《地球信息科学学报》2020年第2期目录

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今天为大家呈上2020年第22卷第2期刊文摘要。本期包括“地球信息科学理论与方法”、“地理空间分析综合应用”、“遥感科学与应用技术”三个栏目，共17篇文章。

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《地球信息科学学报》

第22卷

第2期 （总第150期）

2020年2月

01

1号文章，在官网等你......

02

地理国情监测成果与规划用地数据的关联转换方法

刘稳，詹庆明＊，刘权毅，司瑶，黄启雷，樊智宇

摘要：国土空间规划作为促进空间科学治理、实现可持续发展的重要手段，在解决以往各类规划交叉重叠等问题的同时，对空间规划基础底数提出了新要求。将客观、精细的地理国情监测成果作为重要关联数据整合进国土空间基础信息平台，可以大大提高国土空间规划的科学性和权威性。本文首先梳理地理国情内容指标与国土空间规划核心内容之一的城市（镇）总体规划用地分类体系之间的差异，然后构建地理国情监测数据与规划用地数据关联转换的总体框架和具体方法，最后以武汉市为例开展具体应用实践并提出地理国情监测的优化建议。

地理国情监测成果与规划用地数据关联转换的总体框架

03

面向就医地点推荐的个人时空可达性分析方法

郑允豪，刘晓慧＊

摘要：如何根据用户需求以及时空制约条件合理安排就医出行，在海量的医疗机构中实现就医地点的合理推荐是人们的迫切需求。区别于常见的个性化医疗信息推荐方法，本文综合考虑医疗机构的实时资源规模、医疗用户的个性化需求以及前往机构的时空制约，提出一种面向就医地点推荐的个人时空可达性分析方法，并将方法运用于居民的就医出行场景中，实现就医地点的有效推荐。以济南市为研究区域，借助从高德地图API以及医疗健康网站中获取的地理信息数据与医疗机构资源数据，在不同用户、时间和地理位置的情境下，设置2处高校图书馆、2处居民点以及2处大型交通站共6个场景检验方法的有效性。

基于时空棱柱的个人时空可达性表达

04

台风风暴潮情景构建与时空推演

饶文利，罗年学＊

摘要：因台风风暴潮的突发性、情景演变时间的连续性和路径的不确定性，导致应急决策者在应急救援中难以做出正确决策，针对这一现状，将“情景—应对”应用在台风风暴潮应急决策中。本文在分析台风风暴潮情景、情景要素的概念模型基础上，首先通过资料搜集、属性识别等方法提取关键情景要素，采用框架表示法构建情景；然后分析台风风暴潮情景演变规律及演变路径；其次通过动态贝叶斯网络法构建台风风暴潮动态情景网络；最后利用先验概率与条件概率计算情景状态概率，实现了台风风暴潮的关键情景推演。

风暴潮情景统一建模语言图

05

中国艾滋病空间格局和时空演化分析

张永树＊，杨振凯，訾璐，曹一冰，余航

摘要：本文基于1997—2016年中国艾滋病省级发病率资料，利用空间自相关技术探测艾滋病疫情的空间格局，并使用重心轨迹迁移算法进行时空演化分析。结果表明：中国艾滋病疫情在省级尺度上具有较强的空间依赖性。1997—2016年，中国艾滋病疫情的全局空间关联程度从弱变强，而且存在进一步强化的趋势；疫情总体呈现“南重北轻，中部过渡”的空间格局，可将中国艾滋病发病率在局部发生空间自相关的区域划分为以内蒙为代表的北方疫情冷点片区和以广西为代表的南方疫情热点片区；中国艾滋病疫情的总体流行程度不断加深，且具有明显的地域差异性，在空间上表现为非均衡增长。

1997—2016年中国艾滋病发病率重心迁移轨迹

06

基于多源数据的中国海岸带地区人口空间化模拟

杜培培，侯西勇＊

摘要：本文以中国沿海城市为研究区，基于NPP-VIIRS和NDVI数据构建人居指数HSI，并加入居住地面积比例系数反映人口内部差异，利用样本动态分区及建模方法，得到2015年中国海岸带1000 m格网人口分布数据（POP），并将其与已公布的相同年份的中国公里格网人口数据（TPOP）和100 m全球人口数据（WorldPOP）进行对比分析。研究表明，3种数据均能反映中国海岸带地区人口的宏观分布特征，但是对于人口分布城乡差异特征以及城市内部人口分布细节特征的刻画，则是以POP数据最为理想。由县域统计值和POP数据可知，主要受沿海地貌、国家及区域经济发展战略等的影响，中国海岸带地区人口分布具有明显的空间差异。

人口空间化模拟过程

07

江苏省县域乡村集聚与脆弱性评价

魏璐瑶，陆玉麒＊

摘要：基于脆弱性视角探究乡村地域系统可持续发展情况与集聚特征的空间关联效应，对推进美丽乡村建设具有重要意义。以SPOT2/4全色和Landsat TM卫星遥感融合影像为主要数据源，解译校正得到2016年江苏省乡村聚落斑块。在利用平均最近邻距离指数、核密度估计和标准差椭圆方法明确江苏省乡村集聚分布特征的同时，从资源、经济和社会脆弱性视角构建乡村脆弱性综合评价模型，进一步探讨县域乡村空间集聚特征与脆弱性发展程度的关联规律。

2016年江苏省县域乡村集聚和脆弱性的空间关联格局

08

基于PCA-GWR方法的村级贫困时空格局及致贫因素分析

罗耀文，任周鹏，葛咏＊，韩李涛，刘梦晓，何亚文

摘要：探究贫困的时空变化及识别致贫因素，可以为扶贫政策的制定和实施提供参考。贫困是由多种因素造成的，地理加权回归（GWR）可以分析各因素对贫困的影响在空间上的差异，但致贫因素之间存在较强的相关性会导致多重共线性问题。本文探索了基于主成分的地理加权回归方法（PCA-GWR），结合自然、经济和社会属性对贫困空间格局特征进行因素分析；为探究贫困的时空变化规律，探索用全局Moran's I指数、局部G系数对村级贫困发生率的时空格局变化特征进行分析。并以江西省永新县为研究区为实验区进行分析。研究结果可为政府扶贫政策的制定提供参考。

2013—2017年永新县村级贫困发生率空间分布格局

09

DMSP/OLS稳定夜间灯光影像在中国的分类校正方法

曹子阳＊，吴志峰，米素娟，阳柯

摘要：长时间序列DMSP/OLS夜间稳定灯光影像数据集存在饱和像元大量积聚在城市中心区域及影像之间缺少可比性的问题，导致数据集在进行空间分析及时间对比研究时会受到限制。为解决上述2个问题，本文在现有研究的基础上提出了一种基于不变目标区域的中国稳定灯光影像分类校正方法。该方法对数据集中每一期中国区域稳定灯光影像进行了饱和及非饱和像元的分类。本文提出的分类校正方法与另外2种相互校准方法相比对F10、F12和F14卫星影像校准效果更好，另外2种方法对F15和F16卫星影像的校准结果更好。与经过植被指数校准后的城市夜间灯光指数（VANUI）相比，分类校正方法解决了饱和像元聚集于城市中心区域的问题，减弱了像元饱和程度。此外，在中国城市水平上，分类校正的稳定灯光影像与GDP和电力消耗值的相关关系与其他2种相互校准方法相比也是相对较好的。

2013—2017年永新县村级贫困发生率空间分布格局

10

基于亮度补偿的遥感影像阴影遮挡道路提取方法

何惠馨，范俊甫＊，陈文贺，周玉科，张鹏，俞宵

摘要：本文提出了基于亮度补偿的阴影遮挡道路的提取方法。首先，在图像预处理的基础上，利用HSI阈值分割获取阴影区域；其次，在削弱蓝色分量信息后采用亮度补偿方法实现像素点空间域增强以及阴影区信息的恢复，在增大道路面阴影与周围环境差异的基础上，借助高效的分割算法实现阴影道路提取；最后，通过和由K-means聚类分割获取的非阴影道路进行合并，经细化处理最终实现阴影遮挡道路的完整提取。实验结果表明，此方法提取郊区与市区影像中阴影道路的正确率在80%以上，该方法能有效地提取阴影遮挡道路，消除其他阴影的干扰，降低阴影道路提取时的斑块破碎度，较好的保留道路的主体。

基于亮度补偿的阴影道路提取结果

11

车载LiDAR点云中道路绿化带提取与动态分析

李鹏鹏，李永强＊，蔡来良，董亚涵，范辉龙

摘要：为了促进道路信息化管理，本文提出基于车载LiDAR技术的道路绿化带自动提取与绿植地物精细分类算法，并选取北京市丰台区某路段作为实验区域。首先对每段道路点云数据进行地面、低矮地物与高地物分类，并将低矮地物与地面点进行组合；然后通过绿化带的点云特性与空间特征，精确提取出每段点云数据中的绿化带，根据所提取的绿化带确定分类范围，利用各类地物点云的特征差别，对绿化带内地物进行详细分类；最后对比同一区域内的多期绿化带数据，从而判断绿化带面积以及绿化带中的各种地物是否发生变化。为验证算法精度，采用人工交互的方式提取绿化带，并对绿化带内各类地物进行人工分类，实验结果说明了本文所述算法的准确性。

绿化带整体及局部分类效果

12

居住区典型地物热环境的日变化及其相互影响分析

孙杰 ，毛智慧，王乐，邓磊＊

摘要：为了更好地揭示居住区热环境特征，了解和改善微气候，本研究使用热红外成像仪对北京市某校园居住区进行观测，获取了夏季不同天气状况下（晴天、阴天、多云）的24 h热红外影像数据。依据各天气数据和地物属性，系统分析了各地物日变化规律，并通过垂线法判定邻近地物的温度边界范围，进而揭示出地物间温度交互特征。结果如下：①云层的大量运动、沥青道路、阴影、植被的冠层厚度均与地物温度相关；② 树木和裸土在06:00和14:00的温度交互作用强烈，表明在地物交界处，全天持续发生显著的热量交换；而夜间至凌晨，草坪与人行道持续进行热量交换。

人工和自然地物的温度差异分析

13

基于地面三维激光扫描强度数据的潮滩表层含水量估算

陈锦，谭凯＊，张卫国

摘要：地面三维激光扫描技术凭借其高精度、高分辨率以及主动性强等优点，已经高效运用在潮滩地形研究中。但是，对潮滩含水量进行有效分析，还需要对点云的强度数据进行挖掘。本文提出了一种新的长距离地面激光扫描仪强度数据改正方法，对入射角和距离效应进行有效改正。利用Riegl VZ-4000长距离地面激光扫描仪建立室内含水量模型并对上海市崇明岛一处潮滩进行测试分析，同时收集26个潮滩沉积物样品并利用传统干湿称重法进行含水量验证计算。结果表明：改正后的激光强度值与潮滩表层含水量存在幂函数关系，相关系数为0.961，估算精度为91.94%。

室内与室外改正后的强度值和沉积物含水量数据比较

14

基于动态NDSI阈值的每日积雪监测方法

孙玉燕，张磊＊，卢善龙，刘红超

摘要：目前，SNOMAP算法是用于积雪遥感监测最普遍的技术手段，但这种方法忽略了积雪光谱信息的时相变化，会产生积雪监测的误差。本文提出了一种动态NDSI阈值方法，以纯永久积雪像元的平均NDSI值作为参照系调整固定的NDSI阈值，从而削减影像光谱值波动对积雪识别的影响。以三江源地区作为研究区域，将基于每日MODIS数据进行积雪监测最佳的NDSI阈值与同日纯永久积雪像元的平均NDSI值作线性回归，通过每日纯永久积雪像元平均NDSI值的变化来调整用于积雪识别的NDSI阈值。

动态NDSI阈值积雪监测技术路线

15

路域植被等效水厚度估算模型研究

郭云开，张晓炯＊，许敏，刘雨玲，钱佳，章琼

摘要：本研究以湖南醴潭高速一段为研究对象，以地面实测光谱和等效水厚度以及PRO4SAIL模拟光谱和模拟等效水厚度为数据源，利用PRO4SAIL冠层模型模拟光谱与地面实测光谱建立12种常用水分指数，引入随机森林算法对水分指数与等效水厚度进行重要性分析，得到12种水分指数的重要性排序；利用调整R2确定建立等效水厚度估算模型中输入水分指数的最佳个数；在优选水分指数基础上，以PRO4SAIL模拟光谱计算得到水分指数和等效水厚度为训练集，分别构建随机森林耦合偏最小二乘（RF-PLS）、随机森林耦合支持向量机（RF-SVM）和随机森林耦合遗传算法优化支持向量机（RF-GA-SVM）等效水估算模型，并用地面实测等效水厚度对估算模型进行精度验证与分析。

3种模型估算结果对比

16

基于包络检波和STFT谱分析的探地雷达土壤分层信息识别

李俐，付雪，崔佳，张超，朱德海＊，吴克宁

摘要：土壤分层信息，特别是表土层结构，对土地生产力具有重要影响，是评价土壤质量的一个重要指标。为了快速、准确地获取土壤分层信息，本文利用探地雷达对分层土壤进行了回波信号采集，并分别在时域和频域分析土壤层位置和层厚信息。首先在信号预处理的基础上，借助包络检波方法确定在土壤分层界面在时域上的位置；然后获取电磁波速度，得到土壤分层厚度。考虑到土壤介电常数与电磁波在土壤中传播速度的相关性，采用短时傅里叶变换方法（Short-time Fourier Transform，STFT）获取各土壤层时频域特征值，并利用回归分析建立特征值与介电常数之间的数学关系，实现对各土壤层的介电常数估算，从而计算出电磁波传播速度，进而确定土壤各层厚度。

基于包络检波的模拟实验环境探地雷达土壤分层信息识别结果

17

全球250 m反照率产品算法及验证

陆彦蓉，刘强＊，李霞，李秀红，刘璐，肖洒，孙美莹

摘要：本文主要是在1 km分辨率的全球陆表特征参量（GLASS）反照率产品基础上进一步开发250 m反照率产品。算法思路是利用中分辨率成像光谱仪（MODIS）传感器的250 m分辨率波段提供纹理信息，利用成熟的GLASS 1 km反照率产品提供均值信息，进行数据融合，实现GLASS 1 km反照率产品的降尺度。相比于GLASS 1km反照率产品，250 m产品首先展现出更为丰富的空间细节信息，并且在与地面站点观测数据（北美地区站点数据）直接对比中显示出稍高的验证精度，GLASS 1 km产品的验证精度为0.0257，而250 m产品验证精度0.0235。最后，以北京市为例进行了验证。

2003—2013年北京市年均晴空短波反照率变化

《地球信息科学学报》由中国科学院地理科学与资源研究所和中国地理学会联合主办，月刊，是中国科学引文数据库（CSCD）核心期刊、中国科技核心期刊、全国中文核心期刊、北大《中文核心期刊要目总览》来源期刊。《2018年版中国科技期刊引证报告（核心版）》显示，《地球信息科学学报》影响因子位列测绘科学技术期刊第3名，综合评价总分位列第4名。

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责任编辑：王佳雯

审编：王波涛

终审：顾伟男 田巍 梁龙武

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