地球信息科学学报字体要求，地球信息科学学报2022年第8期佳文推介
地球信息科学学报字体要求，地球信息科学学报2022年第8期佳文推介关键词：空天协同；对地观测；领域本体；语义模型；对象建模；观测规则；信息描述；实验系统摘要：空天协同对地观测技术快速发展，通过空天协同对地观测的语义信息建模获取信息和知识是服务于对地观测任务执行和规划制定的重要手段之一。为有效获取空天协同对地观测平台运行状态信息并服务于对地观测任务，提出构建服务于空天协同对地观测的语义信息模型。首先，设计空天协同对地观测平台领域本体，围绕时空关系和传感器对象建模，针对典型应用需求制定空天协同对地观测规则；然后，构建空天协同对地观测领域内时间和空间关系的语义描述，结合静态和动态场景语义表达，实现对空天协同对地观测场景的语义描述；最后，构建语义信息服务实验系统，验证模型与方法的效果。结果表明，所提模型与方法能够有效描述与展示空天协同对地观测平台的运行状态和执行任务情况，有助于对地观测任务规划和决策制定。卢万杰*，刘 伟，牛朝阳，谢丽敏，吕 亮引用格式：卢万杰
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【地球信息科学理论与方法】
●01●
服务于空天协同对地观测的语义信息模型构建
卢万杰*，刘 伟，牛朝阳，谢丽敏，吕 亮
引用格式：
卢万杰 刘伟 牛朝阳 等.服务于空天协同对地观测的语义信息模型构建[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1421-1431. [ Lu W J Liu W Niu C Y et al. Construction of semantic information model for aerospace cooperation earth observation[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1421-1431. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.220036
摘要：空天协同对地观测技术快速发展，通过空天协同对地观测的语义信息建模获取信息和知识是服务于对地观测任务执行和规划制定的重要手段之一。为有效获取空天协同对地观测平台运行状态信息并服务于对地观测任务，提出构建服务于空天协同对地观测的语义信息模型。首先，设计空天协同对地观测平台领域本体，围绕时空关系和传感器对象建模，针对典型应用需求制定空天协同对地观测规则；然后，构建空天协同对地观测领域内时间和空间关系的语义描述，结合静态和动态场景语义表达，实现对空天协同对地观测场景的语义描述；最后，构建语义信息服务实验系统，验证模型与方法的效果。结果表明，所提模型与方法能够有效描述与展示空天协同对地观测平台的运行状态和执行任务情况，有助于对地观测任务规划和决策制定。
关键词：空天协同；对地观测；领域本体；语义模型；对象建模；观测规则；信息描述；实验系统
传感器对象建模
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●02●
基于对象流的地缘环境时空分析模型
赵文双，江 南*，陈云海，曹一冰
引用格式：
赵文双 江南 陈云海 等.基于对象流的地缘环境时空分析模型[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1432-1444. [ Zhao W S Jiang N Chen Y H et al. A spatio-temporal analysis model of geo-setting based on object flow[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24 (8):1432-1444. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.220030
摘要：地缘环境时空分析是对地缘体、地缘关系及地缘结构进行的解析、评价和预测，是把握地缘环境空间特征、关联关系演化规律的重要途径。本文采用文献研究、类比归纳、建模研究等方法，提出地缘环境对象是地理信息世界中对现实地缘环境实体抽象后的数字化表达，地缘环境对象流是对象间物质、信息和能量数据交互过程的总称，与地缘关系间存在映射关系，对地缘环境态势和演化过程具有关键作用。在对地缘环境对象流相关概念和内涵解析的基础上，探讨了地缘环境对象流的数据表达与组织方法，构建了地缘环境分析模型，模型从地缘环境系统构成出发，将地缘环境对象流的分析逻辑和数据模型结合，分别建立地缘环境对象流分析原理的逻辑表达及地缘环境对象化数据组织体系，在数据支持下利用数据分析算法来确定地缘环境对象与地缘关系间的映射函数，实现面向应用场景和具体问题的地缘环境分析。本文对地缘环境分析模型进行了验证，以“印太地区”地缘经济环境分析为例，基于2009—2018年该区域经济水平排位前10的国家经济数据，进行了地缘经济实体特征的抽象、贸易对象流的数据表达与组织、数据分析及地缘关系测度，分析了贸易流的时空变化过程、地缘影响力以及地缘关系群组等，验证了模型在面向具体场景的地缘环境分析中的有效性。
关键词：地缘环境；地缘关系；地缘体；地缘环境对象；地缘环境对象流；对象化数据；时空分析；地缘环境分析模型
基于对象流的地缘环境分析原理示意
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●03●
面向稀疏降水站点的套合各向异性贝叶斯地统计估计研究
高 歆*，袁胜元，李京忠，赵会兵，许淑娜
引用格式：
高歆 袁胜元 李京忠 等.面向稀疏降水站点的套合各向异性贝叶斯地统计估计研究[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1445-1458. [ Gao X Yuan S Y Li J Z et al. Bayesian geostatistical modelling for precipitation data with nested anisotropy measured at sparse reference stations[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1445-1458. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210729
摘要：由于形成过程中各种影响因素在不同尺度上的运行和相互作用，降水的空间变异普遍是发生在多尺度上地理过程叠加后的结果。建立较好地反映该动力学过程的多尺度复杂空间模型对于区域降水变量估计和空间分析是很有必要的，尤其是面向稀疏监测区域。贝叶斯地统计模型具有多尺度结构化建模的能力，提供了一种可以融合观测值（含有误差的外在实现）、未知变量、先验信息和复杂数据模型（隐藏的真实过程）的统计推断框架。鉴于降水现象在尺度和各向异性上的叠加特征，本研究将基于贝叶斯和地统计的理论和方法探讨二维随机场中存在的套合各向异性分解估计的可行性，并在对每个独立组分贡献定量计算的基础上，进一步分析和挖掘套合各向异性模型在降水插值中的应用潜力。结果表明：通过贝叶斯方法，稀疏数据中叠置的多尺度性和多方向性通过地统计套合模型可以得到有效的分解；复杂套合模型估计具有向下兼容简单套合模型的能力；套合各向异性协方差结构的使用对于区域降水插值的精度提升具有明显作用。
关键词：贝叶斯统计；降水；套合结构；各向异性；克里金插值；稀疏站点；协方差函数；空间异质性
套合各向异性贝叶斯地统计估计及降水插值应用研究流程
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●04●
基于移动监测数据的不同城市场景下PM2.5浓度精细模拟与时空特征解析
谢晓苇，李代超*，卢嘉奇，吴 升，许芳年
引用格式：
谢晓苇 李代超 卢嘉奇 等.基于移动监测数据的不同城市场景下PM2.5浓度精细模拟与时空特征解析[J]地球信息科学学报 2022 24(8):1459-1474. [ Xie X W Li D C Lu J Q et al. Fine simulation and analysis of temporal and spatial characteristics of PM2.5concentration distribution in different urban scenarios based on mobile monitoring data[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1459-1474. ]DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210824
摘要：城市内部PM2.5浓度分布具有明显的空间异质性，而传统方法基于遥感数据或监测站点数据进行分析，难以揭示高时空分辨率下城市内部的PM2.5浓度分布特征，缺少不同时刻城市场景（如：道路、工业区、住宅区等）对PM2.5浓度复杂非线性影响的解析。本研究将移动监测传感器安装于快递车上，采集福州市主城区南部不同类型场景的PM2.5浓度，然后融合地理加权回归（Geographical Weighted Regression GWR）和梯度提升决策树（Gradient Boosting Decision Tree GBDT）方法，提出一种基于GWR-GBDT的PM2.5模拟与场景解析模型，能够较好地拟合气象、场景因素与PM2.5浓度的非线性关系，提升了城市PM2.5污染精细监测能力；并结合部分依赖图解析不同时段不同场景因素对PM2.5浓度的非线性作用影响。结果表明：① 基于移动PM2.5浓度监测数据，利用GWR-GBDT模型能够较好地模拟城市场景、气象和PM2.5浓度之间的非线性关系，能够有效精细模拟PM2.5浓度的空间分布，十折验证R2结果为0.52~0.94；② 通过部分依赖图分析同一场景在不同时段对PM2.5浓度响应的异质性，发现各类场景对PM2.5浓度提升或抑制作用并不稳定；③ 解析不同时段人类活动与城市场景对PM2.5浓度的交互作用发现，教育医疗单位和住宅区两类场景对PM2.5浓度的提升作用都与人类通勤有密切关系，高污染场景中的建筑工地在采取的洒水降尘措施后能在数小时内有效缓解PM2.5污染，公园文体服务区在多数时段对PM2.5浓度具有抑制作用，工业区和道路多数时段会致使对PM2.5浓度提升；④ 从PM2.5浓度的空间分布来看，福州市主城区南部PM2.5浓度总体呈现东南高-西北低的分布趋势，建筑工地、道路和工业区场景轻度以上污染面积占比明显高于其他场景，公园场景总体PM2.5浓度较低，山体公园傍晚会受到周边工业区的影响而导致PM2.5浓度升高，而城市陆地外围水域对沿岸PM2.5浓度具有抑制作用；⑤ 研究结果可为不同场景下PM2.5污染精细化治理、城市规划以及老人、儿童等高危人群的PM2.5污染暴露风险防范提供支持。
关键词：PM2.5模拟；移动监测；城市场景；GWR；GBDT；部分依赖图；时空分析；福州市主城区
基于GWR-GBDT模型的PM2.5浓度精细模拟分布
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●05●
基于网格的街区尺度城市绿度度量方法
廖周伟，关燕宁*，郭 杉，蔡丹路，于 敏，姚武韬，张春燕，邓 锐
引用格式：
廖周伟 关燕宁 郭杉 等.基于网格的街区尺度城市绿度度量方法[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1475-1487. [ Liao Z W Guan Y N Guo S et al. A measure of block scale urban green index in urban area based on grid method[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1475-1487. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210743
摘要：本文提出一种基于网格的街区尺度城市绿度度量方法。其以900 m×900 m的网格单元作为以城市主干道划分所形成街区尺度的表征，根据网格单元内植被覆盖度与植被构成之间的关系构建绿度指标。通过与传统的基于植被面积占比的格网法所计算的绿度指数进行比较。发现本文方法建立的绿度指标能在街区尺度上提供更加丰富的城市绿度信息，有效地解决了传统方法难以反映的植被覆盖度近似区域因其内部植被构成不同所带来的绿度差异问题。为城市规划、设计以及管理提供了一种新视角。基于该绿度指标，利用Landsat TM/OLI 2009、2015和2019年不同季节的遥感数据分析北京市城市绿化的时空变化特征。结果表明：北京市主城区城市绿化的面积和质量在2009—2019年显著提升，且秋季最为明显。绿化的变化在四环内外呈现出不同的模式。四环内主要为绿化面积的增加，四环外则在绿化面积和绿化质量上都有明显的增长。
关键词：城市绿化；街区尺度；网格法；绿度指标；季节变化；遥感；北京市
各类区域面积占比变化
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●06●
基于贝叶斯逻辑回归模型研究百度街景图像微观建成环境因素对街面犯罪的影响
张 旭，柳 林*，周翰林，岳 瀚，孙秋远
引用格式：
张旭 柳林 周翰林 等.基于贝叶斯逻辑回归模型研究百度街景图像微观建成环境因素对街面犯罪的影响[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1488-1501. [ Zhang X Liu L Zhou H L et al. Using Baidu street view images to assess impacts of micro-built environment factors on street crimes at the address level: A Bayesian logistic regression approach[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1488-1501. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210642
摘要：街面犯罪对公众的生活安全构成一定的威胁。以往对于公共盗窃和寻衅滋事等街面犯罪的研究往往停留在社区甚至更宏观的层面，难以向微观尺度深入，它们忽略了通过环境设计预防犯罪（Crime Prevention Through Environmental Design CPTED）理论中所主张的地址级的建成环境的精确特征。地址级的微观建成环境被广泛认为对各类犯罪的发生有着直接或间接的影响，然而对微观建成环境的度量一直是一个挑战。先前的大多数研究都是通过调查样本来表征建成环境，会受到两方面的限制：① 建成环境特征描述不完整的限制；② 数据在空间覆盖方面具有稀疏性的限制。百度街景图像作为一个新的数据来源，可以被用来提取地址级的微型环境的建成特征，从而使犯罪研究可以聚焦在更微观的尺度中。本研究使用深度学习全卷积图像分割算法从百度街景图像中提取地理位置的环境变量，共选取树木、通车道路、人行道等8种变量来表现研究区微观建成环境的差异。在控制了与街面犯罪有关的其他因素后，采用贝叶斯逻辑回归模型来评估微观建成环境影响因素对公共盗窃和寻衅滋事案件的影响。结果表明加入了微观建成环境物理特征之后的模型表现更好。对比寻衅滋事案件，树木多的隐蔽地方更容易发生公共盗窃案件，通车道路、人行道多的地方更不易发公共盗窃案件，这也说明了更隐秘的地方公共盗窃案多发。总的来说，全卷积深度学习图像分割算法可以有效地提取街景衍生变量，这些变量为微观空间尺度的犯罪分析增加了新的维度。本研究不仅对于犯罪地理文献具有贡献，而且为基于CPTED原则的犯罪预防提供了新的视角。
关键词：微观建成环境；街景图像；图像分割；贝叶斯逻辑回归；公共盗窃；寻衅滋事；全卷积；街面犯罪
图像分割效果
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●07●
基于影响因子动态更新的都市圈国土-人口协同模拟
高 位，涂 伟*，李明晓，方碧宸，陈栋胜，黄正东，贺 彪
引用格式：
高位 涂伟 李明晓 等.基于影响因子动态更新的都市圈国土-人口协同模拟[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1502-1511. [ Gao W Tu W Li M X et al. Synergistic simulation of land and population in metropolitan area with dynamic influence factors[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1502-1511. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.220008
摘要：都市圈作为典型的复杂巨系统，其国土、人口、交通等要素呈现出共同演化、协同发展的特征。现有基于元胞自动机的空间模拟方法通常分别进行国土或人口模拟，忽略了国土、人口之间的协同演化，从而限制了模拟性能。本文提出一种影响因子动态更新策略用以表征国土、人口两种要素间的相互作用，拓展经典元胞自动机模型构建协同模拟算法，实现了都市圈国土与人口空间分布态势的精准模拟。本文以深莞惠都市圈为例，对提出算法进行了实验验证。实验结果表明，本文提出协同模拟算法在深莞惠都市圈的国土模拟品质因素为0.274、人口模拟平均绝对百分比误差23.55% 分别优于传统基于随机森林的元胞自动机算法0.24和29.33%；相较于传统模型，在国土模拟中本模型在对于建设用地的模拟准确度提升了约3%，在人口模拟中本模型在对人口高密度的区域模拟误差降低了约6%。本文进一步预测了深莞惠都市圈2030年国土和人口发展空间态势。研究结果可为都市圈重大基础设施选址和发展情景推演提供技术支撑。
关键词：元胞自动机；人口；国土；协同演化；动态更新；协同模拟；随机森林元胞自动机；深莞惠都市圈
协同模拟策略
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【地理空间分析综合应用】
●08●
地缘政治经济背景下中老-中越边境地区橡胶林时空扩展特征研究
肖池伟，李 鹏，封志明*
引用格式：
肖池伟 李鹏 封志明.地缘政治经济背景下中老-中越边境地区橡胶林时空扩展特征研究[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1512-1524. [ Xiao C W Li P Feng Z M. Spatial-temporal pattern of rubber expansion in the borderlands of Sino-Lao and Sino-Vietnam in the Geo-polilinomical context [J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1512-1524. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210733
摘要：国家间地缘政治经济关系正在驱动区域土地利用变化，边境地区首当其冲。20世纪90年代以来，全球橡胶市场的强劲需求以及中南半岛与域外国家40多个地缘经济合作机制的实施，引起了包括中国与老挝（以下称“中老”）-中国与越南（以下称“中越”）边境地区橡胶林扩展种植在内的显著土地利用变化。基于此，利用Landsat影像构建的橡胶林落叶-新叶萌生期内植被-水分指数（Renormalized Vegetation Index RNVI）组合算法，获取中老-中越边境地区1990年代以来中老、中越地缘政治经济关键节点的橡胶林种植信息，进而揭示中老、中越地缘政治经济关系对其边境地区橡胶林扩展的影响及其国别差异。结果表明：① 在“替代种植”与边境农林合作等地缘政治经济影响下，中老-中越边境地区橡胶林种植面积由1992年的995.5 km2增加至2018年的5537.7 km2，增长近4.6倍，且呈明显的沿边性和跨境性；② 随着中老磨憨-磨丁口岸开通、中老北部九省合作机制构建等，1992—2018年，中老边境沿线30 km缓冲区内橡胶林种植面积从244.7 km2猛增到2080.6 km2，增长近7.5倍，其中，中国一侧增幅达806.7%，老挝一侧增幅为567.7%，近边境地区尤为明显；③ 随着中越关系恢复、“两廊一圈”启动与发展等，过去近30年，中越边境沿线30 km缓冲区内橡胶林种植面积由313.6 km2持续增加到1107.5 km2，增长超过2.5倍，其中，中国一侧增幅达378.0%，越南一侧增幅为140.3%，远边境地区增加较快。本研究有助于认识国家地缘政治经济关系对边境土地利用变化的影响，促进边境地理（学）发展。
关键词：橡胶林；植被-水分指数（RNVI）；时空特征；中老-中越边境地区；地缘政治经济关系
中越边境沿线地区橡胶林面积变化及比较
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●09●
流空间视角下中国城市群网络结构特征比较——基于铁路客运班次的分析
胡昊宇，黄莘绒，李沛霖，赵鹏军*
引用格式：
胡昊宇 黄莘绒 李沛霖 等.流空间视角下中国城市群网络结构特征比较——基于铁路客运班次的分析[J]地球信息科学学报 2022 24(8):1525-1540. [ Hu H Y Huang X R Li P L et al. Comparison of network structure patterns of urban agglomerations in China from the perspective of space of flows: Analysis based on railway schedule[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1525-1540. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210309
摘要：铁路客流是城市群内经济社会联系的重要反映，也是区域流空间的关键体现。本文依据流空间理论，采用复杂网络方法和2018年中国铁路班次OD数据，从全国尺度分析城市群社区结构特征，并从城市群尺度比较分析了5个主要城市群的空间结构、规模结构和网络节点结构。结果显示，从铁路客运班次联系来看，城市组团片区与国家规划方案中的城市群在范围上存在一定的空间错位。5个主要城市群具有不同的局部特征：① 长江三角洲城市群呈网络状的空间形态和相对集聚的规模分布，主要问题为局部节点的枢纽作用与规模的匹配性有待提高；② 珠江三角洲城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布，主要问题为与全国其他城市群的联系相对薄弱；③ 京津冀城市群呈放射状的空间形态和相对集聚的规模分布，主要问题为存在边缘化的节点；④ 长江中游城市群呈组团状的空间形态和相对分散的规模分布，主要问题为内部结构较为松散；⑤ 成渝城市群呈哑铃状的空间形态和相对集聚的规模分布，主要问题为与全国其他城市群的联系薄弱。随着区域一体化进程，需要根据不同城市群网络结构发展阶段的差异，补足城市群内和城市群间的联系短板，促进规模位序结构与网络结构的耦合协调，推动建设层次分明、枢纽协作、网络化发展的客运服务网络，支撑城市群一体化发展。
关键词：铁路班次；城市群；网络结构；流空间；比较；交通；客运；复杂网络
城市群内部铁路班次OD弦图
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●10●
基于夜间灯光数据的西南地区县域旅游多维减贫效应时空变化研究
张 颖，汪 侠*，闫艺涵，史舒悦，海少琪
引用格式：
张颖 汪侠 闫艺涵 等.基于夜间灯光数据的西南地区县域旅游多维减贫效应时空变化研究[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1541-1557. [ Zhang Y Wang X Yan Y H et al. The spatio-temporal changes of tourism multidimensional poverty alleviation effect at county in Southwest China based on night light data[J]. Journal of Geo- information Science 2022 24(8):1541- 1557. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210466
摘要：旅游发展是消除贫困的重要途径之一，从多维贫困视角对旅游减贫进行研究具有重要意义。以脱贫摘帽的西南地区国家级贫困县为研究案例，引入NPP/VIIRS夜间灯光数据测度多维贫困，并使用地理加权回归方法分析2012—2019年旅游发展的多维减贫效应。结果表明：① 2012—2019年，西南地区贫困县旅游发展水平不断提高，呈现“东高西低”的空间格局，旅游发展的区域差异不断缩小；② 2012年以来，西南地区贫困县多维贫困日趋改善；空间分布上，多维贫困程度自西向东逐渐降低，空间差异趋于缩小；③ 西南地区贫困县旅游发展能够缓解包括经济、教育、医疗和社会保障等方面的多维贫困，旅游多维减贫效应具有明显的空间异质性，川东、川北和滇东南地区贫困县的旅游减贫强度较高，滇西、渝东南和黔西地区旅游减贫强度较低；④ 旅游减贫强度主要受到旅游资源禀赋、经济发展水平和交通区位条件的影响，影响因素通过旅游资源开发、强化旅游产业支撑和提高旅游通达性等途径改善贫困地区的经济、教育、医疗和社会保障水平，实现旅游发展的多维减贫。旅游减贫的发展需要结合贫困地区实际情况考虑，提高旅游产品竞争力，完善配套设施建设，改善交通运输条件，以提高旅游减贫效果。另外，研究发现基于夜间灯光数据测度多维贫困具有较高的精度，能够为贫困问题研究提供数据支持。研究结果对中国旅游扶贫战略实施尤其是2020年后预防返贫具有重要的参考价值。
关键词：旅游发展；多维贫困；夜间灯光数据；时空变化；影响机制；贫困县；西南地区
2012—2019 年西南地区各省市贫困县旅游发展水平的区域差异
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●11●
气候变化情景下淮河上游流域氮排放预测研究
侯 玥，徐成东*，刘 伟，殷 倩
引用格式：
侯玥 徐成东 刘伟 等.气候变化情景下淮河上游流域氮排放预测研究[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1558-1574. [ Hou Y Xu C D Liu W et al. Prediction of nitrogen emission in the upper reaches of the Huai River basin under climate change scenarios[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1558-1574. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210546
摘要：淮河流域是水体遭受营养盐污染较严重的地区，本研究选择淮河上游的淮滨流域（淮滨站以上，流域面积1.6万km2）为研究对象，首先构建了淮滨流域SWAT水文水质模型，然后利用2011—2017年淮滨站实测的月径流和月氨氮浓度对SWAT模型进行了校正与验证，最后基于全球气候模型（GCM）气象数据，预测了未来 30 年（2020—2029 年、2030—2039 年、2040—2049年）不同气候变化情境（RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5）下的径流、氨氮浓度和非点源总氮负荷。结果发现，径流在校正期和验证期的Nash-Suttcliffe系数均为0.79，氨氮在校正期和验证期的Nash-Suttcliffe系数均高于0.5，表明模型的适用性良好。研究发现本研究区施肥量与土地利用类型是非点源氮负荷空间分异的主导因素。2020—2049年，不同气候变化情景下，本研究区的降水量和气温均为增长趋势。假如保持基准期（2011—2016年）污染排放强度，仅考虑气候变化影响，流域内非点源污染总氮负荷将比基准期最多增加31.8%，流域出水口淮滨站的年均氨氮浓度将最多减小42.6%。本研究可以为气候变化下淮滨流域的水文水质管理提供科学支撑。
关键词：气候变化；非点源污染；SWAT模型；淮滨流域；空间分异性；地理探测器
淮滨流域在不同气候变化情景下的平均降水量
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●12●
融合多源地理大数据的城市街区综合活力评价
唐 璐，许捍卫*，丁彦文
引用格式：
唐璐 许捍卫 丁彦文.融合多源地理大数据的城市街区综合活力评价[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1575-1588. [ Tang L Xu H W Ding Y W. Comprehensive vitality evaluation of urban blocks based on multi-source geographic big data[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1575-1588. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210226
摘要：随着城市人口、物资、信息流动的日益频繁，城市居民活动特征和生产生活方式更加复杂多变，同时，城市空间无序扩张，发展规划不足，引发了交通堵塞、人口流失、公共空间缺乏等一系列问题，最终引发了城市活力消解难题。因此，如何科学高效地进行城市活力定量分析成为了重点研究问题。本文基于OpenStreetMap、百度地图兴趣点（Point of Interest，POI）、微信宜出行、美团、高德建筑物轮廓等多源地理大数据，从人与空间双重角度，分别对人群活力、活力多样性、活动满意度和空间交互潜能进行量化研究；引入空间权重矩阵，构建了改进的空间优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution，TOPSIS）综合活力评价模型，实现对南京市中心城区综合活力的评价，最后分析了工作日、周末的街区活力空间分布特征及活力极的异同，并比较了传统的熵值TOPSIS综合活力评价结果，以此探究空间关系对城市街区活力的影响，以求帮助城市规划者系统的认识当前城市活力现状，为城市规划研究提供一种可行性方案。
关键词：地理大数据；OSM路网；POI；南京市；城市街区活力；引力模型；优劣解距离法；空间相互作用
熵值TOPSIS与空间TOPSIS活力模型计算结果差值
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●13●
长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究
杨友宝，李 琪，韩国圣*，马丽君
引用格式：
杨友宝 李琪 韩国圣 等.长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系研究[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1589-1603. [ Yang Y B Li Q Han G S et al. Study on the pattern characteristics and matching relationship of recreational and residential function space in Changsha[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1589-1603. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210787
摘要：伴随新型城镇化和全面休闲化时代到来，游憩-居住两大功能空间关系研究成为新时期城市地域结构领域的重要关注议题。基于 POI 地理空间大数据，通过运用 Ripley's K 函数、同位区位商、“不一致指数”定量模型和采用全局空间自相关、核密度估计等ArcGIS空间分析方法，探究了长沙市游憩-居住功能空间格局及其匹配关系特征。研究发现：① 两大功能空间均具有显著的空间正相关性，形态格局差异鲜明且均呈以“空间极核”为导向的集聚模式，各类型功能空间集聚强度表现为“居住空间>文化休闲空间>体育健身空间>商业娱乐空间>自然生态空间”；② 两大功能空间存在基于“距离-数量”的函数衰减关系，距离居住空间3000 m半径环带是游憩空间集中分布以及居民日常游憩休闲的重要活动范围；③ 居住空间具有“临近”游憩空间布局的指向特征，但反之不显著，两大功能空间呈单向吸引“非对称性”错位临近关系，居住空间临近不同类型游憩空间的指向强度呈“体育健身空间>文化休闲空间>自然生态空间>商业娱乐空间”位序格局；④ 游憩-居住功能空间协调关系具有较强的空间异质性，湘江西岸整体上优于东岸，岳麓区、望城区为游憩-居住协调型，天心区、芙蓉区、雨花区、开福区为游憩滞后居住型，长沙县为游憩超前居住型。本研究通过聚焦新型城镇化和全民休闲时代的城市游憩设施配置及其与居住空间的关系问题，将为丰富传承新背景趋势下的城市公共设施区位理论、城市空间结构理论等提供重要的理论探索方向，并为长沙市及国内同类大都市合理布局城市游憩休闲设施、优化调整城市空间结构和建设休闲宜居城市等提供科学参考。
关键词：游憩空间；居住空间；格局特征；匹配关系；地理大数据；长沙市
技术路线
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【遥感科学与应用技术】
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基于改进DeepLabv3 孪生网络的遥感影像变化检测方法
赵 祥，王 涛*，张 艳，郑迎辉，张 昆，王龙辉
引用格式：
赵祥 王涛 张艳 等.基于改进DeepLabv3 孪生网络的遥感影像变化检测方法[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1604-1616. [ Zhao X Wang T Zhang Y et al. Remote sensing image change detection based on improved DeepLabv3 siamese network[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1604-1616. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.220029
摘要：传统遥感影像变化检测方法依赖人工构建特征，算法设计复杂且精度不高；而将2幅不同时相影像叠加后输入神经网络的遥感影像变化检测方法会造成不同时相的特征相互影响，难以保持原始影像的高维特征，且模型鲁棒性较差。因此，本文提出一种基于改进DeepLabv3 孪生网络的遥感影像变化检测方法，以经典DeepLabv3 网络的编解码结构为基础对网络进行改进：① 在编码阶段利用共享权值的孪生网络提取特征，通过2个输入端分别接收2幅遥感影像，以保留不同时相影像的高维特征；② 在特征融合中用密集空洞空间金字塔池化模型代替空洞空间金字塔池化模型，通过密集连接的方式结合每个空洞卷积的输出，以提高对不同尺度目标分割的精度；③ 在解码阶段中针对不同层级特征图信息差异较大，难以融合的问题，引入基于注意力机制的特征对齐模型，引导不同层级的特征对齐并强化学习重要特征，以提升模型的鲁棒性。应用开源数据集CDD验证本文方法的有效性，并与UNet-EF、FC-Siam-conc、Siam-DeepLabv3 和N-Siam-DeepLabv3 网络对比试验。试验结果表明，本文方法在精确率、召回率、F1值和总体精度上达到87.3%、90.2%、88.4%、96.4%，均高于UNet-EF、FC-Siamconc、Siam-DeepLabv3 网络和N-Siam-DeepLabv3 网络，检测结果较为完整，对边界的检测也更为平滑，且对尺度变化具有更高的鲁棒性。
关键词：变化检测；孪生网络；DeepLabv3 ；DenseASPP；特征对齐；ASPP；注意力机制；深度学习
密集空洞空间金字塔池化模型
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基于伪纯像元的精度评价策略及其应用
徐 肖，李娅婷，樊 辉*
引用格式：
徐肖 李娅婷 樊辉.基于伪纯像元的精度评价策略及其应用[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1617-1630. [ Xu X Li Y T Fan H. Accuracy assessment strategy based on pseudo-pure pixels and its application[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1617-1630. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.220048
摘要：土地覆被是地球科学研究中的重要参量，评价土地覆被数据的制图精度是保障数据合理使用的前提。本文提出了一种基于伪纯像元的精度评价策略（伪纯像元策略），即当低空间分辨率栅格窗口内对应的高空间分辨率数据中优势类别（面积最大的地类）的占比高于伪纯像元纯度阈值（代表像元纯度，取值范围：35%~100%，步长为5%）时，以此栅格窗口为基准生成土地覆被类型为优势类别的伪纯像元用于精度评价。以澜沧江-湄公河（澜湄）流域为试验区，选择GlobeLand30为参考数据，并基于混淆矩阵精度评价方法对比分析了伪纯像元策略与重采样法（最近邻法和众数法）在CCI-LC（300 m）和MCD12Q1（500 m）2 套全球土地覆被数据精度评价中的差异。结果表明：① 伪纯像元策略在 35%~100%纯度阈值下对 CCI-LC 和MCD12Q1在澜湄流域评价的精度分别为72.76%~55.26%和71.44%~45.41%，比重采样法评价的单一精度（众数法：71.21%和70.54%、最近邻法：71.48 和 69.87%）能更好地反映像元纯度对土地覆被数据精度的影响；② CCI-LC 的总体精度高于MCD12Q1，且2套数据的精度差随纯度阈值的增大而增加，CCI-LC和MCD12Q1在35%、100%纯度阈值下的精度差分别为1.32%和9.85%；③ 2套数据中耕地、有林地、草地和水体的分类精度均相对较高，而灌木林地（精度接近0）和裸地的分类精度均较低；④ 2套数据与GlobeLand30的空间不一致区域多出现在土地覆被类型高度异质化的混合像元区域，且随纯度阈值的增大，评价样本栅格更趋均质，混合像元对评价精度的影响也会递减。伪纯像元精度评价策略适用于跨空间分辨率土地覆被数据的精度对比，为评价全球土地覆被产品在区域尺度的适用性及适用范围提供了新的检验策略。
关键词：伪纯像元；重采样；精度评价；土地覆被；澜湄流域；GlobeLand30；CCI-LC；MCD12Q1
不同伪纯像元纯度阈值区间下参考数据（基于伪纯像元策略升尺度GlobeLand30）与待评数据（CCI-LC和MCD12Q1）间空间不一致性区域分布
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增强型遥感影像SRGAN算法及其在三维重建精度提升中的应用
闵 杰，张永生，于 英*，吕可枫，王自全，张 磊
引用格式：
闵杰 张永生 于英 等.增强型遥感影像SRGAN算法及其在三维重建精度提升中的应用[J].地球信息科学学报 2022 24(8):1631-1644. [ Min J Zhang Y S Yu Y et al. Enhanced remote sensing image SRGAN algorithm and its application in improving the accuracy of 3D reconstruction[J]. Journal of Geo-information Science 2022 24(8):1631-1644. ] DOI:10.12082/dqxxkx.2022.210766
摘要：遥感影像是地形测绘、三维重建等任务的主要数据源之一，分辨率影响着被测目标在影像上的表示能力，对后期三维模型的定位精度及重建效果起着重要作用。针对遥感影像像幅较大且目标特征表现复杂、细节丰富的特点，结合实景三维模型重建的需求，提出了一种增强型遥感影像SRGAN算法。克服了传统方法进行超分重建时易出现边缘效应、产生模糊重建的情况，改进了简单卷积网络仅能提取影像中较为浅层的特征信息，无法在提高分辨率的同时保留影像丰富细节的局限。本文所提算法在生成模型中使用密集剩余残差块进行深层特征提取，在判别模型中引入多尺度判别思想，从而保证遥感影像重建时特征纹理、细节信息、高频目标的完整与精确。实验构建不同时间、不同类型区域的遥感影像数据集，在此基础上将本文算法与Bicubic、SRGAN、ESRGAN算法进行对比分析，在超分重建中PSNR较对比算法提升约3个单位，渗透指数PI更趋向且稳定于1，SSIM与清晰度指标Q同样得到较好改善；在三维重建中影像密集匹配点数量得到提升，同时误差减少，模型精细程度和定位精度得到提高。结果表明，本文算法适用于遥感影像超分辨率重建问题，并在实景三维模型重建中对精度的提升表现较好。
关键词：超分辨率重建；三维重建；深度学习；生成对抗网络；多尺度相对判别；高分辨率遥感；遥感影像处理；定位精度
生成网络模型结构图
初审：杨瑞芳
复审：宋启凡
终审：金 君
资讯
○ 专刊征稿 | 用于三维地理信息的摄影测量和计算机视觉
