2022年 第47卷 第2期
2022, 47(2): 159-180.
doi: 10.13203/j.whugis20210224
摘要:
感知设备的接入、集成管理与服务是实现智慧城市的首要前提。为了剖析当前智慧城市感知技术的发展和挑战，首先系统性论述了智慧城市感知的需求与复杂性，梳理了智慧城市感知技术体系的发展过程和网络架构；然后在此基础上，针对未来智慧城市感知中泛在接入、可信感知和智慧管理的重要挑战，提出了智慧城市感知基站这一全新的解决方案，论述了智慧城市感知基站作为未来智慧城市综合感知基础设施的重要角色，并从其原型机上介绍了整个系统的运行原理；最后围绕智慧城市感知基站，分析和展望了其在社区场景和应急场景下的应用前景。
感知设备的接入、集成管理与服务是实现智慧城市的首要前提。为了剖析当前智慧城市感知技术的发展和挑战，首先系统性论述了智慧城市感知的需求与复杂性，梳理了智慧城市感知技术体系的发展过程和网络架构；然后在此基础上，针对未来智慧城市感知中泛在接入、可信感知和智慧管理的重要挑战，提出了智慧城市感知基站这一全新的解决方案，论述了智慧城市感知基站作为未来智慧城市综合感知基础设施的重要角色，并从其原型机上介绍了整个系统的运行原理；最后围绕智慧城市感知基站，分析和展望了其在社区场景和应急场景下的应用前景。
2022, 47(2): 181-188.
doi: 10.13203/j.whugis20190263
摘要:
在重力聚焦反演基础上提出多尺度源网聚焦反演算法。首先，对源网进行粗网格剖分，用共轭梯度法求解粗网格源网模型的聚焦解，直到拟合差下降至设定的数值；然后，将粗网格得到的密度映射到细网格；最后，以细网格模型为初始模型，进一步迭代直到拟合差下降至符合反演要求。模型试验结果显示，相比于固定源网反演，多尺度源网聚焦反演迭代的总耗时缩短50%以上。所提算法对单体模型、同参数双体模型和不同参数双体模型均比固定源网聚焦反演有更好分辨能力，对底边更深或整体埋深更大的模型分辨能力明显提高。实测数据试验结果显示，采用澳大利亚Kauring地区的实测重力和重力梯度数据反演计算，反演结果与前人一致，说明所提算法适用于实测数据。
在重力聚焦反演基础上提出多尺度源网聚焦反演算法。首先，对源网进行粗网格剖分，用共轭梯度法求解粗网格源网模型的聚焦解，直到拟合差下降至设定的数值；然后，将粗网格得到的密度映射到细网格；最后，以细网格模型为初始模型，进一步迭代直到拟合差下降至符合反演要求。模型试验结果显示，相比于固定源网反演，多尺度源网聚焦反演迭代的总耗时缩短50%以上。所提算法对单体模型、同参数双体模型和不同参数双体模型均比固定源网聚焦反演有更好分辨能力，对底边更深或整体埋深更大的模型分辨能力明显提高。实测数据试验结果显示，采用澳大利亚Kauring地区的实测重力和重力梯度数据反演计算，反演结果与前人一致，说明所提算法适用于实测数据。
2022, 47(2): 189-196.
doi: 10.13203/j.whugis20190475
摘要:
掩星信号在传播过程中能够在地球表面发生反射，其反射信号中的低层大气信息在改进天气预报精准度和气候监测等方面存在很大的应用价值。基于COSMIC(constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星廓线资料，提取了2011-2015年中国区域的包含反射信号的掩星廓线，揭示了廓线分布具有内陆少、海洋多的规律，且具有夏季少、冬季多的季节性变化特征，内陆地区冰雪覆盖和海洋表面更有利于掩星信号反射。将中国近海海域按照5°×5°格网划分，进一步分析了格网内含反射信号的掩星廓线百分比时间序列与欧洲中期天气预报中心提供的再分析水汽和温度数据之间的相关性。结果表明，在10°N以北海域，掩星廓线反射信号百分比与再分析水汽数据和再分析温度数据均呈现负相关（相关系数约为-0.28~-0.58）；而在10°N以南海域，受南海季风影响，掩星廓线反射信号百分比与再分析水汽数据有一定程度的正相关（相关系数约为0.32~0.34），与再分析温度数据没有显著相关性。
掩星信号在传播过程中能够在地球表面发生反射，其反射信号中的低层大气信息在改进天气预报精准度和气候监测等方面存在很大的应用价值。基于COSMIC(constellation observing system for meteorology, ionosphere and climate)掩星廓线资料，提取了2011-2015年中国区域的包含反射信号的掩星廓线，揭示了廓线分布具有内陆少、海洋多的规律，且具有夏季少、冬季多的季节性变化特征，内陆地区冰雪覆盖和海洋表面更有利于掩星信号反射。将中国近海海域按照5°×5°格网划分，进一步分析了格网内含反射信号的掩星廓线百分比时间序列与欧洲中期天气预报中心提供的再分析水汽和温度数据之间的相关性。结果表明，在10°N以北海域，掩星廓线反射信号百分比与再分析水汽数据和再分析温度数据均呈现负相关（相关系数约为-0.28~-0.58）；而在10°N以南海域，受南海季风影响，掩星廓线反射信号百分比与再分析水汽数据有一定程度的正相关（相关系数约为0.32~0.34），与再分析温度数据没有显著相关性。
2022, 47(2): 197-207.
doi: 10.13203/j.whugis20190282
摘要:
为探究重力场恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment, GRACE）卫星与全球定位系统（global positioning system, GPS）两种独立技术获取的因陆地水储量变化引起的地壳垂向季节性位移的一致性，选取澳大利亚27个GPS站点5~10 a的高程时间序列并结合GRACE同期数据反演结果进行分析。由于GRACE空间分辨率低且其反演的负荷位移对近场质量变化的敏感性远大于远场，因而所选站点GRACE反演垂向负荷位移的振幅普遍远小于GPS观测值，但均存在明显的周年变化。采用奇异谱分析（singular spectrum analysis, SSA）提取GPS与GRACE垂向位移的周年信号，振幅相差较小，各自对应的奇异谱方差贡献率分别为21.60%、34.48%，表明GRACE垂向位移的周年成分居多。与此同时，GPS与GRACE垂向位移周年项的一致性程度受地理位置的气候条件影响较大，相比于澳大利亚中西部干旱地区，北部降雨季节性明显地区GPS与GRACE振幅与相位均具有良好的一致性。另外，交叉小波变换（cross wavelet transform, XWT）发现各个站点GPS与GRACE垂向位移均呈现显著的1 a共振周期，接近1 a周期的圆域平均相位角为-74.03°~67.23°，XWT平均相关系数为0.28~0.99，均值为0.79，说明GPS与GRACE垂向位移的周年变化存在较强的正相关性。GPS高程时序去除SSA拟合周年项与GRACE反演结果后均方根值均有减小趋势，特别是在水文负荷影响较大区域，GRACE反演结果在一定程度上能够较好地解释GPS垂向位移的周年变化，使其修正GPS高程时序的周年成分具有一定的可行性，但整体修正效果不及SSA拟合的周年项。
为探究重力场恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment, GRACE）卫星与全球定位系统（global positioning system, GPS）两种独立技术获取的因陆地水储量变化引起的地壳垂向季节性位移的一致性，选取澳大利亚27个GPS站点5~10 a的高程时间序列并结合GRACE同期数据反演结果进行分析。由于GRACE空间分辨率低且其反演的负荷位移对近场质量变化的敏感性远大于远场，因而所选站点GRACE反演垂向负荷位移的振幅普遍远小于GPS观测值，但均存在明显的周年变化。采用奇异谱分析（singular spectrum analysis, SSA）提取GPS与GRACE垂向位移的周年信号，振幅相差较小，各自对应的奇异谱方差贡献率分别为21.60%、34.48%，表明GRACE垂向位移的周年成分居多。与此同时，GPS与GRACE垂向位移周年项的一致性程度受地理位置的气候条件影响较大，相比于澳大利亚中西部干旱地区，北部降雨季节性明显地区GPS与GRACE振幅与相位均具有良好的一致性。另外，交叉小波变换（cross wavelet transform, XWT）发现各个站点GPS与GRACE垂向位移均呈现显著的1 a共振周期，接近1 a周期的圆域平均相位角为-74.03°~67.23°，XWT平均相关系数为0.28~0.99，均值为0.79，说明GPS与GRACE垂向位移的周年变化存在较强的正相关性。GPS高程时序去除SSA拟合周年项与GRACE反演结果后均方根值均有减小趋势，特别是在水文负荷影响较大区域，GRACE反演结果在一定程度上能够较好地解释GPS垂向位移的周年变化，使其修正GPS高程时序的周年成分具有一定的可行性，但整体修正效果不及SSA拟合的周年项。
2022, 47(2): 208-218.
doi: 10.13203/j.whugis20190473
摘要:
分析了目前广播星历精度评估中存在的问题，详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法，提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共计62天的多模GNSS实验（multi-GNSS experiment，MGEX）混合广播星历和精密星历，对全球定位系统（global positioning system，GPS）、格洛纳斯（global navigation satellite system，GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo navigation satellite system，Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system，BDS）进行多方面精度评估。结果表明，精度评估所选用的天线相位中心改正值以及消除广播星历钟差系统性偏差的方法均准确有效；从星座整体的轨道误差、钟差、空间信号测距差的均方根来看，4个系统广播星历精度由高到低依次为Galileo、GPS、BDS、GLONASS，随着各导航系统的完善，各系统广播星历精度必将进一步提高。
分析了目前广播星历精度评估中存在的问题，详细论述了广播星历精度评估过程中对精密星历进行天线相位中心改正的取值方法，提出了利用单颗星单日钟差均值作二次差对广播星历钟差的系统性偏差进行改正的方法。选取2019-09-01-2019-11-01共计62天的多模GNSS实验（multi-GNSS experiment，MGEX）混合广播星历和精密星历，对全球定位系统（global positioning system，GPS）、格洛纳斯（global navigation satellite system，GLONASS）、伽利略卫星导航系统（Galileo navigation satellite system，Galileo）、北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system，BDS）进行多方面精度评估。结果表明，精度评估所选用的天线相位中心改正值以及消除广播星历钟差系统性偏差的方法均准确有效；从星座整体的轨道误差、钟差、空间信号测距差的均方根来看，4个系统广播星历精度由高到低依次为Galileo、GPS、BDS、GLONASS，随着各导航系统的完善，各系统广播星历精度必将进一步提高。
2022, 47(2): 219-225.
doi: 10.13203/j.whugis20200052
摘要:
乘性误差模型加权最小二乘参数估值是观测值的非线性函数，观测值的权是加权最小二乘参数估值的非线性函数。已有的乘性误差模型参数估计方法理论上可以达到二阶无偏，但精度评定方法只能达到一阶精度，并且参数估计逐步的迭代过程使得参数及改正数的每一步估值都具有随机性，使得最终的参数估值与观测值为复杂的非线性关系。考虑到非线性迭代过程对加权最小二乘参数带来的影响，使用一种无需求导的Sterling插值方法求解参数估值的均值和标准差。模拟实验表明，当模型非线性较高时，考虑每次迭代的随机性对参数估值的影响可以得到更接近真值的参数估值，并且所提方法的精度评定可以达到二阶精度，验证了Sterling插值方法用于乘性误差模型参数估计及其精度评定的适用性和有效性。
乘性误差模型加权最小二乘参数估值是观测值的非线性函数，观测值的权是加权最小二乘参数估值的非线性函数。已有的乘性误差模型参数估计方法理论上可以达到二阶无偏，但精度评定方法只能达到一阶精度，并且参数估计逐步的迭代过程使得参数及改正数的每一步估值都具有随机性，使得最终的参数估值与观测值为复杂的非线性关系。考虑到非线性迭代过程对加权最小二乘参数带来的影响，使用一种无需求导的Sterling插值方法求解参数估值的均值和标准差。模拟实验表明，当模型非线性较高时，考虑每次迭代的随机性对参数估值的影响可以得到更接近真值的参数估值，并且所提方法的精度评定可以达到二阶精度，验证了Sterling插值方法用于乘性误差模型参数估计及其精度评定的适用性和有效性。
2022, 47(2): 226-233.
doi: 10.13203/j.whugis20200133
摘要:
冰川表面流速是反映冰川动态变化的重要指标，能够为冰川物质平衡提供重要信息。利用2016年的13景Sentinel-1A影像和合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）偏移量追踪法测定岗纳楼冰川表面流速场，并根据地表温度是否大于0 ℃将其分为冰封期（10月-次年3月）和消融期（4月-9月）。其中, 冰封期流速场较为稳定，中轴流速快于两侧，边界流速趋于0 m/a；消融期流速场冰舌中下部与冰舌上部差异明显，冰川表面流速具有分区特征。基于SAR观测数据，在冰川积累增厚、消融减薄及冰川表面流动的综合影响下，冰封期冰川表面流速最大为65.43 m/a；消融期冰川表面流速最大为46.28 m/a。通过分析冰川中线流速、冰面高程以及地表温度之间的关系可知, 冰封期内，岩床坡度是影响冰川流速的主要原因，且岗纳楼冰川为“压缩-舒张”流运动模式；消融期内，地表温度升高、冰面海拔变化是冰川表面流速出现分区现象的主要原因。
冰川表面流速是反映冰川动态变化的重要指标，能够为冰川物质平衡提供重要信息。利用2016年的13景Sentinel-1A影像和合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）偏移量追踪法测定岗纳楼冰川表面流速场，并根据地表温度是否大于0 ℃将其分为冰封期（10月-次年3月）和消融期（4月-9月）。其中, 冰封期流速场较为稳定，中轴流速快于两侧，边界流速趋于0 m/a；消融期流速场冰舌中下部与冰舌上部差异明显，冰川表面流速具有分区特征。基于SAR观测数据，在冰川积累增厚、消融减薄及冰川表面流动的综合影响下，冰封期冰川表面流速最大为65.43 m/a；消融期冰川表面流速最大为46.28 m/a。通过分析冰川中线流速、冰面高程以及地表温度之间的关系可知, 冰封期内，岩床坡度是影响冰川流速的主要原因，且岗纳楼冰川为“压缩-舒张”流运动模式；消融期内，地表温度升高、冰面海拔变化是冰川表面流速出现分区现象的主要原因。
2022, 47(2): 234-241.
doi: 10.13203/j.whugis20200640
摘要:
高空间分辨率遥感影像正被广泛应用，而传统分类算法在高分遥感影像上的精度和效率较差，深度学习语义分割算法在实际分类中泛化性较差。为了适应大范围高分遥感影像的特点，提出了一种基于U-Net网络的模拟退火超参数优化与深度可分离卷积语义分割模型。首先在U-Net网络基础上使用了深度可分离卷积模块来进行特征提取，在保持高效性的同时减少模型的参数量和计算量，然后利用基于模拟退火的智能优化学习模型搜索网络超参数的全局最优解，自动优化网络训练初始点，最后在ISPRS2D和GID(Gaofen image dataset)数据集上进行实验。对比实验结果表明，在ISPRS2D数据集的分类结果中，建筑物、低植被和汽车及总体分类精度均有提高，在GID数据集的分类结果中，水域、草地、森林及总体分类精度均有大幅提高。实验结果验证了所提模型的高效性、高精度性与鲁棒性。
高空间分辨率遥感影像正被广泛应用，而传统分类算法在高分遥感影像上的精度和效率较差，深度学习语义分割算法在实际分类中泛化性较差。为了适应大范围高分遥感影像的特点，提出了一种基于U-Net网络的模拟退火超参数优化与深度可分离卷积语义分割模型。首先在U-Net网络基础上使用了深度可分离卷积模块来进行特征提取，在保持高效性的同时减少模型的参数量和计算量，然后利用基于模拟退火的智能优化学习模型搜索网络超参数的全局最优解，自动优化网络训练初始点，最后在ISPRS2D和GID(Gaofen image dataset)数据集上进行实验。对比实验结果表明，在ISPRS2D数据集的分类结果中，建筑物、低植被和汽车及总体分类精度均有提高，在GID数据集的分类结果中，水域、草地、森林及总体分类精度均有大幅提高。实验结果验证了所提模型的高效性、高精度性与鲁棒性。
2022, 47(2): 242-251.
doi: 10.13203/j.whugis20220050
摘要:
2022年1月14日―15日南太平洋汤加Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH)海底火山发生剧烈喷发并造成海啸，引起了国际广泛关注。对此次“千年一遇”的汤加HTHH火山喷发事件进行应急响应，首先综合利用国内外多时相卫星光学影像、雷达影像、全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）监测站等数据进行快速解译，分析此次火山喷发过程及影响，评估汤加部分地区的受灾情况；然后提出多源数据获取-地貌演化监测-地表形变监测-环境响应探测-灾害损毁评估-灾后恢复决策一整套综合遥感技术框架。结果显示，汤加HTHH海底火山自2020-06以来在卫星视线方向出现明显的地表形变，累积最大下沉达到6.0 cm，并且该火山在2021-12-22左右已出现喷发迹象；火山喷发过程中当地磁场和电离层出现明显异常变化，汤加地表GNSS监测站发生显著位移，其中地表抬升量达50.2 cm；火山喷发的火山灰覆盖了汤加大部分地区，但汤加首都北部沿海区域无明显海岸线冲断迹象，主要建筑和道路保持完整。研究展示了如何利用综合遥感技术对海底火山喷发进行快速解译分析，实现HTHH火山地形变化跟踪和灾害评估。该综合遥感技术框架将有助于灾后快速恢复和重建，也为后续灾害的防治提供支撑。
2022年1月14日―15日南太平洋汤加Hunga Tonga-Hunga Ha'apai (HTHH)海底火山发生剧烈喷发并造成海啸，引起了国际广泛关注。对此次“千年一遇”的汤加HTHH火山喷发事件进行应急响应，首先综合利用国内外多时相卫星光学影像、雷达影像、全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）监测站等数据进行快速解译，分析此次火山喷发过程及影响，评估汤加部分地区的受灾情况；然后提出多源数据获取-地貌演化监测-地表形变监测-环境响应探测-灾害损毁评估-灾后恢复决策一整套综合遥感技术框架。结果显示，汤加HTHH海底火山自2020-06以来在卫星视线方向出现明显的地表形变，累积最大下沉达到6.0 cm，并且该火山在2021-12-22左右已出现喷发迹象；火山喷发过程中当地磁场和电离层出现明显异常变化，汤加地表GNSS监测站发生显著位移，其中地表抬升量达50.2 cm；火山喷发的火山灰覆盖了汤加大部分地区，但汤加首都北部沿海区域无明显海岸线冲断迹象，主要建筑和道路保持完整。研究展示了如何利用综合遥感技术对海底火山喷发进行快速解译分析，实现HTHH火山地形变化跟踪和灾害评估。该综合遥感技术框架将有助于灾后快速恢复和重建，也为后续灾害的防治提供支撑。
2022, 47(2): 252-260.
doi: 10.13203/j.whugis20200019
摘要:
针对可见红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite，VIIRS)月度夜光遥感影像的数据缺失问题，提出一种利用地物邻近关系相关性的像元时空插值方法，以时、空关系互相作为约束条件，将时序变化一致性较好的像元数据作为空间插值的参考，将空间关系一致性较好的月度数据作为时序插值的参考，通过构建不同的卷积核, 在时序和空间维度分别对初步插值结果进行卷积运算，求得待插值像元的时空插值。以2015年江苏省月度夜光遥感影像修复为例，对不同维度时空插值方法进行对比分析，结果表明, 空间维度插值虽然顾及到像元的空间关联性，仍无法满足数据大范围缺失的插值要求，插值结果整体偏低；时间维度插值考虑到像元的时间趋势性，插值精度较空间维度插值有一定提高，但部分月份插值结果有较大偏差；相对于三次Hermit插值，时空插值方法获得的月度影像灯光亮度总和的最大相对误差、年度影像灯光亮度总和相对误差以及逐像元差值均显著降低。总的来看，所提时空插值方法在插值过程中同时顾及到VIIRS数据的时间趋势平稳性和空间结构稳定性，影像插值精度提高明显，且对待插值月份前后时序数据没有严格要求，更具有广泛性。
针对可见红外成像辐射仪(visible infrared imaging radiometer suite，VIIRS)月度夜光遥感影像的数据缺失问题，提出一种利用地物邻近关系相关性的像元时空插值方法，以时、空关系互相作为约束条件，将时序变化一致性较好的像元数据作为空间插值的参考，将空间关系一致性较好的月度数据作为时序插值的参考，通过构建不同的卷积核, 在时序和空间维度分别对初步插值结果进行卷积运算，求得待插值像元的时空插值。以2015年江苏省月度夜光遥感影像修复为例，对不同维度时空插值方法进行对比分析，结果表明, 空间维度插值虽然顾及到像元的空间关联性，仍无法满足数据大范围缺失的插值要求，插值结果整体偏低；时间维度插值考虑到像元的时间趋势性，插值精度较空间维度插值有一定提高，但部分月份插值结果有较大偏差；相对于三次Hermit插值，时空插值方法获得的月度影像灯光亮度总和的最大相对误差、年度影像灯光亮度总和相对误差以及逐像元差值均显著降低。总的来看，所提时空插值方法在插值过程中同时顾及到VIIRS数据的时间趋势平稳性和空间结构稳定性，影像插值精度提高明显，且对待插值月份前后时序数据没有严格要求，更具有广泛性。
2022, 47(2): 261-268.
doi: 10.13203/j.whugis20200573
摘要:
针对正射影像拼接时影像间存在复杂的几何错位问题，提出一种基于密集光流法正射影像镶嵌线智能搜索方法。利用影像密集光流、梯度信息和灰度信息构造代价影像并视其为带权无向图，以图割模型为基础，采用最大流最小割原理自诊断搜索镶嵌线。实验结果表明，采用所提方法得到的稀疏建筑区镶嵌线代价像素数大于100的仅占路径长度的0.7%，且相较于现有商业软件OrthoVista效率提升17%。对人工建筑物与正射影像间投影差较大的区域可实现自动规避，大大降低了几何错位的概率，可明显改善影像拼接的几何错位现象，实现正射影像镶嵌线搜索的智能化。
针对正射影像拼接时影像间存在复杂的几何错位问题，提出一种基于密集光流法正射影像镶嵌线智能搜索方法。利用影像密集光流、梯度信息和灰度信息构造代价影像并视其为带权无向图，以图割模型为基础，采用最大流最小割原理自诊断搜索镶嵌线。实验结果表明，采用所提方法得到的稀疏建筑区镶嵌线代价像素数大于100的仅占路径长度的0.7%，且相较于现有商业软件OrthoVista效率提升17%。对人工建筑物与正射影像间投影差较大的区域可实现自动规避，大大降低了几何错位的概率，可明显改善影像拼接的几何错位现象，实现正射影像镶嵌线搜索的智能化。
2022, 47(2): 269-279.
doi: 10.13203/j.whugis20210057
摘要:
获得巴基斯坦的区域发展规律对于支持中巴经济走廊建设具有参考意义。基于可见光红外成像辐射仪（visible infrared imaging radiometer suite，VIIRS）月度夜光遥感影像，分别使用夜光变化率、Mann-Kendall（MK）趋势检验法和位序-规模法则3种方法研究巴基斯坦省级/城市级、格网级以及东西地带3个地理尺度下的夜光变化规律。分析显示，2012—2019年巴基斯坦的夜光增长率为47.96%，各省级区域均有不同程度的发展，其夜光增长率均大于15%；根据MK趋势检验，在5 km格网尺度下，旁遮普省拥有夜光上升趋势格网最多(1 905个)，信德省拥有夜光总量下降趋势格网最多（338个）；根据城市夜光的位序-规模分析，东部地带和西部地带的帕累托指数都在逐步缩小，说明巴基斯坦城市结构层次间的差距正在逐渐缩小，整个地区的城市规模发展日趋平衡。此外，缺乏稳定的电力供应可能是部分地区夜光亮度偏低的原因。在长时间序列、多空间尺度下揭示巴基斯坦的区域发展规律，可以为中巴经济走廊的规划提供一定的科学依据。
获得巴基斯坦的区域发展规律对于支持中巴经济走廊建设具有参考意义。基于可见光红外成像辐射仪（visible infrared imaging radiometer suite，VIIRS）月度夜光遥感影像，分别使用夜光变化率、Mann-Kendall（MK）趋势检验法和位序-规模法则3种方法研究巴基斯坦省级/城市级、格网级以及东西地带3个地理尺度下的夜光变化规律。分析显示，2012—2019年巴基斯坦的夜光增长率为47.96%，各省级区域均有不同程度的发展，其夜光增长率均大于15%；根据MK趋势检验，在5 km格网尺度下，旁遮普省拥有夜光上升趋势格网最多(1 905个)，信德省拥有夜光总量下降趋势格网最多（338个）；根据城市夜光的位序-规模分析，东部地带和西部地带的帕累托指数都在逐步缩小，说明巴基斯坦城市结构层次间的差距正在逐渐缩小，整个地区的城市规模发展日趋平衡。此外，缺乏稳定的电力供应可能是部分地区夜光亮度偏低的原因。在长时间序列、多空间尺度下揭示巴基斯坦的区域发展规律，可以为中巴经济走廊的规划提供一定的科学依据。
2022, 47(2): 280-286.
doi: 10.13203/j.whugis20200221
摘要:
结合夜间灯光与城市统计数据，应用城市位序-规模法则及人地异速生长模型，初步分析了浙江人口分布及人地关系，考虑到人口增长的特征，提出了加入滞后效应的修正模型，对浙江城市群长期的发展展开了动态研究。研究结果表明，浙江城市群结构体系较为成熟，但是随着经济发展，城市首位度逐步提高，人口逐渐呈现聚集状态；浙江城市群中的杭州、宁波及温州城市发展呈现出立体型，而金华、嘉兴、丽水及台州城市发展呈现出扁平型；加入滞后项的异速模型能够明显提高拟合精度，其中平均增幅为6.47%，最高增幅为12.61%。研究结果证明了人口与土地开发的相关性，有利于省域层面的组织结构规划。
结合夜间灯光与城市统计数据，应用城市位序-规模法则及人地异速生长模型，初步分析了浙江人口分布及人地关系，考虑到人口增长的特征，提出了加入滞后效应的修正模型，对浙江城市群长期的发展展开了动态研究。研究结果表明，浙江城市群结构体系较为成熟，但是随着经济发展，城市首位度逐步提高，人口逐渐呈现聚集状态；浙江城市群中的杭州、宁波及温州城市发展呈现出立体型，而金华、嘉兴、丽水及台州城市发展呈现出扁平型；加入滞后项的异速模型能够明显提高拟合精度，其中平均增幅为6.47%，最高增幅为12.61%。研究结果证明了人口与土地开发的相关性，有利于省域层面的组织结构规划。
2022, 47(2): 287-295.
doi: 10.13203/j.whugis20200345
摘要:
在对月表地质单元定年时，由于月球岩石、土壤和岩心样品数量有限，能够利用这些样品做同位素定年的地质单元范围很小，因此更大范围的月球表面的绝对年龄需要采用撞击坑尺寸频率定年法（crater size-frequency distribution, CSFD）测定。然而月球表面次生撞击坑的存在会导致CSFD得到的定年结果出现偏差，故在标注撞击坑时有必要对次生撞击坑予以剔除，以便对行星表面的地质单元做较为准确的定年。提出一种顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别方法。使用波段比值法获取月表铁元素含量信息，以次生撞击坑内铁元素含量更接近月壤铁元素含量为假设前提，以撞击坑内与月壤的铁元素含量差值为判据分离主撞击坑和次生撞击坑。以日本月亮女神多光谱成像仪影像为实验数据，验证所提方法的有效性和稳健性。实验结果表明，在依据铁元素含量剔除次生撞击坑后的定年结果与已知定年结果之差小于0.1 Ga，具有较好的一致性；与其他次生撞击坑剔除方法相比，依据月表铁元素信息剔除次生撞击坑的结果更可靠。
在对月表地质单元定年时，由于月球岩石、土壤和岩心样品数量有限，能够利用这些样品做同位素定年的地质单元范围很小，因此更大范围的月球表面的绝对年龄需要采用撞击坑尺寸频率定年法（crater size-frequency distribution, CSFD）测定。然而月球表面次生撞击坑的存在会导致CSFD得到的定年结果出现偏差，故在标注撞击坑时有必要对次生撞击坑予以剔除，以便对行星表面的地质单元做较为准确的定年。提出一种顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别方法。使用波段比值法获取月表铁元素含量信息，以次生撞击坑内铁元素含量更接近月壤铁元素含量为假设前提，以撞击坑内与月壤的铁元素含量差值为判据分离主撞击坑和次生撞击坑。以日本月亮女神多光谱成像仪影像为实验数据，验证所提方法的有效性和稳健性。实验结果表明，在依据铁元素含量剔除次生撞击坑后的定年结果与已知定年结果之差小于0.1 Ga，具有较好的一致性；与其他次生撞击坑剔除方法相比，依据月表铁元素信息剔除次生撞击坑的结果更可靠。
2022, 47(2): 296-303.
doi: 10.13203/j.whugis20190425
摘要:
为了提高高分辨率遥感影像变化检测的可靠性，提出了一种基于模糊综合评判的遥感影像变化检测方法。首先对两个时相的影像进行波段叠加，对多波段新影像进行多尺度分割；然后针对单一尺度上的对象，综合考虑两时相遥感影像对象的光谱特征和纹理特征，建立模糊综合评判模型，对各个对象内的像素是否发生变化进行隶属度计算；最后采用熵权法对影像各个像素在不同尺度的“软”模糊评判结果进行定权处理和加权融合。实验以两组不同时相的高分影像为例，实现了基于模糊逻辑的多尺度变化检测有效融合，充分利用了多层次的像素特征，得到了整体优于单一尺度面向对象变化检测的结果，为多尺度变化检测提供了新的思路。
为了提高高分辨率遥感影像变化检测的可靠性，提出了一种基于模糊综合评判的遥感影像变化检测方法。首先对两个时相的影像进行波段叠加，对多波段新影像进行多尺度分割；然后针对单一尺度上的对象，综合考虑两时相遥感影像对象的光谱特征和纹理特征，建立模糊综合评判模型，对各个对象内的像素是否发生变化进行隶属度计算；最后采用熵权法对影像各个像素在不同尺度的“软”模糊评判结果进行定权处理和加权融合。实验以两组不同时相的高分影像为例，实现了基于模糊逻辑的多尺度变化检测有效融合，充分利用了多层次的像素特征，得到了整体优于单一尺度面向对象变化检测的结果，为多尺度变化检测提供了新的思路。
2022, 47(2): 304-312.
doi: 10.13203/j.whugis20200324
摘要:
针对现有基于发生元离散化思想的Voronoi算法在计算效率与边界位置精度之间难以平衡控制的问题，提出了一种基于邻居对分类插值策略的面向多尺度面状居民地匹配的Voronoi图自适应构建算法(adaptive Voronoi diagrams algorithm for matching multi-scale areal residential areas, AVARA)。首先，利用居民地多边形的质心构成的Delaunay三角网计算出居民地邻居对；其次，根据邻居对之间的最小距离及其最小面积外包矩形的边长最小值的大小关系将邻居对分类；然后，根据邻居对类别采用相应的方法在居民地边界上自适应地内插点；最后，基于内插点集及居民地的顶点集构建居民地的Voronoi图。利用1∶10 000和1∶50 000居民地数据进行了Voronoi图实验，结果表明, 在1∶10 000数据中，AVARA在局部位置精度与时间性能方面均优于通视点法、3 m及6 m等间隔内插点法；在1∶50 000数据中，与30 m等间隔内插点法相比，AVARA取得了较高的局部位置精度；与15 m等间隔内插点法相比，AVARA的位置精度稍微偏低，但时间性能提升了40%。可见，AVARA有效缓解了Voronoi图计算效率与边界位置精度的平衡控制问题。
针对现有基于发生元离散化思想的Voronoi算法在计算效率与边界位置精度之间难以平衡控制的问题，提出了一种基于邻居对分类插值策略的面向多尺度面状居民地匹配的Voronoi图自适应构建算法(adaptive Voronoi diagrams algorithm for matching multi-scale areal residential areas, AVARA)。首先，利用居民地多边形的质心构成的Delaunay三角网计算出居民地邻居对；其次，根据邻居对之间的最小距离及其最小面积外包矩形的边长最小值的大小关系将邻居对分类；然后，根据邻居对类别采用相应的方法在居民地边界上自适应地内插点；最后，基于内插点集及居民地的顶点集构建居民地的Voronoi图。利用1∶10 000和1∶50 000居民地数据进行了Voronoi图实验，结果表明, 在1∶10 000数据中，AVARA在局部位置精度与时间性能方面均优于通视点法、3 m及6 m等间隔内插点法；在1∶50 000数据中，与30 m等间隔内插点法相比，AVARA取得了较高的局部位置精度；与15 m等间隔内插点法相比，AVARA的位置精度稍微偏低，但时间性能提升了40%。可见，AVARA有效缓解了Voronoi图计算效率与边界位置精度的平衡控制问题。
2022, 47(2): 313-322.
doi: 10.13203/j.whugis20190428
摘要:
恐怖主义受到世界各国的普遍关注，众多学者在事件模型上进行了大量探索，但现有事件模型的恐怖主义概念层次特征不够突出，时序、空间和语义关系相对缺失，且知识图谱模式层的概念和关系类型固定，难以满足事件的多样化描述信息，因此，亟需以事件为中心并结合时空和语义特征构建事件表示模型。在分析事件组成要素的基础上，结合知识图谱前沿技术，提出并设计了模式、事件、数据三层结构的恐怖主义事件表示模型。无须在模式层扩充概念和关系类型，即可在数据层实现事件类型和描述信息的拓展，在事件层实现时序、空间和语义关系表示，并在原型系统中以宏观概览、时序回溯和语义展示3个场景为例，验证了模型的可行性和有效性。
恐怖主义受到世界各国的普遍关注，众多学者在事件模型上进行了大量探索，但现有事件模型的恐怖主义概念层次特征不够突出，时序、空间和语义关系相对缺失，且知识图谱模式层的概念和关系类型固定，难以满足事件的多样化描述信息，因此，亟需以事件为中心并结合时空和语义特征构建事件表示模型。在分析事件组成要素的基础上，结合知识图谱前沿技术，提出并设计了模式、事件、数据三层结构的恐怖主义事件表示模型。无须在模式层扩充概念和关系类型，即可在数据层实现事件类型和描述信息的拓展，在事件层实现时序、空间和语义关系表示，并在原型系统中以宏观概览、时序回溯和语义展示3个场景为例，验证了模型的可行性和有效性。
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