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黄河流域植被覆盖度变化及驱动因素 被引量:18
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作者 王晓蕾 石守海 陈江朝霞 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期5358-5368,共11页
利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台通过像元二分模型反演出1999~2019年植被覆盖度,采用一元线性回归和变异系数法来研究FVC的变化趋势特征及其稳定性,通过地理探测器进行植被变化的驱动分析.结果表明:黄河流域FVC总体上西北... 利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台通过像元二分模型反演出1999~2019年植被覆盖度,采用一元线性回归和变异系数法来研究FVC的变化趋势特征及其稳定性,通过地理探测器进行植被变化的驱动分析.结果表明:黄河流域FVC总体上西北低东南高;中高和高被覆盖区分别占研究区总面积的21.74%和17.87%;近20a年黄河流域FVC已有较好改善,流域中部植被改善最明显,改善区域占流域总面积的48.52%;FVC的稳定性以较平稳为主.降水、日照时间及相对湿度三个驱动因子对黄河流域FVC影响力最强.各驱动因子对FVC影响存在交互作用,以双因子增强或者非线性增强为主,双因子交互作用增强了单因子的影响;本研究也揭示了促进植被生长的各因子最适宜范围,有助于更好地理解自然和社会因素对植被覆盖变化的影响及其驱动机制. 展开更多
关键词 植被覆盖度 时空变化 驱动分析 地理探测器 黄河流域
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融合多尺度特征的遥感影像道路提取方法 被引量:8
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作者 赫晓慧 宋定君 +2 位作者 李盼乐 田智慧 周广胜 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期196-205,共10页
针对遥感影像中由于道路信息错综复杂,导致道路提取不完整、精确度低等问题,提出一种新型遥感影像道路提取方法。融合多尺度特征改善道路提取的整体效果,基于深度残差网络设计混合空洞卷积,并通过定义卷积核各值的间距增大特征提取感受... 针对遥感影像中由于道路信息错综复杂,导致道路提取不完整、精确度低等问题,提出一种新型遥感影像道路提取方法。融合多尺度特征改善道路提取的整体效果,基于深度残差网络设计混合空洞卷积,并通过定义卷积核各值的间距增大特征提取感受野,从而丰富多尺度特征融合模块中的浅层道路语义信息。在编码端提取特征后,利用权重分布的方法匹配感受野尺度,使用不同层级间的特征对全局先验信息进行表征,提高多尺度融合特征获取浅层道路语义信息的准确性,并将改进的多孔空间金字塔池化模块融入到深度残差网络中,挖掘并深度聚合道路浅层次和深层次的语义信息。在两种高分辨率遥感数据集Cheng_Data_Roads和Zimbabwe_Data_Roads上的实验结果表明,所提方法的F1值和MIoU值分别为91.16%和83.63%,准确率、召回率等评价指标均明显优于U-net、ResUnet、D-Linknet等语义分割方法。 展开更多
关键词 深度学习 空洞卷积 深度残差网络 多尺度特征融合 遥感影像道路
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基于CNN-RNN网络的中国冬小麦估产 被引量:8
3
作者 赫晓慧 罗浩田 +2 位作者 乔梦佳 田智慧 周广胜 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期124-132,共9页
在大范围内快速、准确地预估作物产量,对作物管理、粮食安全、粮食贸易和决策有重要意义。遥感为大规模作物估产提供了便利,大多数研究者结合深度学习和遥感影像取得了较好的结果。然而,农作物生长状态随时间变化,其产量具有非线性时空... 在大范围内快速、准确地预估作物产量,对作物管理、粮食安全、粮食贸易和决策有重要意义。遥感为大规模作物估产提供了便利,大多数研究者结合深度学习和遥感影像取得了较好的结果。然而,农作物生长状态随时间变化,其产量具有非线性时空特征,单一的深度学习方法无法充分利用影像信息。因此,该研究提出了一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)和门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)混合神经网络估产模型(CNN-GRU),利用CNN从多光谱遥感影像中提取丰富的空间-光谱特征,在此基础上,结合GRU从多时相遥感影像中自适应学习冬小麦生育期各阶段之间的时间依赖,从多尺度融合冬小麦的生长特征并对其产量进行回归预测。该研究以全国冬小麦主产区为研究区,选取2001—2018年MODIS影像和冬小麦产量数据,构建了冬小麦估产数据集,并验证了CNN-GRU估产模型的性能。结果表明:1)以2016—2018年估产样本作为测试集,CNN-GRU估产模型的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)年平均值为818.3 kg/hm^(2),相较于CNN、GRU、支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)、随机森林(Random Forest,RF)和决策树(Decision Tree,DT)模型分别降低了20.13%、18.81%、29.51%、34.84%和36.57%;2)将冬小麦整个生育期划分为6个时间窗,CNN-GRU估产模型在灌浆-成熟期时精度最高,RMSE为817 kg/hm^(2),而抽穗-开花期的RMSE为823 kg/hm^(2),相较于灌浆-成熟期低0.7%。因此,该估产模型有能力提前2个月预测全国冬小麦主产区产量。 展开更多
关键词 产量 模型 卷积神经网络 循环神经网络 冬小麦 预测 多时相遥感影像
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结合DCNN与短距条件随机场的遥感影像道路提取 被引量:1
4
作者 赫晓慧 陈明扬 +2 位作者 李盼乐 田智慧 周广胜 《武汉大学学报(信息科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期333-342,共10页
深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)在高分辨率遥感图像自动道路提取领域被广泛应用,但现有方法难以对预测结果中像素间的上下文关系建模。针对此问题,已有研究利用全连接条件随机场(fully connected conditiona... 深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)在高分辨率遥感图像自动道路提取领域被广泛应用,但现有方法难以对预测结果中像素间的上下文关系建模。针对此问题,已有研究利用全连接条件随机场(fully connected conditional random field,FullCRF)结合上下文信息对语义分割结果进行二次优化,但无法有效改善道路结构不连续问题。为改善道路结构的完整性,提出一种结合DCNN的短距条件随机场模型(short range conditional random field,SRCRF),SRCRF利用DCNN强大的特征提取能力并控制FullCRF的推理范围缓解过度平滑现象,解决道路提取结果中的结构不连续、不完整问题。实验结果表明,在Zimbawe-Roads数据集与Cheng-Roads数据集中,SRCRF的F1分数相比DCNN分别上升约4.01%、3.73%,相比FullCRF分别上升约3.25%、2.28%。 展开更多
关键词 遥感影像 道路提取 深度学习 条件随机场 语义分割
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升温、光周期和氮添加变化对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响 被引量:1
5
作者 张宇钦 周广胜 +1 位作者 吕晓敏 武炳义 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期306-316,共11页
物候是气候变化敏感指标,是陆地生态系统模型的关键参数。目前关于气候变化对物候影响的研究较多,但关于多环境因子交互作用对秋季物候影响的研究尚不充分,制约着物候变化机制的认知与模型发展。以兴安落叶松幼苗叶黄期为研究对象,采用... 物候是气候变化敏感指标,是陆地生态系统模型的关键参数。目前关于气候变化对物候影响的研究较多,但关于多环境因子交互作用对秋季物候影响的研究尚不充分,制约着物候变化机制的认知与模型发展。以兴安落叶松幼苗叶黄期为研究对象,采用控制实验研究叶黄期对升温、光周期和氮添加变化及其交互作用的响应。结果表明:(1)升温对兴安落叶松幼苗叶黄期的影响较显著,升温使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期不显著推迟;(2)光周期变化对叶黄期的影响极显著,光周期延长使叶黄始期和叶黄普期显著提前,完全变色期显著推迟;(3)叶黄期与氮添加量相关性不显著;(4)升温、光周期和氮添加变化双因子交互作用对叶黄始期和叶黄普期的影响均极显著且均存在极值,但对完全变色期的影响均不显著:升温与光周期延长交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在升温1.5℃、光周期14h时最显著;光周期延长与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施低氮(5g N m^(-2) a^(-1))、光周期10h时最显著;升温与氮添加交互作用使叶黄始期和叶黄普期提前,且在施高氮(20g N m^(-2) a^(-1))、升温1.5℃时最显著;(5)升温、光周期和氮添加变化交互作用对叶黄始期和叶黄普期影响极显著,对完全变色期的影响不显著。这表明,升温、光周期延长和氮添加将延长兴安落叶松幼苗叶黄期,从而增加兴安落叶松幼苗的固碳时间。研究结果可为物候模型发展以及森林生态系统碳估算提供依据。 展开更多
关键词 兴安落叶松幼苗 叶黄期 升温 光周期 氮添加
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增温、光照时间和氮添加对蒙古栎主要物候期的影响 被引量:5
6
作者 马成祥 周广胜 +1 位作者 宋兴阳 吕晓敏 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3220-3228,共9页
利用大型人工气候室模拟研究增温(对照、增温1.5℃、增温2.0℃)、光照时间(10、14、18 h)和氮添加(0、5、10、20 g N·m^(-2)·a^(-1))对东北地区蒙古栎主要物候期的影响。结果表明:增温1.5和2.0℃使芽膨大期显著提前,完全变色... 利用大型人工气候室模拟研究增温(对照、增温1.5℃、增温2.0℃)、光照时间(10、14、18 h)和氮添加(0、5、10、20 g N·m^(-2)·a^(-1))对东北地区蒙古栎主要物候期的影响。结果表明:增温1.5和2.0℃使芽膨大期显著提前,完全变色期显著推迟,生长期延长,且延长天数随增温幅度的增大而增加。光照时间显著影响秋季物候(叶黄始期、叶黄普期、完全变色期),与光照14 h相比,短光照(10 h)使叶黄始期显著推迟7.0 d,生长盛期相对延长。氮添加使芽膨大期、芽开放期、展叶始期、展叶盛期均显著提前,完全变色期仅在高氮水平(20 g N·m^(-2)·a^(-1))下显著推迟9.5 d,表明高氮添加使蒙古栎生长期延长。增温和高氮添加(20 g N·m^(-2)·a^(-1))协同作用显著推迟完全变色期,导致叶黄期延长。增温和短光照协同作用、氮添加和短光照协同作用以及增温、氮添加和短光照协同作用均使叶黄始期显著推迟,生长盛期相对延长。 展开更多
关键词 蒙古栎 物候 增温 光照时间 氮添加
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西藏高寒草地物种多样性和生产力的环境驱动机制
7
作者 匡苗苗 周广胜 周梦子 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第14期6254-6264,共11页
全球变暖影响物种多样性和生产力及其关系。关于全球和区域的物种多样性与生产力关系已有许多研究,但气候变暖背景下西藏高寒草地物种多样性与生产力的关系及其环境驱动机制研究仍然很少。基于西藏高寒草地实测的35个样点调查数据,利用... 全球变暖影响物种多样性和生产力及其关系。关于全球和区域的物种多样性与生产力关系已有许多研究,但气候变暖背景下西藏高寒草地物种多样性与生产力的关系及其环境驱动机制研究仍然很少。基于西藏高寒草地实测的35个样点调查数据,利用回归分析、Pearson相关性分析、方差分解和结构方程模型等方法,探究了物种多样性和生产力的关系及其影响机制。研究发现:(1)高寒草地的物种丰富度指数和香农-威纳指数与地上植被净初级生产力(ANPP)呈显著正相关关系,且ANPP对物种丰富度指数的变化更为敏感;(2)物种丰富度指数与经度、土壤有效氮、土壤有效磷、年降水量呈显著正相关;Shannon-Wiener指数与海拔和纬度呈显著负相关,与年均温度呈显著正相关;ANPP与经度、土壤有效氮、年降水量和年均温度呈显著正相关,与海拔、纬度和土壤有效钾呈显著负相关;(3)地理因子、土壤养分和气候因子的交互作用对物种丰富度指数和ANPP的贡献率最大,分别为10.99%和32.91%,地理因子和气候因子的交互作用对Shannon-Wiener指数的贡献率最大,为13.61%;(4)地理因子通过调控土壤养分和气候因子间接影响物种多样性和ANPP,土壤养分和气候因子均直接影响物种多样性和ANPP。研究结果揭示了环境因子对物种多样性和生产力的综合调控机制,为西藏高寒草地生态系统科学应对气候变化提供了依据。 展开更多
关键词 高寒草地 生产力 物种多样性 地理因子 土壤养分 气候因子
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增温和光周期变化对东北地区兴安落叶松主要物候期的影响 被引量:1
8
作者 苏伟峰 周广胜 +1 位作者 宋兴阳 吕晓敏 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期2546-2554,共9页
兴安落叶松在东北地区森林生态系统的结构与功能中起着重要作用,气候变化背景下东北地区气温增加且光照缩短必将影响兴安落叶松的变化,特别是物候这一气候变化的敏感指标。弄清其物候对气候变化的响应有助于揭示兴安落叶松的变化趋势。... 兴安落叶松在东北地区森林生态系统的结构与功能中起着重要作用,气候变化背景下东北地区气温增加且光照缩短必将影响兴安落叶松的变化,特别是物候这一气候变化的敏感指标。弄清其物候对气候变化的响应有助于揭示兴安落叶松的变化趋势。但是,当前关于兴安落叶松物候对温度、光周期及其协同作用的响应机制仍不清楚。针对东北地区温度剧增、日照时数减少的特点,2019年4月至11月开展了3年生兴安落叶松幼苗主要物候期响应温度和光周期变化的大型人工气候室模拟控制实验。结果表明:(1)不同程度的增温对兴安落叶松生长周期(展叶始期至完全变色期)无显著影响,但显著缩短生长盛期(展叶盛期至叶变色普期),且增温2.0℃较增温1.5℃对生长盛期影响更大。(2)长光照显著增加兴安落叶松的生长周期(9.25 d),短光照对兴安落叶松生长周期的影响不显著,且长光照和短光照均使兴安落叶松生长盛期缩短,二者对兴安落叶松生长盛期影响表现一致。(3)长光照、短光照分别与增温协同作用均使兴安落叶松生长盛期缩短,其中增温2.0℃与长光照协同作用对生长盛期缩短更显著(34.67 d)。(4)与生长始期(展叶始期)和末期(完全变色期)相比,兴安落叶松生长盛期对温度响应更敏感,除叶变色普期外,兴安落叶松物候温度敏感度均随温度升高而降低。不同增温条件下,光照减少降低叶变色始期的温度敏感度,但增温1.5℃时光照减少降低展叶盛期的温度敏感度,增加叶变色普期的温度敏感度;增温2.0℃则相反。东北地区气候变化不利于兴安落叶松生长,且增温2.0℃较增温1.5℃更为不利。研究结果可为理解东北地区生态系统结构与功能变化提供依据。 展开更多
关键词 东北地区 增温 光周期 兴安落叶松 物候
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基于代价敏感卷积神经网络的遥感影像分类 被引量:1
9
作者 赫晓慧 李志强 +2 位作者 李盼乐 田智慧 周广胜 《计算机应用与软件》 北大核心 2023年第5期253-261,共9页
遥感影像分类中,由于数据集不平衡问题,模型倾向于导致高错分损失的样本学习,而忽略稀有困难样本,使模型的性能降低。针对此问题,提出一种自适应样本分布特征的代价敏感(SCoSen)卷积神经网络算法。该算法为每个类别分别建立损失函数,并... 遥感影像分类中,由于数据集不平衡问题,模型倾向于导致高错分损失的样本学习,而忽略稀有困难样本,使模型的性能降低。针对此问题,提出一种自适应样本分布特征的代价敏感(SCoSen)卷积神经网络算法。该算法为每个类别分别建立损失函数,并且在训练的过程中,通过统计训练数据的样本特征,对样本添加平衡因子,赋予少数类更大的权重,解决训练样本比例不平衡问题。将代价敏感信息嵌入到深度学习框架中,使模型具有代价敏感性,更加关注稀有困难样本的学习。实验结果表明,该算法在不平衡遥感影像数据集上,能够有效提升深度学习模型的分类能力。 展开更多
关键词 卷积神经网络 代价敏感学习 分类 遥感影像 类不平衡 损失函数
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基于EDRNet模型的高分辨率遥感影像道路提取 被引量:5
10
作者 赫晓慧 李代栋 +4 位作者 李盼乐 胡绍凯 陈明扬 田智慧 周广胜 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期297-303,312,共8页
针对高分辨率遥感影像道路提取结果不完整、边界质量差的问题,提出基于EDRNet模型的遥感影像道路提取方法。利用残差网络构建道路提取模型EDR1,保留道路的细节信息并加速网络收敛。通过融合多尺度、多层次的道路特征信息,设计道路提取... 针对高分辨率遥感影像道路提取结果不完整、边界质量差的问题,提出基于EDRNet模型的遥感影像道路提取方法。利用残差网络构建道路提取模型EDR1,保留道路的细节信息并加速网络收敛。通过融合多尺度、多层次的道路特征信息,设计道路提取结果优化模型EDR2。在此基础上,利用混合损失函数,提高道路提取的完整度。实验结果表明,EDRNet道路提取方法在马萨诸塞州道路数据集上的召回率、精确率和F1-score指标分别达到了84.4%、81.7%及83.0%,其结果完整且准确。 展开更多
关键词 遥感影像 道路提取 U-Net模型 深度学习 EDRNet模型
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蒙古栎展叶盛期变化的光谱特征及其影响因素研究 被引量:4
11
作者 张世雅 吕晓敏 +1 位作者 周广胜 任鸿瑞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2924-2929,共6页
植物生长状况是反映环境变化的重要指标,在全球环境变化格局下,研究多环境因子及交互作用对植物的影响尤为重要。为探究植物光谱特征响应环境变化,从而探究环境变化对植物生长状况的影响,同时实现遥感对植物的监测,该研究以东北地区优... 植物生长状况是反映环境变化的重要指标,在全球环境变化格局下,研究多环境因子及交互作用对植物的影响尤为重要。为探究植物光谱特征响应环境变化,从而探究环境变化对植物生长状况的影响,同时实现遥感对植物的监测,该研究以东北地区优势树种蒙古栎为研究对象,分析研究了不同光周期、温度和氮沉降交互作用引起的蒙古栎展叶盛期冠层光谱反射特征变化。基于大型人工气候室模拟试验,设置3个温度,3个光周期和2个氮沉降交互处理,每个处理4个重复。当蒙古栎进入展叶盛期时,每个处理选择差异较小的三个重复,使用FieldSpec Pro FR 2500型背挂式野外高光谱辐射仪测量光谱反射率。对不同处理的蒙古栎冠层光谱反射率进行分析,选取NDVI(归一化植被指数)、Chl NDI(归一化叶绿素指数)和PRI(光化学反射指数)3个常用的光谱指数作为辅助分析,同时计算一阶导数光谱以得到红边斜率、红边位置、红边面积等参数。不同处理展叶盛期的蒙古栎光谱反射率趋势大体一致,均符合植物特有的光谱反射特征,在350~680 nm范围内有一个小的波峰,680~750 nm反射率显著上升,750 nm后进入反射平台。结果表明:(1)光周期对于蒙古栎冠层的光谱反射率没有明显的影响;(2)增温会减小蒙古栎冠层在350~750 nm波段处的光谱反射率;(3)施氮会导致蒙古栎展叶盛期350~750 nm波段和750~1100 nm波段处的光谱反射率降低;(4)增温和施氮的交互作用会显著减小蒙古栎的光谱反射率;(5)通过一阶导数光谱可清晰地指示植物的红边特征。研究结果可为物候变化的监测与影响因素分析提供理论依据。 展开更多
关键词 蒙古栎 温度变化 氮素 光周期 光谱反射率
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基于边缘特征融合的高分影像建筑物目标检测 被引量:3
12
作者 赫晓慧 邱芳冰 +2 位作者 程淅杰 田智慧 周广胜 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第9期140-145,共6页
高分辨率遥感图像建筑物目标检测在国土规划、地理监测、智慧城市等领域有着广泛的应用价值,但是由于遥感图像背景复杂,建筑物目标的部分细节特征与背景区分度较低,在进行检测任务时,容易出现建筑物轮廓失真、缺失等问题。针对这一问题... 高分辨率遥感图像建筑物目标检测在国土规划、地理监测、智慧城市等领域有着广泛的应用价值,但是由于遥感图像背景复杂,建筑物目标的部分细节特征与背景区分度较低,在进行检测任务时,容易出现建筑物轮廓失真、缺失等问题。针对这一问题,设计了自适应加权边缘特征融合网络(VAF-Net)。该方法针对遥感图像建筑物检测任务,对经典编解码器网络U-Net进行拓展,通过融合RGB特征图和边缘特征图,弥补了基础网络学习中的细节特征缺失;同时,借助网络的学习自动更新融合权重,实现自适应加权融合,充分利用不同特征的互补信息。该方法在Massachusetts Buildings数据集上进行了实验,其准确率、召回率和F1-score分别达到了82.1%,82.5%和82.3%,综合指标F1-score相比于基础网络提升了约6%。VAF-Net有效提高了编解码器网络对于高分影像建筑物目标检测任务的表现性能,具有良好的实用价值。 展开更多
关键词 目标检测 特征融合 神经网络 边缘特征 U-Net
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基于GEE的黄河流域植被时空变化及其地形效应研究 被引量:24
13
作者 王晓蕾 石守海 《地球信息科学学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期1087-1098,共12页
黄河流域作为中国东部平原的生态屏障,研讨其植被覆盖的时空变化有助于生态环境治理。本文利用GEE平台,基于Landsat数据通过像元二分模型反演了1990—2020年黄河流域植被覆盖度(FVC),并通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验... 黄河流域作为中国东部平原的生态屏障,研讨其植被覆盖的时空变化有助于生态环境治理。本文利用GEE平台,基于Landsat数据通过像元二分模型反演了1990—2020年黄河流域植被覆盖度(FVC),并通过Theil-Sen Median趋势分析和Mann-Kendall检验方法剖析FVC的时空变化趋势,挖掘出FVC趋势变化与海拔、坡度、坡向等地形因子之间的响应关系。结果表明:(1)黄河流域FVC整体呈现西北低东南高的空间分布趋势,其中低等FVC占整个流域面积的45%,主要集中于西北部干旱半干旱地区;(2)流域中部植被覆盖改善明显,占整个流域的57.07%,西北部和东南部退化程度相对较高;(3)植被覆盖受地形效应影响较为显著,在坡度大于40°及高程(-31~637 m)时高等级FVC占比较高,坡度8~18°及高程1852~2414 m范围内植被改善效果相对较好。结果可以为黄河流域生态环境保护及高质量发展提供科学支撑。 展开更多
关键词 黄河流域 植被覆盖度 时空变化 地形效应 Landsat数据 Google Earth Engine 植被指数 定量分析
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鄱阳湖流域生态环境动态评估及驱动因子分析 被引量:15
14
作者 田智慧 尹传鑫 王晓蕾 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期816-827,共12页
鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分... 鄱阳湖流域生态环境是我国南方地区生态文明建设的重要组成部分.基于Landsat卫星遥感影像,利用主成分分析方法构建遥感生态指数(RSEI)作为生态环境质量评价指标,引入地理探测器模型定量剖析不同影响因素对生态环境空间分异性的影响,分析鄱阳湖流域1990~2020年生态环境质量变化及不同驱动因子的影响程度.结果表明:(1)流域内生态环境质量存在明显的区域性差异,生态质量等级为差和较差地区主要分布在流域中北部的低海拔平原与台地,质量等级为优和良地区主要分布在流域西南部的丘陵山地区域;(2)近30年鄱阳湖流域生态环境整体呈改善趋势,改善地区主要位于低海拔平原区域;(3)人口密度是鄱阳湖流域生态环境质量变化中驱动力最大的影响因子,与城市化发展密切相关的夜间灯光指数因子q值多年来呈升高趋势,鄱阳湖流域生态环境质量受城市化发展的影响越来越大.结果可为鄱阳湖流域生态环境保护工作提供理论依据. 展开更多
关键词 生态环境质量 遥感生态指数(RSEI) 地理探测器 GEE平台 鄱阳湖流域
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河南省肺癌空间分布格局及环境因素影响 被引量:13
15
作者 魏海涛 刘岩 +3 位作者 田智慧 王晓蕾 赫晓慧 韦晶 《地理学报》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2022年第1期245-258,共14页
肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,也是主要的肿瘤死因,河南省肺癌发病率和死亡率常年居恶性肿瘤首位,研究肺癌的空间分布格局及其与环境因子的关系对肺癌的相关防控工作意义重大。本文以2016—2018年河南省肺癌发病数据为研究对象,使用空间... 肺癌是最常见的恶性肿瘤之一,也是主要的肿瘤死因,河南省肺癌发病率和死亡率常年居恶性肿瘤首位,研究肺癌的空间分布格局及其与环境因子的关系对肺癌的相关防控工作意义重大。本文以2016—2018年河南省肺癌发病数据为研究对象,使用空间自相关分析方法研究河南省肺癌的空间分布格局,基于地理探测器量化各个环境因子及其两两交互作用对肺癌发病率的解释力。结果表明:空间上肺癌具有明显的集聚特征,高发区集中分布于豫中、豫东和豫南的平原和盆地地区。在所选的12种环境因子中,PM2.5浓度、O_(3)浓度、年均风速、采矿业从业人员占比、人均GDP具有更高的决定力,人均GDP和医护人员占比则对多种要素的决定力均具有明显的非线性增强的作用。研究结果可以为河南省肺癌发病机理研究和相关防治工作提供科学支撑。 展开更多
关键词 肺癌 空间分布格局 环境因子 地理探测器 河南
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一种基于CNN-GCN的高分辨率遥感影像土地覆盖分类 被引量:4
16
作者 田智慧 常蓬 +1 位作者 赫晓慧 程淅杰 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期59-72,共14页
针对单一深度学习模型无法有效地提取局部-全局空间光谱特征的问题,该文提出了一种基于像素-超像素的异构卷积神经网络(HCNN)特征级联的分类方法,有效地提高了土地覆盖分类性能。具体而言,基于注意力机制的像素级特征提取模块和基于空... 针对单一深度学习模型无法有效地提取局部-全局空间光谱特征的问题,该文提出了一种基于像素-超像素的异构卷积神经网络(HCNN)特征级联的分类方法,有效地提高了土地覆盖分类性能。具体而言,基于注意力机制的像素级特征提取模块和基于空间域的超像素级特征提取模块分别提取局部和全局空间-光谱特征,并将两种网络的输出特征级联融合作为最终图像表达,进行土地覆盖类别预测。并设计消融实验验证了特征提取分支设计本身的合理性和融合的必要性。本研究基于公开高分影像数据集和河南土地利用/土地覆盖(HN-LULC)数据集进行了验证,结果证明该混合卷积神经网络级联融合分类方法能够显著地提升高分辨率遥感影像中土地覆盖分类的效果,相比现有的分类模型,分类结果最佳。 展开更多
关键词 土地覆盖分类 深度学习 卷积神经网络 超像素分割 图卷积神经网络 高分辨率遥感影像
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2016—2018年河南洛阳市主要大气污染物对心脑血管疾病门诊量的影响 被引量:4
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作者 郭恒亮 王孟飞 +1 位作者 龚喜云 魏海涛 《环境与职业医学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期389-396,共8页
[背景]心脑血管疾病占我国居民死因首位,但目前的研究更侧重于经济发达或污染严重地区,且不同地区研究结果存在差异。[目的]探究河南省洛阳市主要大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3))对洛阳市心脑血管疾病门诊量... [背景]心脑血管疾病占我国居民死因首位,但目前的研究更侧重于经济发达或污染严重地区,且不同地区研究结果存在差异。[目的]探究河南省洛阳市主要大气污染物(PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3))对洛阳市心脑血管疾病门诊量的影响。[方法]收集洛阳市2016年1月1日—2018年12月31日的心脑血管疾病门诊信息以及同期大气污染物浓度数据和气象数据。利用广义相加模型分别建立单污染物模型、双污染物模型,以及年龄、性别和季节的分层模型,并计算单日滞后(lag0~lag7)和累积滞后(lag0~lag07)的相对危险度(RR)及95%置信区间(CI)。[结果]2016—2018年洛阳市的心脑血管疾病门诊量共208355例。同期PM_(10)、PM_(2.5)分别超标277、82 d,NO_(2)、CO、O_(3)分别超标48、9、8 d,SO_(2)日均浓度不超标。单污染物模型结果显示,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)、CO、O_(3)最佳滞后时间分别是lag0、lag3、lag6、lag2、lag0、lag04,对应的RR及95%CI分别为1.0024(1.0011~1.0037)、1.0017(1.0010~1.0025)、0.9767(0.9696~0.9840)、1.0277(1.0236~1.0319)、1.0006(1.0004~1.0007)、1.0041(1.0014~1.0069)。双污染物模型中,各污染物引入其余污染物前后结果基本都有统计学意义(P<0.05)。性别分层和年龄分层结果均显示NO_(2)是危害性最大的污染物:NO_(2)对男性和女性心脑血管疾病门诊量影响的最佳滞后时间分别为lag2、lag01,对应的RR及95%CI分别为1.0293(1.0235~1.0351)、1.0277(1.0218~1.0335),对0~40、41~65、65岁以上人群心脑血管疾病门诊量影响的最佳滞后时间为分别为lag4、lag3、lag2,对应的RR及95%CI分别为1.0359(1.0009~1.0720)、1.0277(1.0215~1.0339)、1.0311(1.0255~1.0367)。季节分层结果显示:PM_(2.5)、SO_(2)、NO_(2)和CO最大效应值出现在春季,对应的RR及其95%CI分别为1.0220(1.0188~1.0253)、1.0733(1.0570~1.0899)、1.0626(1.0531~1.0721)、1.0015(1.0011~1.0019);PM_(10)和O_(3)的最大效应出现在夏季,对� 展开更多
关键词 大气污染物 心脑血管疾病 日门诊量 广义相加模型 时间序列分析
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基于PROSAIL混合反演模型的MODIS LAI产品改进及评估
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作者 赫晓慧 张乐涵 +2 位作者 乔梦佳 田智慧 周广胜 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第22期9328-9341,共14页
叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环等过程中物质与能量交换的重要结构参数。目前大、中尺度的气候和生态水文建模使用的LAI产品主要来源于中分辨率成像光谱仪(MODIS),但由于... 叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)是定量陆地生态系统中光合作用、呼吸作用、蒸腾、碳和养分循环等过程中物质与能量交换的重要结构参数。目前大、中尺度的气候和生态水文建模使用的LAI产品主要来源于中分辨率成像光谱仪(MODIS),但由于其反演过程中的不确定性因素导致MODIS LAI产品在部分地区存在质量问题。以青海省复杂植被地区为研究区域,基于实地考察与采样验证了区域内MODIS LAI所存在的质量问题分布,并揭示了不确定因素的影响。与此同时,提出了一种基于PROSAIL模型与深度神经网络(DNN)的混合建模技术,针对MODIS LAI生成机制中地表分类数据、地表反射率数据和反演算法的不确定性进行改进,并基于青海省大范围实测LAI数据评估了改进前后产品的准确度,实测数据的验证结果发现:改进模型的LAI准确度(RMSE=0.48,R^(2)=0.64)显著高于MODIS LAI(RMSE=0.71,R^(2)=0.56),预测结果与实测结果之间的偏差显著减少;区域尺度上,柴达木荒漠植被低覆盖典型区域、三江源高寒草甸中覆盖典型区域与青海湖牧场草地高覆盖典型区域的RMSE分别提高了0.19、0.10、0.54,改进方法有效解决了MODIS LAI产品中高覆盖植被饱和效应导致的高估以及低覆盖植被未检索导致低估的质量问题,改进结果分布连续,更符合真实植被状况。基于以上研究,充分证明了研究方法对MODIS LAI产品的改进具有可靠性,能够在缺少实测样本数据的情况下有效提高MODIS LAI的质量,为全球植被环境监测与生态建模提供重要的数据支持。 展开更多
关键词 MODIS LAI PROSAIL模型 叶面积指数 深度神经网络
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基于AOD数据和随机森林模型估算河南省ρ(PM_(2.5))
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作者 田智慧 吴文秀 魏海涛 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期172-178,共7页
基于融合的深蓝/暗目标气溶胶光学厚度数据集构建了随机森林(RF)、地理加权回归(GWR)和线性混合效应(LME)模型估算河南省的ρ(PM_(2.5)),通过十折交叉验证评价模型性能.结果表明,RF模型估算的河南省ρ(PM_(2.5))精度优于其他模型,其中R... 基于融合的深蓝/暗目标气溶胶光学厚度数据集构建了随机森林(RF)、地理加权回归(GWR)和线性混合效应(LME)模型估算河南省的ρ(PM_(2.5)),通过十折交叉验证评价模型性能.结果表明,RF模型估算的河南省ρ(PM_(2.5))精度优于其他模型,其中RF模型月数据的R^(2)比GWR和LME模型分别高0.26、0.27,R_(MSE)分别低6.56、5.32μg/m^(3);RF模型季节数据的R^(2)比GWR和LME模型均高0.24,R^(2)MSE分别低3.13、4.31μg/m^(3).利用RF模型估算河南省2017年的ρ(PM_(2.5)),冬季最高,R最高,R_(MSE)最大;春、秋季次之;夏季最低,R^(2)和R_(MSE)最小,空间分布特征为北高南低. 展开更多
关键词 气溶胶光学厚度 PM_(2.5)质量浓度 随机森林模型 河南省
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2000~2020年黄河流域植被时空演化驱动机制 被引量:51
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作者 田智慧 任祖光 魏海涛 《环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期743-751,共9页
以归一化植被指数(NDVI)作为植被覆盖及生长状况指标,基于2000~2020年MODIS NDVI数据及同时期气象数据,采用Theil^(-)Sen斜率估算、Mann-Kendall检验、相关性分析和残差分析等方法研究了2000~2020黄河流域植被时空演化驱动机制.结果表明... 以归一化植被指数(NDVI)作为植被覆盖及生长状况指标,基于2000~2020年MODIS NDVI数据及同时期气象数据,采用Theil^(-)Sen斜率估算、Mann-Kendall检验、相关性分析和残差分析等方法研究了2000~2020黄河流域植被时空演化驱动机制.结果表明,2000~2020年黄河流域生长季NDVI均值以0.005 a^(-1)的速率波动上升,植被明显改善的区域主要分布于流域中游的秦岭山系、陕北高原和吕梁山系;黄河流域生长季NDVI与降水和气温的偏相关系数均值分别为0.57和0.49,降水对植被的影响高于气温;人类活动对植被生长起明显改善的区域主要分布在流域中部的陕北高原、吕梁山系和宁夏南部等区域,对植被生长起抑制作用的区域主要分布在银川、包头、西安、洛阳、郑州和太原等人类活动强烈的城市区域;人类活动和气候变化分别对黄河流域植被变化贡献了72%和28%,在人类活动和气候变化的驱动下,黄河流域植被生长得到改善的面积占流域面积的96.4%,其中人类活动贡献率大于80%的区域面积占34.3%,主要分布在流域中部和东南部.气候变化贡献率大于80%的区域面积占4.2%,主要分布在流域内川藏高原和陇中黄土高原等区域;研究结果可为黄河流域生态保护及高质量发展提供科学支撑. 展开更多
关键词 黄河流域 归一化植被指数(NDVI) 气候变化 人类活动 残差分析
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