand30 data based on Landsat archive for two timestamps of 2000 and 2010 has been released. It presents a finer spatial resolution of 30 m, which provides numerous opportunities for a wide range of studies. The main objective of this study is to use this dataset for characterizing global land cover patterns, monitoring, and identifying extreme land change cases with their types and magnitude. The findings reveal massive land change patterns including deforestation, desertification, shrinkage of water bodies, and urbanization across the globe. The results and discussions of this research can help policy-makers, environmental planners, ecosystem services providers and climate change researchers to gain finer insights about the forms of global land change. Future research calls for further investigation of the underlying causes of the massive changes and their consequences on our ecosystems and human populations.     

遥感与GIS支持下近十年中国草地变化空间格局分析

以遥感与GIS为技术支撑，动态监测我国草地资源近十年的变化情况，为草地资源的可持续利用与管理提供科学依据。近十年来，我国的草地资源变化在空间上有明显的地域差异。表现为草地变耕地主要分布于我国的东北三省，与内蒙古的东部地区；草地变为城镇交通用地在很大程度上与区域的人口、经济发展有联系；草地变林地分布主要集中于沿海地区；草地退化集中于内蒙古、新疆、青海。草地变化虽然与自然条件有关，但人类活动对草地变化有很大影响。同时草地的退化对我国的生态环境，尤其是北方将产生不良的作用，在一定程度上制约区域经济发展。     

杭州湾滨海湿地时空格局变化遥感调查研究

采用TM、SPOT-5卫星遥感数据,通过建立杭州湾滨海湿地分类体系和解译标志并进行人机交互解译,完成了杭州湾1987、1995、2003和2009年滨海湿地提取和分类。研究了4期杭州湾滨海湿地的利用状况、面积,以及时空格局变化情况,研究显示:1987~2009年期间,杭州湾滨海湿地主要表现为滩涂湿地的逐年减少和库塘湿地的逐年增加;1995年之前湿地变化以自然驱动力为主,之后人类活动影响明显,对近海域、滩涂不断开发,尤以南岸为主;以杭州湾湿地公园为典型的沼泽草甸湿地得到了较好的保护。     

湖北省气溶胶光学厚度时空分布特征研究

利用MODIS遥感数据反演湖北省2003～2008年气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了AOD平均值的空间分布与时间变化特征;利用自组织映射(SOM)模型与线性模型,分析了湖北省AOD与人口密度、人均工业产值、森林覆盖率之间的关系。结果表明,在空间分布上,AOD高值区主要位于地势较低、人口密度较大、人均工业产值较高、森林覆盖率较低的湖北中南部;AOD次高值、低值区位于地势较高、人口密度较小、人均工业产值较低、森林覆盖率较高的湖北西部、东北部和东南部,对高值区呈环绕之势。在时间变化上,AOD年均值呈逐年增加的趋势;四季均值及细粒比分布存在明显差异;月平均值在冬春、春夏之交分别呈上升与下降趋势。在AOD时空分布的影响因素上,SOM模型与线性模型分析结论一致,AOD分布与人口密度、人均工业产值呈正相关,与森林覆盖率呈负相关。     

天津地区大气水汽含量时空分布变化

大气中的水汽是大气中重要的组成部分,水汽含量在人类日常生活中扮演重要的角色,大气水汽含量探测工作对于水汽循环、水汽输送、人工降水以及水资源评估等气象研究具有重要意义。本文对高质量的欧洲中期数值预报中心(ECMWF)再分析资料的进展进行了介绍,并且利用该资料对天津地区水汽含量的时空变化进行了分析,研究发现水汽含量的变化具有明显的季节性,受季风的影响显著。在空间分布上,天津上空水汽含量呈现从东部沿海往西部内陆地区逐步均匀减少的趋势,并且其上空的水汽含量呈现逐年增加的趋势,水汽含量的增加可能和温室效应有关。     

中国重点区域PM2.5时空变化分析与预测

在我国工业化和城市化迅速发展的背景下,细小颗粒物PM_2.5污染已经成为当前主要空气污染物。本文使用基于Python编程语言的网络爬虫技术获取了中国京津冀、长三角、珠三角3个重点区域的PM_2.5日均值数据,分别基于Excel软件和ArcGIS软件进行PM_2.5时空变化特征分析。最后,通过建立分数阶累加灰色预测模型对北京市2018年PM_2.5月均值浓度进行预测。结果显示:1)时间上,我国PM_2.5浓度表现为“冬高夏低”的“U”形变化趋势;2)空间上,我国PM_2.5浓度整体表现为由南北地区向中部地区PM_2.5浓度逐渐增加;3)分数阶GM(1,1)模型对PM_2.5月均值浓度数据的预测精确度较高,结合预测结果可从长期或短期提出PM_2.5污染治理的措施建议。     

利用AIRS产品分析中国地区近地面甲烷浓度时空特性

甲烷(CH4)作为仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体,不仅在全球和区域尺度光化学反应中起着重要作用,而且在能量收支平衡及气候变化方面有着重要的影响。2013年,Auqa/EOS的大气红外探测仪(AIRS)热红外近地表CH4产品在AIRS Version6.0产品中发布,其结果尚未在中国进行验证,利用热红外传感器分析中国近地表CH4浓度的时空分布还处于初始阶段。本文利用中国青海瓦里关(WLG)、中国台湾鹿林山(LLN)及蒙古乌兰乌勒(UUM)地基观测资料对AIRS V6.0近地面CH4浓度产品进行了验证,误差在2%以内,二者相关系数r分别为0.68、0.5、0.69,变化趋势一致,进而从地域、季节变化和年际变化3个方面探讨了2003年—2013年中国地区近地面CH4浓度的时空分布特征。结果表明:CH4浓度最低值位于西藏地区(1800 ppbv),高值区位于新疆维吾尔自治区北部、内蒙古自治区及黑龙江北部(1920 ppbv);夏季高,冬季低,季节性变化明显,年际变化基本上呈增长趋势。     

滦河流域土壤侵蚀强度时空变化分析

滦河流域从1990年就被列为国家级水土流失重点防治区,国家在水土流失治理方面进行了大力投入。进入21世纪,通过大规模的治理,流域水土流失得到了有效遏止,生态环境明显好转。与此同时,国家在该区域开展了多次土壤侵蚀遥感调查,调查结果在时间上形成序列,客观反映了流域的水土流失状况及其变化趋势。在历次土壤侵蚀调查结果的基础上,对滦河流域从1984～2008年近三个年代的土壤侵蚀时空变化进行分析,确定了流域内水土流失强度在空间和等级的变化情况。