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草业科学 2021年第9期38卷 1782-1792页

作者：杨东杨秀春金云翔徐斌农业部农业信息技术重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 北京林业大学草业与草原学院/草地资源与生态研究中心北京100083

草地生物量是衡量草地生态系统生产力的重要指标,也是研究草地生态系统物质循环的重要基础。为了系统梳理草地生物量遥感监测研究进展,以Web of Science中1995–2020年的557篇相关文献作为数据源,运用CiteSpace软件从发表论文的国家、... 详细信息

草地生物量是衡量草地生态系统生产力的重要指标,也是研究草地生态系统物质循环的重要基础。为了系统梳理草地生物量遥感监测研究进展,以Web of Science中1995–2020年的557篇相关文献作为数据源,运用CiteSpace软件从发表论文的国家、机构和学科分布,以及关键词共现、文献共被引、期刊共被引等角度分别进行可视化的计量分析。结果表明,草地生物量遥感监测发文量随时间推移总体呈增长趋势;发文量排名前3的国家为美国、中国和德国;中国科学院发文量最多,且远超过其他机构;发表论文的学科以生态学、环境科学和遥感科学为主;从期刊被引用看,《Ecology》、《Oecologia》和《Global Change Biology》为被引频次前3的期刊;关键词共现图谱显示植被、草原、气候变化、生态、地上生物量等为主要节点关键词;通过对热点关键词以及被引文献聚类结果分析,揭示新的遥感数据源和监测技术方法将会促进草地生物量遥感监测领域的迅速发展。

关键词：草地生物量遥感监测 CiteSpace 计量分析 Web of Science 可视化分析

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西藏那曲适宜建植人工草地的牧草筛选研究

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草地学报 2023年第10期31卷 2897-2904页

作者：陈美镕聂晓伟张学民王宗松宋赵有阿旺王奇汪诗平李耀明斯确多吉张林严俊周华坤石培礼姜丽丽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 中国科学院大学北京100049 北京林业大学草业与草原学院北京100091 妙盈灵碳信息科技(北京)有限公司北京100020 那曲市农牧业(草业)科技研究推广中心西藏那曲852000 中国科学院西北高原生物研究所青海省寒区恢复生态学重点实验室青海西宁810008 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101

为回答那曲地区能否建植人工草地及哪些牧草适宜在那曲地区建植人工草地的问题,本试验选择抗寒抗旱的牧草开展引种筛选试验。通过收获的牧草产量与那曲天然草地及中国四大草原区其他人工草地产量的对比评估,可知试验收获的牧草产量成倍... 详细信息

为回答那曲地区能否建植人工草地及哪些牧草适宜在那曲地区建植人工草地的问题,本试验选择抗寒抗旱的牧草开展引种筛选试验。通过收获的牧草产量与那曲天然草地及中国四大草原区其他人工草地产量的对比评估,可知试验收获的牧草产量成倍高于那曲天然草地的产量,且试验区人工草地的平均产量不低于中国其他草原区人工草地的产量,结果表明,在充足的水肥管理条件下那曲地区可建植高产人工草地。同时,适种牧草的筛选基于播种当年不同牧草的出苗与生长情况以及次年多年生牧草的出苗情况(即越冬能力)展开,结果显示燕麦(Avena sativa)、绿麦草(Triticum secale)、芜菁(Brassica rapa)和饲用油菜(Brassica napus)适宜在那曲地区建植一年生人工草地;成功越冬的老芒麦(Elymus sibiricus)和垂穗披碱草(Elymus nutans)可作为多年生人工草地的筛选品种,但其后续是否稳产仍待研究。

关键词：那曲地区草种筛选牧草产量越冬能力

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基于多尺度特征融合的U-Net网络高分影像不透水面提取研究

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遥感技术与应用 2022年第4期37卷 811-819页

作者：王晶高帅郭亮汪云中国地质大学地球科学与资源学院北京100083 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 广州市城市规划勘测设计研究院广东广州510060 广东省城市感知与监测预警企业重点实验室广东广州510060 北京林业大学园林学院北京100083

不透水面作为监测城市生态环境的重要指标,其信息提取具有重要意义。由于城市地表的复杂性及细化的城市管理需要,急需提取高精度的城市不透水面。但是基于传统方法提取高精度的城市不透水面面临巨大困难。而深度学习方法因其自动化提取... 详细信息

不透水面作为监测城市生态环境的重要指标,其信息提取具有重要意义。由于城市地表的复杂性及细化的城市管理需要,急需提取高精度的城市不透水面。但是基于传统方法提取高精度的城市不透水面面临巨大困难。而深度学习方法因其自动化提取影像特征的特点逐渐成为遥感影像地物提取的新兴方法。基于此,采用多尺度特征融合的U-Net深度学习方法以提升语义分割精度,开展高分辨率遥感影像不透水面的精确提取研究。模型引入残差模块代替普通卷积以加深网络,提取更多影像特征;加入金字塔池化模块增强网络对复杂场景的解析能力;利用跳跃连接方式融合不同尺度特征,有利于恢复空间信息。以广州市航摄正射影像为数据源,通过卷积神经网络将遥感影像分割为背景、其他、植被、道路和房屋5种地物类型,将其与人工目视解译的地面真值进行验证,最终提取研究区域不透水面。实验证明:多尺度特征融合的U-Net模型总体精度和Kappa系数分别为87.596%和0.82。在定性与定量两个方面均优于传统的监督分类法、面向对象分类法和经典U-Net模型法。结果表明:该模型利用多维度影像特征信息,有效提升了复杂场景图像的分割精度,分割效果好,适用于高分辨率遥感影像不透水面提取,该研究成果可为城市环境监测提供数据支撑。

关键词：不透水面 U-Net模型残差模块金字塔池化模块高分辨率遥感

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森林地上生物量遥感估算方法

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北京林业大学学报 2021年第8期43卷 137-148页

作者：田晓敏张晓丽北京林业大学森林培育与保护教育部重点实验室精准林业北京市重点实验室北京100083 北华航天工业学院遥感信息工程学院河北廊坊065000 河北省航天遥感信息处理与应用协同创新中心河北廊坊065000

生物量是林业和生态应用研究的重要信息,森林生态系统地上生物量估算的遥感技术引起了国内外学者的广泛关注。总结与探讨不同数据源与估算方法能够为森林地上生物量的估算提供指导。本文首先总结并探讨单传感器遥感数据,包括光学遥感、... 详细信息

生物量是林业和生态应用研究的重要信息,森林生态系统地上生物量估算的遥感技术引起了国内外学者的广泛关注。总结与探讨不同数据源与估算方法能够为森林地上生物量的估算提供指导。本文首先总结并探讨单传感器遥感数据,包括光学遥感、合成孔径雷达与激光雷达数据在森林地上生物量估算中的应用,以及协同使用多源遥感数据估算森林地上生物量的优势;然后论述森林地上生物量估算的传统模型估算法与机器学习估算方法(决策树法、K最近邻法、人工神经网络、支持向量机、最大熵)。多源遥感数据集成能够结合不同数据的优势,能够为森林地上生物量估算提供丰富的特征信息,结合机器学习估算方法,是提高森林地上生物量估算的准确性的发展趋势。

关键词：森林地上生物量光学遥感合成孔径雷达激光雷达多源遥感

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北极航道的通航网络识别方法与变化趋势分析

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中国航海 2024年第4期47卷 105-113页

作者：陈曦钟德平刘宝剑李京中国科学院空天信息创新研究院可持续发展大数据国际研究中心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中华人民共和国应急管理部国家自然灾害防治研究院北京林业大学水土保持学院北京师范大学地理科学学部

全球气候变化的趋势使北极航道的通航潜力不断提高,对北极航道通航能力的识别与变化趋势研究对于北极国家以及中国均有重要的意义。基于中国风云三号卫星(FY-3B/C/D)北极海冰密集度(SIC)和SMOS海冰厚度(SIT)遥感数据,提出了一种基于图... 详细信息

全球气候变化的趋势使北极航道的通航潜力不断提高,对北极航道通航能力的识别与变化趋势研究对于北极国家以及中国均有重要的意义。基于中国风云三号卫星(FY-3B/C/D)北极海冰密集度(SIC)和SMOS海冰厚度(SIT)遥感数据,提出了一种基于图像形态学算法的通航网络识别方法,实现了2011年至2022年北极东北、西北、中央航道逐日通航路径提取,并分析了通航时间窗口和相对通航里程的变化趋势。对近12年逐日通航路径进行了识别和对比研究,结果表明:1)基于本文方法识别通航网络,可有效减小连通性矩阵的规模,提升航道通航情况计算效率,并可获得多条备选航线,为航线优选提供参考;2)以40%的海冰密集度、0.5米的海冰厚度为可通航范围阈值,北极航道在近12年内均出现通航窗口,其中东北航道具有较高的开发价值,其通航窗口有扩大趋势,但开通的起止时间仍有较大的不确定性;3)北极西北和中央航道的距离成本比东北航道更有优势,若未来出现定期通航的窗口期也有望缩短大西洋至太平洋之间的航程。

关键词：北极航道通航网络时间窗口风云三号形态学拓扑

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光学遥感三维计算机模拟模型的研究进展与应用

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遥感学报 2021年第2期25卷 559-576页

作者：卞尊健漆建波吴胜标王雨生刘守阳徐保东杜永明曹彪历华黄华国肖青柳钦火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 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室北京100083 山东师范大学地理与环境学院济南250358 INRA CAPTEAvignon 84914France 华中农业大学宏观农业研究院资源与环境学院武汉430070

三维计算机模拟模型是遥感辐射传输机理研究的重要内容,在复杂地表正向模拟和遥感反演中扮演着重要角色。经过最近20年的发展,三维计算机建模研究取得了显著进展,在地表辐射传输过程分析、模型和算法的验证及遥感反演等方面应用广泛。... 详细信息

三维计算机模拟模型是遥感辐射传输机理研究的重要内容,在复杂地表正向模拟和遥感反演中扮演着重要角色。经过最近20年的发展,三维计算机建模研究取得了显著进展,在地表辐射传输过程分析、模型和算法的验证及遥感反演等方面应用广泛。为了更加充分理解三维计算机模拟模型的发展和模型间的差异,及探讨如何将其更好的应用于生活、生产,本文对三维计算机模拟模型在光学遥感的研究进行了综述。本文从模型的原理、应用和发展趋势3个方面展开了论述。首先,简要介绍了光线追踪方法和辐射度方法的原理及现有的模型;然后,对三维计算机模拟模型在遥感的主要应用进行了总结;最后,对模型未来的发展趋势展开了讨论,从运行效率、模拟精度和功能集成等方面存在的问题和需求出发,分析了三维计算机模拟模型发展和遥感应用的趋势。随着复杂地表遥感建模研究的深入,计算机技术的发展和多源遥感数据特别是高时空分辨率数据的应用,三维计算机模拟模型将在遥感理论研究和应用发挥更加重要的作用。

关键词：三维计算机模拟模型光学遥感光线追踪通量追踪辐射度

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武汉市环城林带森林碳储量及其动态变化

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水土保持研究 2021年第2期28卷 54-59,66页

作者：陈科屹刘润华张博何友均谢和生中国林业科学研究院林业科技信息研究所北京100091 武汉市林业调查规划设计院有限公司武汉430000 北京林业大学森林资源和环境管理国家林业局重点实验室北京100083

为了促进城市森林固碳增汇,提升城市森林生态系统功能和价值,基于武汉市环城林带2008年和2018年的两期森林资源二类调查数据,采用生物量连续转化因子法和含碳系数法,对环城林带的森林碳储量和碳密度进行了估算,对比分析了10 a间的动态... 详细信息

为了促进城市森林固碳增汇,提升城市森林生态系统功能和价值,基于武汉市环城林带2008年和2018年的两期森林资源二类调查数据,采用生物量连续转化因子法和含碳系数法,对环城林带的森林碳储量和碳密度进行了估算,对比分析了10 a间的动态变化。结果表明:(1)10 a间环城林带森林碳储量和碳密度增幅明显,分别由64692.4133 t和27.3897 t/hm^(2)增长到119789.9613 t和47.2434 t/hm^(2)。到2018年,环城林带森林碳储量理论价值约为987.85万元;(2)到2018年,森林碳储量最多的区域为江夏区段,但各区段之间的碳储量差异在缩小。森林碳密度最大的区段已由东西湖区段转变为蔡甸区段;(3)森林碳储量呈现出向少数几个群落类型聚集的趋势,到2018年樟树林已成为环城林带碳储量最多的群落类型;(4)近、成熟林的碳储量和碳密度增幅明显,但是幼龄林依然是环城林带森林碳储量的绝对主体。综上,武汉市环城林带森林碳储量具有较大的增汇潜能,但需要及时开展森林精准抚育,以确保增汇潜能的有效释放并促进碳储量结构平衡。

关键词：碳储量碳密度生物量扩展因子环城林带

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基于机器学习和大数据平台的陆地生态系统碳收支遥感监测

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遥感技术与应用 2022年第5期37卷 1190-1197页

作者：高帅侯学会汪云王倩陈悦邢瑞王晶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 山东省农业科学院农业信息与经济研究所山东济南250100 北京林业大学园林学院北京100083 天津师范大学地理与环境科学学院天津300387 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

陆地生态系统碳收支是全球碳循环研究的重要指标,也是气候变化的重要参数。针对该指标估测的不确定性,基于陆地生态系统通量观测研究网络的实测碳通量数据及遥感卫星观测数据产品,利用机器学习方法进行建模研究。研究选用随机森林算法... 详细信息

陆地生态系统碳收支是全球碳循环研究的重要指标,也是气候变化的重要参数。针对该指标估测的不确定性,基于陆地生态系统通量观测研究网络的实测碳通量数据及遥感卫星观测数据产品,利用机器学习方法进行建模研究。研究选用随机森林算法自动从高质量的星—地训练数据集中学习特征、挖掘数据中的隐含信息以及时序间依赖关系的差异,建立了基于随机森林算法的碳收支参数GPP(Gross Primary Production)、NEP(Net Ecosystem Production)估算模型,并选择标准指标利用验证数据集对模型进行了客观评价。结果分析表明:与MODIS GPP产品相比,该方法在估算精度上有了提高,其中落叶阔叶林预测结果最优,决策系数为R^(2)为0.82,均方根误差为1.93 gCm^(-2)d^(-1),在其他植被类型上也明显优于传统光能利用率模型产品,更接近于地面通量观测数据。基于相同方法建立的NEP模型也得到了较好的估测结果,落叶阔叶林预测模型的输出结果与通量塔获得的NEP相关关系R^(2)为0.70,RMSE=1.75 g C m^(-2)d^(-1)。GPP和NEP模型精度差异也表明,在进行机器学习建模时,训练数据集自变量的选择仍然需要机理模型支持。为进行陆地生态系统碳收支大范围快速估算,本研究进行了陆地生态系统碳收支遥感监测平台的搭建,该平台以GEE(Google Earth Engine)大数据平台作为数据存储与计算后端,Django和Nginx作为Web服务框架,OpenLayers和jQuery作为前端框架,从而实现了碳收支参数长时间序列大范围的快速计算、结果实时显示等功能。基于该平台和模型获取的2002—2016年全球(60°N—60°S)逐年GPP结果表明,全球平均GPP存在明显的空间差异,显著增加的区域主要集中在亚洲东部地区及北美洲森林地区等。研究表明,基于机器学习和大数据平台进行碳收支参数遥感监测,能够快速提供与地面真实观测较为一致的陆地生态系统区域和全球尺度碳收支遥感监测结果,该流程在一定程度避免了生理过程模型复杂的参数设置,减少了区域和全球大尺度碳收支监测的不确定性。

关键词：机器学习大数据平台碳收支随机森林时空扩展

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黄河流域鄂尔多斯十大孔兑淤地坝减沙效应

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水土保持研究 2023年第2期30卷 42-49页

作者：刘殿君于森淼孟庆东陈正新王百群于洋内蒙古自治区水利科学研究院呼和浩特010051 南水北调中线信息科技有限公司北京100038 鄂尔多斯市水利局内蒙古鄂尔多斯017200 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 北京林业大学水土保持学院北京100083

为了定量评价十大孔兑地区淤地坝的减沙效益,基于历史资料整理与实地详查,统计了十大孔兑地区1986年以来现存淤地坝的数量和分布特征;采用淤积体概化法,确定了影响淤地坝减沙量的主要参数,并计算了研究区354座淤地坝的减沙量。结果表明... 详细信息

为了定量评价十大孔兑地区淤地坝的减沙效益,基于历史资料整理与实地详查,统计了十大孔兑地区1986年以来现存淤地坝的数量和分布特征;采用淤积体概化法,确定了影响淤地坝减沙量的主要参数,并计算了研究区354座淤地坝的减沙量。结果表明:十大孔兑354座淤地坝累计减沙3.205 61×10^(7)t,其中减沙量最大的孔兑为西柳沟,达1.239 76×10^(7)t;通过分析不同时段淤地坝的减沙特征表明,1986—1999年、2000—2009年和2010—2018年3个时段的淤地坝减沙量分别为4.946 6×10^(6)t, 1.155 57×10^(7)t, 1.555 38×10^(7)t。十大孔兑地区淤地坝具有显著的减沙作用,具有很高的减沙指标(达5 720.33~58 141.81 t/座),2000年以后的两个时间段内,随着坡面林草措施的增加,淤地坝减沙量增加,表明在这一地区,淤地坝仍然是最有效的水土保持措施之一。

关键词：黄河流域十大孔兑淤地坝减沙量水土保持措施

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论时空压缩背景下城市景观空间的“碎片化”现象与设计策略

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住区 2021年第3期 124-134页

作者：魏方常湘琦黄子舰曹旭卿北京林业大学园林学院园林设计教研室清华大学建筑学院景观学系清华大学美术学院环境艺术设计系北京林业大学园林学院

当代社会的时空压缩特征及由此产生的人居环境问题,使景观设计与空间营造逐渐关注对差异要素的显现,从而形成时空感知的碎片化和分裂状态。也因此,当代景观设计价值观与策略建构开始关注如何尊重多元与异质实现共享共存,使多维度场地原... 详细信息

当代社会的时空压缩特征及由此产生的人居环境问题,使景观设计与空间营造逐渐关注对差异要素的显现,从而形成时空感知的碎片化和分裂状态。也因此,当代景观设计价值观与策略建构开始关注如何尊重多元与异质实现共享共存,使多维度场地原貌形成多元特质,呈现日常生活性与构建情感场域,以不确定性塑造流动地表,以此关注人与景观空间的亲密关系与多元需求。这一趋势也使当代景观设计呈现新的社会属性:作为多维综合体整合城市空间,以激活媒介重组剩余空间,利用多重编码传递文化价值。本文提出基于“差异显现”的景观时空建构设想,应对当代人居环境新的时空特征,为景观设计实践如何介入并整合人居环境提供新的思路。

关键词：时空压缩景观价值多元差异碎片化

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