Integrating spectral and non-spectral data to improve urban settlement mapping in a large Latin-American city     

Feilin Lai 《地理信息系统科学与遥感》2020,57(6):830-844

ABSTRACT

Information on urban settlements is crucial for sustainability planning and management. While remote sensing has been used to derive such information, its applicability can be compromised due to the complexity in the urban environment. In this study, we developed a remote sensing method to map land cover types in a large Latin-American city, which is well known for its mushrooming unplanned and informal settlements. After carefully considering the landscape complexity there, we designed a data fusion method combining multispectral imagery and non-spectral data for urban and land mapping. Specifically, we acquired a cloud-free Landsat-8 image and two non-spectral datasets, i.e., digital elevation models and road networks. Then, we implemented a set of experiments with different inputs to evaluate their merits in thematic mapping through a supervised protocol. We found that the map generated with the multispectral data alone had an overall accuracy of 73.3% but combining multispectral imagery and non-spectral data yielded a land cover map with 90.7% overall accuracy. Interestingly, the thermal infrared information helped substantially improve both the overall and categorical accuracies, particularly for the two urban classes. The two types of non-spectral data were critical in resolving several spectrally confused categories, thus considerably increasing the mapping accuracy. However, the panchromatic band with higher spatial resolution and its derived textural measurement only generated a marginal accuracy improvement. The novelties of our work are with the successful separation between the two major types of urban settlements in a complex environment using a carefully designed data fusion approach and the insight into the relative merits of the thermal infrared information and non-spectral data in helping resolve the issue of class ambiguity. These findings should be valuable in deriving accurate urban settlement information which can further advance the research on socio-ecological dynamics and urban sustainability.  相似文献   

基于SPEI的渭河流域干旱时空变化特征分析          下载免费PDF全文

邹磊  余江游  夏军  王飞宇 《干旱区地理》2020,43(2):329-338

以标准化降水蒸散指数（SPEI）作为评估指标，基于渭河流域28个气象站点1961—2017年实测降水量和气温数据，采用Mann-Kendall（M-K）趋势检验、经验正交函数以及小波变换等方法分析渭河流域干旱时空变化特征，并研究渭河流域干旱与6种大尺度气候因子之间的相关关系，进一步探讨主要气候因子对流域干旱时空分布特征的潜在影响。研究表明：渭河流域在1961—2017年间整体呈现出变旱的趋势。通过经验正交函数分解，渭河流域干旱分布场主要有3种典型模态类型，分别为全局型、西北—东南反向分布型以及东—西反向分布型；同时，大尺度气候因子南方涛动指数SOI与流域干旱分布场具有更好的相关关系，对该区域内干旱变化有较强的影响。  相似文献   

青海湖沙柳河流域浅层地下水不同时期补给特征          下载免费PDF全文

杨羽帆  曹生奎  曹广超  雷义珍  刘英  兰垚 《干旱区地理》2020,43(3):633-643

地下水稳定同位素组成的时空变化特征可以反映不同时期、不同区域地下水补给来源的差异。通过青海湖沙柳河流域浅层地下水氢氧稳定同位素组成的时空变化特征以及地下水、河水与降雨之间的补给关系的分析，结果显示：季风时期，地下水主要受降雨入渗和河流侧向补给为主，在补给过程中蒸发作用是影响地下水稳定同位素值的主要因素；非季风期，冰雪融水对低值区的地下水影响显著，同时降水的快速入渗则是该时期高值区地下水的主要补给方式之一。地下水同位素高值区，地下水与河水间补给作用较弱，补给时间超过5个月；地下水同位素低值区，地下水与河水补给关系较为密切，补给时间在1~4个月间。本文所得结论可初步反映干旱半干旱内陆流域地下水稳定同位素特征以及补给方式的基本规律，在一定程度上可为流域地下水及其他水体间的转换研究提供科学依据，并为地下水资源管理和水环境治理提供一定理论指导。  相似文献   

近59 a锡林河流域潜在蒸散发及地表干湿状况变化趋势分析          下载免费PDF全文

张璐  朱仲元  张圣微  王慧敏  王飞  席小康 《干旱区地理》2020,43(4):997-1003

利用1960—2018年锡林河流域周边13个气象站的逐日气象资料,采用世界粮农组织（Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO）推荐的Penman-Monteith公式计算各气象站多年潜在蒸散发量及相对湿润度指数。通过利用主成分分析、相关分析和偏相关分析,探讨了锡林河流域潜在蒸散发、地表干湿状况多年变化规律;分析了影响潜在蒸散发的主要气象因子及各气象要素间的相互作用;着重讨论了锡林河流域潜在蒸散发的周期变化及其与相对湿润度指数、各气象要素的相互作用。结果表明：流域近59 a潜在蒸散发整体呈现增长趋势,且上升趋势显著,存在显著增加—减小交替的多尺度时频变化特征和多主周期变化规律;各气象要素中潜在蒸散发对温度的响应较大,平均风速次之;平均相对湿度受到潜在蒸散发的影响较大,降水次之。整个流域环境有不显著的变湿润趋势。  相似文献   

柴达木盆地尕斯库勒湖区盐生植物改良土壤盐渍化效应及其贡献评价          下载免费PDF全文

余冬梅  祁兆鑫  胡夏嵩  刘亚斌  王建萍  李姜瑶 《盐湖研究》2020,28(4):91-101

在柴达木盆地尕斯库勒盐湖区,通过对芦苇、赖草、海韭菜、无脉苔草、洽草、盐地风毛菊、羊齿天门冬、小花棘豆和白刺9种盐生植物生长区土壤容重、含水量、全盐量、pH值、全氮、速效钾、速效磷进行测试分析,研究其对盐渍化土壤的改良效果。试验结果表明:9种盐生植物均可降低土壤容重、全盐量和pH值,提高土壤含水量,其平均全盐量较裸地降低了3.79%~85.40%,平均降低幅度为44.99%,小花棘豆降低土壤容重相对较为显著(17.39%),无脉苔草相对较差(1.37%)；盐地风毛菊降低土壤pH值的能力相对较强(5.11%),羊齿天门冬相对较弱；赖草提高土壤含水量相对较为显著(26.05%),白刺相对较差(1.85%)。9种盐生植物可不同程度增加土壤全氮含量,且随取样深度增加全氮含量呈逐渐降低的变化趋势；9种盐生植物坡面地表以下垂直方向0~20 cm土体速效磷含量表现出增加趋势,其中在地表以下20~50 cm位置速效磷含量增加相对较为显著,土体速效磷含量增加的程度由大至小依次为:小花棘豆、赖草、无脉苔草、海韭菜、白刺、羊齿天门冬、芦苇、洽草和盐地风毛菊。研究结果对于利用盐生植物防治土壤盐渍化,以及进一步提高土壤可持续利用有实际价值。  相似文献   

柴达木盆地盐湖区土壤黑碳分布及土气交换特性          下载免费PDF全文

武君  闵秀云  高春亮  李雷明 《盐湖研究》2020,28(1):1-10

深入探讨了柴达木盆地盐湖区土壤黑碳分布及土气交换特征。研究结果显示,研究区土壤总黑碳含量范围为0.50～6.79 g/kg,平均值达到1.64 g/kg;土壤烟炱组分黑碳含量范围为0.50～4.75 g/kg,平均值达到1.144 g/kg;气溶胶黑碳含量范围为0.34～4.92μg/m~3,平均值达到0.98μg/m~3。柴达木盆地盐湖区盐湖资源的大量开采和工业化生产等可能造成该地区黑碳大量排放。盐湖区土壤黑碳稳定碳同位素值(δ~(13)C_(BC))在-25.33‰～-23.46‰之间变化,平均值为-24.21‰,表明该地区土壤黑碳来源可能受C_3植物和化石燃料来源的共同影响。首次运用逃逸系数探讨了柴达木盆地盐湖区黑碳土气交换行为,结果表明研究区黑碳土气交换行为确实存在,但存在一定程度的模拟不确定性。  相似文献   

柴达木盆地碱山深钻的硼同位素地球化学特征          下载免费PDF全文

卢胜城  韩文霞  韩凤清  马云麒  吕爽 《盐湖研究》2020,28(1):60-68

沉积物硼(B)同位素组成可以反映其地质成因及经历的地质过程,因此在许多领域的研究中都有较为广泛的应用。通过对位于柴达木盆地碱山背斜顶部的SG-1b钻孔沉积物(7.3～1.6 Ma)水溶组分的B同位素研究,发现钻孔沉积物B含量在38.55～172.3μg/g之间,平均含量为87.6μg/g;δ~(11)B值的变化范围在3.61‰～16.26‰之间,平均值为10.65‰,B含量与δ~(11)B值具有一定的正相关关系。进一步分析表明,受到碱山背斜构造隆升以及晚新生代以来气候干旱化的影响,柴西古湖逐渐咸化萎缩,沉积环境以及碳酸盐含量、粘土矿物含量及其矿物组合等也在发生变化,B含量和δ~(11)B值自钻孔底部向上的逐步增加以及后期的急剧增加,与水溶离子含量以及矿物和粒度等的变化一致,这说明柴达木盆地晚中新世以来湖泊沉积物的B含量和δ~(11)B值可以很好地反映研究区气候和湖水的演化过程,共同指示了研究区自7.3 Ma以来气候的持续干旱化和湖水盐度的逐步增加,以及3.3Ma以来干旱化和湖水浓缩过程的加剧。  相似文献   

中国海域1:100万区域地质调查主要成果与认识          下载免费PDF全文

秦绪文  石显耀  张勇  李学杰  李军  肖桂义  许振强  王宏斌  吕文超  吴浩  姚永坚  尚鲁宁  杨楚鹏  王中波  高红芳  王明健  密蓓蓓  钟和贤  胡刚  陈泓君  黄龙  罗伟东  梅西  徐子英  田陟贤  王忠蕾 《中国地质》2020,47(5):1355-1369

中国海域及邻区是建设“21世纪海上丝绸之路”、打造海洋命运共同体和推动可持续发展的关键地区，也是地球科学最具有典型性和代表性的研究区域之一。中国管辖海域1：100万区域地质调查是一项以国家需求为导向、以解决重大地球系统科学问题为目标的基础性公益性工作。中国地质调查局通过近20年的持续调查，实现了对中国管辖海域1：100万区域地质调查的全面覆盖，系统地获取了海洋地质和地球物理基础数据，形成了基于实测数据的“一图一库一报告”，大幅提升了中国海洋地质调查工作程度。这项工作填补了中国小比例尺海洋地质国情调查的空白，初步摸清了中国管辖海域地质环境条件和资源环境潜力，取得了一批原创性的认识，为建设海洋强国提供了详实可靠的地质资料，为提升区域地质科学的认知水平奠定了坚实基础。  相似文献   

A Floating Astronomical Time Scale for the Early Late Cretaceous Continental Strata in the Songliao Basin, Northeastern China     

MA Xiaojuan  WU Huaichun  FANG Qiang  SHI Meinan  ZHANG Shihong  YANG Tianshui  LI Haiyan  WANG Chengshan 《《地质学报》英文版》2020,94(1):27-37

A continuous terrestrial succession was recovered from the Songke-2(SK-2) borehole in the Songliao Basin, Northeastern China. This borehole provides a unique material for further research on the continental paleoclimate during Cretaceous greenhouse period, following a series of achievements of the Songke-1(SK-1) core. In this study, thorium(Th) logging data were chosen as a paleoclimate proxy to conduct a detailed cyclostratigraphic analysis. The Th series varies quasi-periodically; power spectra and evolutionary fast Fourier transformation(FFT) analysis reveal significant cycles in the Quantou(K2 q), Qingshankou(K2 qn), Yaojia(K2 y) and Nenjiang(K2 n) formations. The ratio of cycle wavelengths in these stratigraphic units is approximately 20:5:2:1, corresponding to long orbital eccentricity(405 kyr), short orbital eccentricity(100 kyr), obliquity(37 kyr), and precession cycles(22.5 kyr and 18.4 kyr). The durations of the K2 n, K2 y, K2 qn and K2 q are estimated as 6.97, 1.83, 5.30 and 4.52 Myr, respectively, based on the constructed ～18.62 Myr "floating" astronomical time scale(ATS). Comparison of the durations between the SK-1 s and SK-2 boreholes exhibits a slight difference of 0.06 Myr and 0.459 Myr for K2 qn and K2 y. Nevertheless, our ATS of K2 n supports the chronostratigraphic frame constructed by the CA-ID-TIMS data of the SK-1 s borehole. This new "floating" ATS provides precise numerical ages for stratigraphic boundaries, biozones and geological events in the Songliao Basin, and can serve as a basis for correlation of strata and events between marine and terrestrial systems.  相似文献   

应用电感耦合等离子体质谱技术研究牦牛坪矿床霓长岩化蚀变矿物微量元素特征     

郭东旭  刘琰  李自静  孙东询  王浩 《岩矿测试》2020,39(6):896-907

近年来全岩电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和原位激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）微量元素地球化学测试在地球科学领域的应用越来越广泛。霓长岩化是碳酸岩型稀土矿常见的蚀变类型，但其中的蚀变矿物微量元素特征与稀土矿化关系并不清楚。本文对川西牦牛坪矿床两期霓长岩化脉（无矿脉和含矿脉）中的霓辉石、钠铁闪石同时开展ICP-MS和LA-ICP-MS微量元素测试。结果表明：同期次的霓长岩化脉中，霓辉石、钠铁闪石全岩ΣREE含量远高于单矿物原位ΣREE含量，背散射图像显示霓辉石、钠铁闪石矿物中叠加了一些氟碳铈矿、重晶石微矿物。不同期次霓长岩化脉中霓辉石原位微量对比，含矿脉中的霓辉石具有更高的La/Nd值（0.19~0.23）、LREE/HREE值（6.58~7.79）、Ce/Nd值（0.95~1.11）、La_N/Yb_N值（2.07~2.33）。对比全岩微量组成，含矿脉中高含量的La、Ce、LREE、ΣREE，强烈的轻重稀土分异，可能代表了高稀土通量的霓长岩化流体。霓长岩化脉的出现以及脉体中霓辉石、钠铁闪石这些全岩微量、原位微量地球化学指标，可为碳酸岩型稀土矿床找矿勘查提供参考。  相似文献