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中国沙漠 2022年第4期42卷 99-109页

作者：罗晶黄晓霞程宏蒋宁莫旭昱王琇瑜云南大学地球科学学院/云南省高校低纬高原大气环境与边界层过程重点实验室云南昆明650091 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室/地理科学学部北京100875 云南省气象局云南省大气探测技术保障中心云南昆明650034

京津风沙源治理是中国政府实施的具有重大战略意义的生态工程,实施近20年,区域生态环境状况发生了根本转变。为了定量评估京津风沙源治理工程实施以来景观结构变化及其对生态系统服务价值的影响,以浑善达克沙地为研究区域,以生态调节服... 详细信息

京津风沙源治理是中国政府实施的具有重大战略意义的生态工程,实施近20年,区域生态环境状况发生了根本转变。为了定量评估京津风沙源治理工程实施以来景观结构变化及其对生态系统服务价值的影响,以浑善达克沙地为研究区域,以生态调节服务(风蚀防治、水蚀防治、碳固存)、生态供给服务(牲畜养殖、粮食生产)、生境支持服务(自然生境多样性、人口居住支持服务)等指标,利用生态系统服务复合指数(Multiple ecosystem services landscape index,MESLI)和景观格局指数,运用冗余分析(redundancy analysis,RDA)和变差分解(Variation Partitioning)方法,研究了生态系统服务及集成的时空格局,以及植被景观组成与景观配置对区域生态系统服务贡献的变化。结果表明:(1)2000—2015年,浑善达克沙地的林地、草地面积减少,沙地面积则增加了110%;林地的景观结构改善,而草地与沙地的景观破碎化明显,连通度降低。(2)研究区东部和南部的生态系统服务价值增加了19%—85%,主要与林地景观的空间配置结构改善有关;中部和西部生态系统服务总体降低了28%—43%,主要与草地面积缩减、沙地面积扩张、植被景观破碎化有关。(3)景观格局对区域生态系统服务供给的贡献从2000年的60.88%增加到2015年的69.21%,且二者共同作用的比例明显增加,植被景观组成的贡献整体大于植被景观配置的贡献。植被景观配置对生态系统服务的相对贡献增加,表明植被恢复等治理工程的实施,在景观空间结构方面提升了防风固沙的效果,改善了区域生态系统服务功能。

关键词：生态系统服务景观组成景观配置土地利用变化京津风沙源区

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基于趋势单产和干旱指数的河南省冬小麦单产估算

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麦类作物学报 2021年第4期41卷 508-516页

作者：李石波朱秀芳侯陈瑶郭锐刘莹地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学北京100875 土地科学技术学院中国地质大学(北京)北京100083 地理科学学部遥感科学与工程研究院北京师范大学北京100875

为了探究相关气象因子对小麦生产的影响,获取极端气候条件下满足精度需求的作物估产模型,以河南省为研究区,对研究区的历史小麦单产数据进行时间序列分解,得到趋势单产,再结合不同时间尺度干旱指数作为输入变量,以实际单产作为输出变量... 详细信息

为了探究相关气象因子对小麦生产的影响,获取极端气候条件下满足精度需求的作物估产模型,以河南省为研究区,对研究区的历史小麦单产数据进行时间序列分解,得到趋势单产,再结合不同时间尺度干旱指数作为输入变量,以实际单产作为输出变量,建立随机森林回归单产估计模型。选择典型干旱年份(2011年)与非干旱年份(2015年)进行小麦单产模型的精度验证,并对输入变量的重要性进行了分析。结果显示,随机森林回归单产估计模型拟合精度整体较高,各市模型的决定系数平均为0.87,平均绝对值误差的均值为17.69 kg·hm^(-2),平均绝对相对误差的均值为0.07。面积加权和简单平均估计得到的各市小麦估产的精度平均值在2011年分别为96.16%和95.12%,在2015年分别为92.99%和92.26%。干旱年份估产精度整体上高于非干旱年份估产精度,面积加权后的小麦单产估计精度略高于简单平均的小麦单产估计精度。对建模贡献最大的输入变量是趋势单产。就干旱指数来说,1个月时间尺度的干旱指数重要性整体高于2和3个月时间尺度的干旱指数;4月份的干旱指数重要性整体高于生长季其他月份的干旱指数。该模型能够准确及时地获取极端气候下小麦产量信息以及变量对小麦产量的影响,可以为研究气候变化对小麦产量的影响和提高极端气候条件下的估产精度提供方法参考。

关键词：单产估计随机森林标准化降水蒸散指数趋势单产

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高光谱图像分类的Wasserstein配置熵非监督波段选择方法

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测绘学报 2021年第3期50卷 405-415页

作者：张红吴智伟王继成高培超华东师范大学全球创新与发展研究院上海200062 华东师范大学城市与区域科学学院上海200241 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

高光谱图像波段选择需考虑波段信息。传统香农信息熵指标仅考虑图像的组分信息(像元的种类和比例),忽略了图像的空间配置信息(像元的空间分布),后者可由玻尔兹曼熵刻画。其中,Wasserstein配置熵删除了连续像元的冗余信息,但局限于四邻域... 详细信息

高光谱图像波段选择需考虑波段信息。传统香农信息熵指标仅考虑图像的组分信息(像元的种类和比例),忽略了图像的空间配置信息(像元的空间分布),后者可由玻尔兹曼熵刻画。其中,Wasserstein配置熵删除了连续像元的冗余信息,但局限于四邻域,本文将Wasserstein配置熵拓展至八邻域。以印度松木试验场和意大利帕维亚大学高光谱图像为例,使用Wasserstein配置熵差异值测度波段相关性,通过非监督次优搜索法确定最优波段组合,并用支持向量机分类。比较基于Wasserstein配置熵差异值、互信息、4种标准化互信息和两种相对熵变体的图像分类精度。结果表明,四邻域和八邻域Wasserstein配置熵差异值均可用于高光谱图像波段选择,当选择少量波段时优势尤为明显,且八邻域整体优于四邻域。

关键词：高光谱图像图像分类香农熵 Wasserstein配置熵波段选择

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激光衍射法与湿筛-吸管法测定中国3种典型土壤粒径分布的差异分析

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水土保持研究 2021年第4期28卷 84-90页

作者：白雪杨扬黄婷婷吴欣桐何涛王丽娟刘宝元北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部地理学院北京100875 北京市十三陵林场北京102200

为探究激光衍射法(Laser Diffraction Method,LDM)与湿筛—吸管法(Sieve-Pipette Method,SPM)测定不同土壤粒径分布的差异,以中国3种典型土壤--黑土、褐土和紫色土为研究对象,采用LDM和SPM分别测定其250~2000μm,100~250μm,53~100μm,20~53μm,10~20μm,5~10μm,2~5μm和<2μm粒级的百分比含量,并对SPM所得各粒级土壤悬液进行了LDM测定。结果表明:LDM相比SPM显著高估了3种土壤10~20μm,5~10μm,2~5μm粒级含量,低估了<2μm粒级含量,且二者的绝对差异随粒级减小而增大;两种方法在>20μm各粒级的差异因土壤类型而异。LDM在SPM所得250~2000μm,100~250μm悬液中仅分别检出34.6%~70.1%和58.1%~70.6%的对应粒级颗粒。在SPM所得<100μm各粒级悬液中,LDM检出的对应粒级占比介于52.7%~98.4%;偏大颗粒主要分布在对应悬液的相邻粒级,且占比随悬液粒级减小呈增大趋势。LDM与SPM在土壤粒径分布测定方面的差异主要源自土壤颗粒尤其是细颗粒的不规则形状,二者之间的具体差异因土壤类型和粒级而异。

关键词：土壤粒径分布激光衍射法湿筛—吸管法中国典型土壤

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高分遥感共性产品生成和真实性检验技术体系

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遥感学报 2023年第3期27卷 544-562页

作者：柳钦火闻建光周翔赵坚李增元李新马明国王维真廖小罕刘绍民范闻捷肖青仲波李静辛晓洲李丽贾立高志海金家栋梁师邢进廖楚江吴一戎中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室北京100101 国家国防科技工业局对地观测与数据中心北京100101 中国林业科学院资源信息研究所北京100191 中国科学院青藏高原研究所国家青藏高原科学数据中心北京100101 西南大学地理科学学院重庆金佛山喀斯特生态系统国家野外科学观测研究站重庆400715 中国科学院西北生态环境资源研究院中国科学院黑河遥感试验研究站兰州730000 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京大学遥感与地理信息系统研究所北京100871 中科星图股份有限公司北京101399 航天宏图信息技术股份有限公司北京100195 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

随着高分辨率对地观测系统重大专项的成功实施,GF-1—GF-7七型卫星共19种主要载荷发射升空,形成了中国遥感卫星多谱段、多模式的观测能力,可为各种科研和行业遥感应用提供源源不断的高空间、高时间和高光谱分辨率的高质量遥感数据。如... 详细信息

随着高分辨率对地观测系统重大专项的成功实施,GF-1—GF-7七型卫星共19种主要载荷发射升空,形成了中国遥感卫星多谱段、多模式的观测能力,可为各种科研和行业遥感应用提供源源不断的高空间、高时间和高光谱分辨率的高质量遥感数据。如何打通高分卫星遥感数据到信息的转换链,降低高分卫星数据应用门槛、提升高分卫星应用服务成效已成为急需破解的迫切问题。遥感定量产品的误差来源包括传感器成像、几何与辐射定标、数据预处理、定量反演与产品检验等各个环节,提高定量遥感产品精度是一个复杂的系统工程,各行业应用部门和多领域用户难以独立完成全流程数据处理、产品生产和检验。本文在分析高分卫星遥感产品体系的基础上,针对多用户共同需求,梳理了7大类共45种共性定量遥感产品;从全链条误差溯源和质量检验需要出发,提出了高分遥感共性产品生成和检验的技术体系,分析了算法测评—算法优化—产品生产—真实性检验等环节面临的关键技术;进而提出了高分遥感共性产品真实性检验平台与产品定型分系统的初步设计方案,并介绍了系统研发的最新进展;最后对高分共性产品应用前景进行了展望,构建高分遥感共性产品生成与真实性检验技术体系,对于保障高分卫星遥感共性产品精度和质量、提升高分卫星应用服务效益具有重要的意义。

关键词：高分卫星遥感反演遥感共性产品算法测评像元真值真实性检验

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基于大数据的城市土地利用分类研究——以西宁市为例

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北京师范大学学报（自然科学版） 2021年第3期57卷 399-410页

作者：戴一华刘志锋王一航杨志鹏北京师范大学地理科学学部北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室人与环境系统可持续研究中心北京100875 国家自然科学基金委员会北京100875

以西宁市为例,基于宜出行和兴趣点(points of interest,POI)2类常用大数据以及最大似然、支持向量机和神经网络3种常用分类方法,开展了城市土地利用分类研究.通过对比不同数据与方法组合下的城市土地利用分类精度,确定了提取城市土地利... 详细信息

以西宁市为例,基于宜出行和兴趣点(points of interest,POI)2类常用大数据以及最大似然、支持向量机和神经网络3种常用分类方法,开展了城市土地利用分类研究.通过对比不同数据与方法组合下的城市土地利用分类精度,确定了提取城市土地利用信息的最优数据组合方式和分类方法.并基于分类结果对西宁市的城市土地利用格局进行了分析.结果显示,基于POI和宜出行数据的神经网络分类方法获取的研究区城市土地利用信息精度最高,总体精度为71.25%,Kappa系数为0.62.主要原因在于综合POI和宜出行可以更加充分地反映不同土地利用类型的特征,而神经网络可以有效综合多源大数据的信息.因此,基于多源大数据和神经网络为快速有效地获取城市土地利用信息提供了有效途径,具有较大的应用潜力.

关键词：城市土地利用大数据兴趣点宜出行机器学习

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黄土高原社会-生态系统变化及其可持续性

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资源科学 2020年第1期42卷 96-103页

作者：王帅傅伯杰武旭同王亚萍北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京大学城市与环境学院北京100871

在全球变化和人类活动驱动下,社会系统与生态系统均处在不断加剧的动态变化中,揭示二者之间的互馈机制是保持和增强系统弹性以及可持续性的科学基础。黄土高原地区是中国人口、资源、环境矛盾最集中的区域之一,也是黄河重要的产水区和... 详细信息

在全球变化和人类活动驱动下,社会系统与生态系统均处在不断加剧的动态变化中,揭示二者之间的互馈机制是保持和增强系统弹性以及可持续性的科学基础。黄土高原地区是中国人口、资源、环境矛盾最集中的区域之一,也是黄河重要的产水区和绝大部分泥沙的来源区。合理布局黄土高原土地利用格局,协调黄土高原水土保持和黄河下游水资源利用与泥沙控制,是黄土高原地区和黄河流域可持续发展的重大需求。本文立足于国际社会-生态系统耦合研究前沿和可持续发展与生态建设的国家需求,综述了区域社会系统与生态系统的互馈机制和社会-生态系统的耦合模拟的研究进展,总结了黄土高原社会-生态系统的变化过程和驱动机制,认为发展社会-生态系统动态机制分析方法和稳态转换识别方法,建立耦合社会系统与生态系统的土地利用权衡与优化模型,是推动社会-生态系统耦合研究理论与方法创新、为黄土高原的可持续发展提供科学依据的重要途径。

关键词：社会-生态系统互馈机制可持续性弹性稳态转换人地耦合黄土高原

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长江中游城市群生态系统健康时空演变特征分析

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生态学报 2022年第1期42卷 138-149页

作者：陈万旭赵雪莲钟明星李江风曾杰中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430078 中国地质大学(武汉)空间规划与人地系统模拟研究中心武汉437008 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 信阳师范学院旅游学院信阳464000 中国地质大学(武汉)公共管理学院武汉430074

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况... 详细信息

城市群地区生态系统健康状况关乎城市群的可持续发展,科学测度城市群地区生态系统健康水平对城市群地区生态系统健康宏观调控政策制定具有重要的实践意义,然而当前生态系统健康评价仍存在不足之处。生态系统服务是反映生态系统健康状况的重要组成部分,如何把生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,成为了当前研究讨论的热点话题。拟把基于InVEST模型评估的生态系统服务纳入生态系统健康评估框架中,构建了基于“生态系统活力-生态系统组织力-生态系统弹性-生态系统服务”的评估框架,结合多源数据对1995—2015年长江中游城市群生态系统健康水平时空特征进行测度。结果显示:(1)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康状况总体有所恶化,恶化区域主要分布在城市群的核心地区;(2)研究期间长江中游城市群地区生态系统健康存在显著的空间依赖性,生态系统健康高值区主要分布在周边山区以及中部的罗霄山脉,生态系统健康低值区主要分布在平原地区、大城市周边地区以及主要的交通线路沿线地区。本研究结果可以为其他地区生态系统健康评估以及长江中游城市群地区生态系统健康保护政策制定提供科学借鉴。

关键词：生态系统健康生态系统服务 InVEST模型时空特征长江中游城市群

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通天河流域植被动态监测及其对气候因子的响应

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草地学报 2023年第2期31卷 479-488页

作者：张浔浔段阳海吴淑莹谭昌海赵阳刚杨斌文浪肖志强孙建中国地质调查局应用地质研究中心四川成都610036 自然资源要素耦合过程与效应重点实验室北京100055 四川省华地建设工程有限责任公司四川成都610081 四川省地质矿产勘查开发局成都水文地质工程地质中心四川成都610081 北京师范大学地理学院遥感科学国家重点实验室北京100875 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统科学国家重点实验室北京100101

通天河是长江源头重要的干流,探讨其植被生长状况及其与气候因子的响应对三江源区生态系统稳定性研究具有重要意义。本文以通天河流域为研究区,采用了广义回归神经网络(General regression neural network,GRNN)计算模型来反演叶面积指... 详细信息

通天河是长江源头重要的干流,探讨其植被生长状况及其与气候因子的响应对三江源区生态系统稳定性研究具有重要意义。本文以通天河流域为研究区,采用了广义回归神经网络(General regression neural network,GRNN)计算模型来反演叶面积指数(Leaf area index,LAI)和植被覆盖度(Fractional vegetation cover,FVC)数据,分析LAI和FVC的变化特征及其对气候因子的响应。分析结果表明:通天河流域植被总体呈显著波动增长趋势,LAI,FVC增长速率分别为(1.2×10^(-3))·a^(-1)和(0.9×10^(-3))·a^(-1);流域内植被明显改善区分布在海拔较低水热条件较好的沟谷地带,但下游人类活动频繁的曲麻莱县和治多县周边地区植被退化明显;流域内植被主要生长在海拔4000 m以上地区,超过5200 m植被生长差,覆盖类型以低覆盖为主,中-高覆盖集中在河流下游地区;相较于气温而言,降水是影响该流域植被的主导因素,与植被LAI和FVC呈显著正相关。

关键词：通天河流域三江源广义回归神经网络叶面积指数植被覆盖度

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交通通达度对生态系统健康的影响——以长江中游城市群为例

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生态学报 2022年第14期42卷 5721-5733页

作者：陈万旭卞娇娇钟明星曾杰梁加乐曾源源中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430078 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 信阳师范学院旅游学院信阳464000 中国地质大学(武汉)公共管理学院武汉430074 广东省城乡规划设计研究院有限责任公司广州510290

完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机理对城市群地区生态系统保护以及区域可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995... 详细信息

完善的交通基础设施网络是形成高度同城化和高度一体化城市群的前提和基础,科学探测城市群地区交通通达度对生态系统健康状况的影响机理对城市群地区生态系统保护以及区域可持续发展具有重要实践意义和价值。基于多源数据分别测度了1995—2015年长江中游城市群交通通达度以及生态系统健康水平,并借助双变量空间自相关与空间回归模型从全局和局部的角度揭示了交通通达度对生态系统健康的影响机理。研究结果显示:(1)研究期间长江中游城市群生态系统健康状况总体呈现降低态势,山区生态系统健康水平显著高于平原地区;(2)双变量空间自相关分析结果显示交通通达度和生态系统健康水平之间存在显著的空间依赖性,二者之间主要的关系类型包括低交通通达度水平-低生态系统健康水平、高交通通达度水平-低生态系统健康水平和低交通通达度水平-高生态系统健康水平三种类型;(3)空间回归结果显示交通通达度的增加会导致生态系统健康状况的恶化,而且交通通达度对生态系统健康的影响具有显著的空间异质性。研究发现可以为长江中游城市群地区生态系统健康保护宏观调控政策制定以及差异化管控政策制定提供科学依据。

关键词：生态系统健康交通通达度双变量空间自相关空间回归长江中游城市群

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