利用VIIRS DNB数据监测保护地人类活动

针对传统高分辨影像、DMSP/OLS数据在监测人类活动时复杂度高、准确度较低的问题,提出用VIIRS DNB数据对中国大陆地区保护地人类活动干扰情况进行探索.对VIIRS DNB数据提取的人类活动区域进行精度评价,并分析2012—2017年不同区域内保护地的人类活动强度差异及其变化特征.结果表明,VIIRS DNB数据...     

基于遥感和GIS的区域土壤侵蚀变化与人类活动关系研究

土壤侵蚀作为全球性的主要环境问题之一,受人类活动的影响日益强烈。在区域尺度上研究人类活动与土壤侵蚀变化的关系,对土壤侵蚀防治宏观决策具有重要意义。通过构建人类活动程度指数,从栅格尺度上分析了人类活动程度对土壤侵蚀变化的影响规律,进而从人口变化、土地利用变化和人类活动对植被覆盖影响程度等多角度综合分析,揭示人类活动对土壤侵蚀变化的驱动机制。结果发现,江西省1990年土壤侵蚀模数平均值841 t/（km²·a）,2018年减少到338 t/（km²·a）,土壤侵蚀明显缓解。平均人类活动程度指数由0.005增加到0.014,空间上呈现出以城市为中心向外辐射状的增加态势;偏远山地丘陵区,人类活动程度变化不大。20 a来,研究区土壤侵蚀的发生有由山地丘陵区向城市及周围地区转移的趋势。远离城市的偏远山地丘陵区,农村人口压力的减弱以及合理的土地利用转变促进江西省植被恢复,进而缓解土壤侵蚀;坡度缓和的城市及周边地区因人类活动程度的显著增强,土壤侵蚀有所加剧。     

大数据在我国生态环境监测与评价中的应用与问题

本文首先论述了大数据的内涵及与生态环境监测有关的大数据特点,阐述了我国生态监测中长期定位观测、卫星遥感技术、无人机技术、物联网技术的应用,生态环境评价中大数据在生态环境质量、生态脆弱性、生态安全和生物多样性评价中的应用,分析了大数据在生态监测与评价中存在的问题,最后归纳总结了大数据在生态环境监测与评价中的发展趋势。     

森林火灾后生态变化监测中植被指数提取方法的研究

一、前言动态监测是遥感的一大特长。尤其是TM数据，具有较高的辐射测量灵敏度、几何精度和空间分辨率，较航空遥感资料成本低，易获取。多时相的TM数据，既包含着森林植被的空间分布信息，又反映了火灾后森林生态变化和迹地更新的动态信息，故在“八五”的《森林火灾后生态变化遥感监测评价技术》研究课题中，选用TM图像数据作为遥感信息源，从TM数据中提取各迹地的生态变化信息，与各生态因子的模糊综合评判结果和火烧年限一起构建成动态监测数学模型，经过5个迹地的监测试验和验证，其功能达到了预期的攻关目标。应用TM数据监测火灾…     

一种基于WSN实时监测的三江源地区综合生态评价方法

基于大量实时生态监测数据实现了对三江源地区的综合生态评价。首先对通过WSN获得的不同类型和不同量纲的数据进行统一的规范化处理,并根据可用的生态监测传感器类型和三江源地区生态研究成果,构建了综合生态评价模型,然后基于AHP原理科学地确定各指标的权值,最后采用线性综合评价策略进行综合生态评价,并通过实例应用说明了评价过程。该评价方法应用AHP确定权值,科学地实现了对三江源地区综合生态的量化评价,对基于WSN的三江源远程实时生态监测信息的开发利用具有重要的理论和实际指导作用。     

广东省小水电生态流量监管平台的设计与实现

为提高生态流量监管能力及推进小水电的绿色发展,针对小水电生态流量监管智能化、信息化不足等问题,围绕生态流量监管的关键环节及业务管理需求,提出感知层、网络传输层、数据存储层、支撑服务层和应用层的五层总体架构设计。基于物联网、人工智能及大数据技术,重点从组网方式和接入协议上阐述了物联网的接入架构,提出使用深度学习实现视频图像智能分析进行下泄流量监测,提出使用大数据技术建立模型进行预警预测。 应用微服务架构、云服务、WebGIS等先进信息技术,构建具有生态流量监测、设备管理、地图控制、预警管理及数据可视化等功能的小水电生态流量监管平台,可有效监管水电站泄流行为特征,为流域、水系提供“生态流量保障”。     

区域生态环境空间信息服务系统的设计与实现

针对传统生态环境监测方法难以满足宏观区域生态环境变化监测需要的问题。基于空间信息服务理念,面向区域生态环境监测与评价的具体需求,应用遥感反演和GIS空间分析技术,在Microsoft.NET平台上,利用ArcEngine中间件实现了遥感影像数据和矢量数据的浏览、空间分析、专题图制作以及海量空间数据组织和管理功能;利用IDL(Interactive Data Language)开发的遥感反演模块,实现了生态环境关键参数的遥感提取,构建了面向区域生态环境监测与评价需求的运行系统。系统实现了海量空间数据的存储和管理,比较方便和准确地通过遥感手段反演关键生态环境参数,并根据需要生成相应的生态环境监测空间信息产品,从而为区域内生态环境保护和监测提供了技术支撑。     

基于遥感与生态服务模型的青岛市生态保护重要性评价

生态保护重要性评价是“双评价”的重要组成部分，是合理规划国土空间的重要依据。提出一种将遥感数据作为主要驱动数据，采用生态服务模型与生态敏感性指数相结合的生态保护重要性评价方法，定量评价了2018年青岛市陆域的生态保护等级。依据“双评价”标准，综合考虑区域内重要生态服务功能区、生态脆弱区和生态保护因子，划定青岛市生态保护重要性，并根据生态保护红线对评价结果进行验证和分析。结果表明：基于遥感与生态服务模型的生态保护重要性评价方法能够较好地评价区域生态保护重要性，青岛市生态保护重点区面积为1 125.57 km²，约占全市陆域面积的10.34 %，主要分布在青岛市东部的崂山片区、西南部的胶南山区以及北部的大泽山片区等生态系统服务功能较为丰富且生态敏感性较高的部分地区。研究提出的生态保护重要性评价方法为“双评价”工作的开展提供了良好的技术支撑，评价结果对于科学合理地编制城市发展规划和建设生态文明城市具有重要的参考价值。     

基于耦合协调度的武汉市主城区2010～2020年城市空间结构时空演变特征研究

耦合城市物理环境和人类社会活动两个层面,研究城市空间结构的时空演变特征,能够明晰城市发展的现状需求,为国土空间规划的布局提供参考。基于多源地理大数据,从城市静—动系统的协调性角度,以武汉市主城区为例,利用夜光遥感数据、POI数据、土地利用数据和道路数据,构建耦合协调度模型,从层次结构和圈层分布两方面,刻画了城市空间结构的时空演变特征。研究表明：(1)就时间变化而言,2010～2020年间武汉市主城区空间结构趋于完善,城市中心的范围和数量也出现了外延和增加。(2)就空间分布而言,主城区内空间结构的优劣分布欠均衡,总体形成了以城市中心向外围沿圈层梯度逐渐降低的格局。(3)利用多源地理大数据,在城市静—动系统视角下对城市空间结构特征的刻画,与城市的实际发展情况吻合度高,有助于深化对城市空间结构的理解,为国土空间规划提供参考。     

基于三维生态足迹模型的上海市生态安全研究

生态足迹指标是评价区域生态环境状况和资源利用状况的有效工具之一,本文选用三维生态足迹模型和生态安全评价指数,刻画上海市不同类型土地生态足迹和足迹广度与深度的2010—2018年的时序动态分析,并评估其生态安全状况。结果表示,2010—2018年上海市总三维生态足迹变化与能源用地足迹呈现基本相似的下降走势;人均生态足迹深度持续增长及足迹广度逐步减少,生态压力水平持续增大及生态赤字现象持续严重;生态经济协调指数处于低水平,经济发展和环境生态不平衡。上海市应积极采取战略对策,满足城市快速发展的土地需要,重视城市安全状况和文明构建,保证城市生态安全迈向更高水平。     

基于GIS的城建档案管理系统的研究与设计

论文在分析与研究城市建设档案管理信息系统现状基础上设计并实现了一种适应信息化时代的城市建设档案管理系统。通过采用多层架构及组件对象模型进行系统架构的设计,应用组件式GIS实现了基于空间位置的城建档案管理,采用空间数据库技术实现城建档案图属数据一体化管理、应用WebGIS技术实现了城市建设档案管理信息的网络发布与利用,采用工作流技术,使系统的结构灵活,可根据需要构建或调整城建档案业务管理工作流程,确定不同岗位的业务工作内容和数据使用权限。在应用上述技术基础上设计并实现了新一代的基于GIS的城建档案管理系统。从有关专家的论证及系统在应用示范验证发现,该文提出的基于GIS的城市建设档案管理信息系统的技术与设计方案是先进和可行的,并能适应信息化时代城建档案管理的需求。     

位置大数据的价值提取与协同挖掘方法

随着位置服务和车联网应用的不断普及,由地理数据、车辆轨迹和应用记录等所构成的位置大数据已成为当前用来感知人类社群活动规律、分析地理国情和构建智慧城市的重要战略性资源,是大数据科学研究极其重要的一部分.与传统小样统计不同,大规模位置数据存在明显的混杂性、复杂性和稀疏性,需要对其进行价值提取和协同挖掘,才能获得更为准确的移动行为模式和区域局部特征,从而还原和生成满足关联应用分析的整体数据模型.因此,着重从以下3个方面系统综述了针对位置大数据的分析方法,包括：（1）针对数据混杂性,如何先从局部提取出移动对象的二阶行为模式和区域交通动力学特征;（2）针对数据复杂性,如何从时间和空间尺度上分别对位置复杂网络进行降维分析,从而建立有关社群整体移动性的学习和推测方法;（3）针对数据的稀疏性,如何通过协同过滤、概率图分析等方法构建位置大数据全局模型.最后,从软件工程角度提出了位置大数据分析的整体框架.在这一框架下,位置数据将不仅被用来进行交通问题的分析,还能够提升人们对更为广泛的人类社会经济活动和自然环境的认识,从而体现位置大数据的真正价值.     

数字化技术让沉睡在标本馆里的睡美人活起来——“国家标本资源共享平台及其应用”专刊序言

本期《科研信息化技术与应用》的“国家标本资源共享平台及其应用”专刊刊登了 13 篇文章,其中综述性论文 4 篇,技术性论文 3 篇,应用类论文 6 篇。本专刊全面系统地介绍了我国标本数字化的最新进展及其在各个不同学科不同层次的应用。首先对国内外生物标本资源数字化进展进行了分析和介绍,重点对我国国家标本资源共享平台从不同侧面,系统而全面地进行了分析,并对我国今后标本数字化提出了非常具有建设性的建议;然后基于 NSII 网页浏览日志中标本查询页面中的用户检索关键词进行了分析,一定程度上揭示用户对不同物种、不同地理分布和馆藏分布的关注度,从而确定热点物种;并分别详细介绍了植物、动物和岩矿子平台标本数字化、平台建设、数据资源、专题库建设、以及为相关领域研究提供的服务。国家标本资源共享平台除了提供标本数据服务外,还为各具特色的专题数据库建设、各种专题研究提供了很好的空间和相关技术服务;生物多样性数据 Gap 分析、可视化分析、三维展示技术、多媒体技术等在标本数字化展示和相关研究中得到了很好的应用。     

城市生态环境质量评价软件的开发

本文以景观生态学理论为基础,从城市生态系统压力、状态和响应应三方面构建了一套全新的且较为全面的城市生态环境质量评价指标体系,并应用专家经验法确定其权重系数,再用加权平均法得到每个评价单元的综合评价指数,进行城市生态环境质量的评价。并以卫星遥感数据为基础,利用面向对象技术和组件技术,用可视化编程语言VisualBasic和GIS控件MapObjects开发了城市生态环境质量评价软件。     

基于时空周期模式挖掘的活动语义识别方法

传统的活动语义识别研究侧重从时空轨迹的空间信息中提取人类的活动语义,对时空轨迹数据的时间特性挖掘不足。本文兼顾时间和空间特征,提出了一种基于周期模式挖掘的活动语义识别方法。首先将分离出的活动轨迹数据通过空间距离进行密度聚类分成不同轨迹簇;然后,根据轨迹簇的时序特征挖掘个体对特定位置的访问周期,基于该访问周期,并结合在该位置的停留时间,及其附近兴趣点分布等特征构建分类模型,识别人类个体的活动语义。基于签到数据和仿真数据的实验结果表明,结合周期特征的活动语义识别方法相比没有加入周期特征的实验结果有效提升识别精度20%以上,在2个相同的签到数据集下,对比其他的识别方法提升精度10%以上。     

网络学习空间中学习画像的标签模型构建研究

混合式学习是互联网时代的一种主要学习形式。学生在网络学习空间中的学习活动将会产生大量的学习过程和学习结果数据。挖掘这些数据的价值成为了教育信息化的热点问题。基于这些学习数据开展学生学习画像将有助于分析学生的学习行为和学习成效,为探索个性化教育提供充分的数据支撑。该文以学习画像中最典型的学习能力和学习行为偏好两个维度的分析刻画为例,根据学习数据的动态周期性特征,提出了一种调整的线性加权变异系数算法,消除了量纲与样本容量的影响,实现了学生学习能力稳定性标签模型;同时利用箱线图k百分位数方法,结合偏好随机变量概率分布理论,构建了学生行为偏好中最有代表性的学习任务响应习惯标签模型。通过对采集的样本数据和处理结果的对比分析表明,采用该方法构建的两种标签模型具有良好的刻画效果,准确地反映了学生的个体学习特征。     

基于面向对象的青海湖环湖区居民地信息自动化提取

居民地的空间格局和密度直接反映着区域人类活动的强弱程度,影响着区域人地系统演变和生态环境可持续发展。基于高分辨率卫星遥感影像数据,提出了一种面向对象的青海湖环湖区居民地信息自动化提取方法。首先,利用尺度集理论对高分辨率卫星遥感影像进行多尺度分割,获取不同尺度的分割对象;其次,通过机器学习算法集对分割对象的自定义特征、光谱特征、几何特征和纹理特征进行训练,选取最优自动分类算法;最后,利用最优自动分类算法提取青海湖环湖区城镇居民地和农村居民地信息。采用平均召回率、平均准确率和平均F值评价指标对分类结果进行精度评价,其中,城镇居民地各评价指标均在93%以上,农村居民地各评价指标均在86%以上。结果表明:该方法提取城镇居民地和农村居民地总体精度较高,在大面积人类活动精细化监测中具有较好的科学意义和应用价值。     

哈尼梯田遗产地人类活动强度定量化研究

人类活动强度是表征人类对环境影响和作用程度的指标,可通过土地利用类型来定量化。本研究运用地理信息系统 (GIS) 技术,以哈尼梯田遗产地所在的元阳县的土地利用数据为基础,结合研究区实际情况,建立了元阳县不同土地利用类型的人类影响强度系数,量化了研究区域的人类活动强度的大小和空间分异。结果表明元阳县人类活动强度整体较低,但从元阳县到遗产区再到遗产核心区,人类活动强度呈明显的递增趋势。空间上看,元阳县人类活动强度西高东低,高值一般出现在 1500 m-2000 m 的中高海拔地区。遗产区和遗产核心区的人类活动强度则以主要梯田片区为表征,呈块状分布,高值主要集中在牛角寨、坝达、多依树、老虎嘴4大梯田片区。     

基于现状评价的洞庭湖区生态城镇化发展思路

洞庭湖区作为湖南省重要的经济区域,在经济快速发展,城镇化比重不断提高的背景下,也面临着产业转型、城市转型等来自经济、社会、自然等各方面的压力。论文使用2004年—2012年的数据,采用因子分析法动态地对洞庭湖区生态城镇化发展水平进行了评价分析,认为湖区生态城镇化发展存在着产业布局和结构不合理、总体经济实力不强、地区经济发展程度差异较大、尚未实现经济增长与生态环境改善共同协调发展等问题。提出改革与转变政府职能模式、大力推进基础设施建设、对三大城市进行合理统一的规划与布局、形成有辐射力和优势产业的中心县城、促进小城镇的协调发展等湖区生态城镇化发展思路。     

基于一卡通数据活动熵的学生活动规律研究

随着信息化技术的快速发展与广泛应用,数据挖掘在教育大数据中得到越来越多的重视。目前尚无利用一卡通数据对学生活动规律性进行量化评价的研究。本文以某高校13575名本科生为研究对象,利用其一学年的790万条校园一卡通消费记录,定义了活动熵,提出衡量学生活动规律性的时空加权活动熵算法,计算并量化每个学生的活动规律值。基于活动熵对学生进行聚类,并结合部分学生的成绩数据、图书借阅数据以及消费特征,运用Apriori关联算法分析学生群体和个体行为,挖掘出隐含的关联规则。分析结果与心理学科的研究结果有较高的一致性,对于多元评价学生及智慧校园管理具有科学的指导作用。