工矿区陆面演变监测分析与调控治理研究PDF电子书下载

1.1 人地系统、人地关系、人居环境与陆面系统 1

1.1.1　人地系统 1

1　绪论 1

1.1.2　人地关系 2

1.1.3　人居环境 3

1.1.4　陆地系统科学与陆面研究 3

1.2　相关领域研究的国内外进展 4

1.2.1　工矿区及其陆面系统研究进展 4

1.2.2　空间信息技术的发展及其应用 5

1.2.3　空间信息技术在工矿区应用的进展 6

1.3.1　研究目标与意义 8

1.3　研究目标、内容及方法 8

1.3.2　主要内容与技术方法 9

1.4　本章小结 10

2　工矿区陆面演变及其基本问题 11

2.1 工矿区陆面演变的基本概念 11

2.1.1　陆面演变的数学模型和基本特点 13

2.1.2　工矿区陆面演变的典型问题 14

2.2　工矿区陆面演变的诱导因素与作用机制 16

2.2.1　物质基础与影响因子 16

2.2.2　工矿区陆面演变的诱导因素与形成机制 17

2.2.3　工矿区陆面演变的描述与评价指标 18

2.3　工矿区陆面演变对人居环境的影响 20

2.3.1　原生问题 20

2.3.2　次生问题 21

2.3.3　工矿区陆面演变对区域人居环境的影响机制 22

2.4　工矿区可持续发展与陆面演变调控 23

2.4.1　工矿区可持续发展与陆面系统 23

2.4.2　面向工矿区可持续发展的陆面演变调控 23

2.5　工矿区陆面演变研究的技术方法 27

2.5.1 陆面演变的空间信息获取技术 27

2.5.3　GPS、遥感与GIS的集成应用 30

2.5.2　陆面属性信息获取方法 30

2.6　本章小结 32

3　工矿区陆面演变遥感监测与分析 33

3.1 工矿区陆面演变的遥感信息机理与遥感应用研究 33

3.1.1 工矿区陆面演变的主要形式与遥感可探测性 33

3.1.2　卫星遥感应用的优越性 34

3.1.3　对卫星遥感信息源的要求及其主要应用目标 35

3.2　面向矿区应用的TM图像信息特征与波段组合 36

3.2.1　TM图像的信息特征 36

3.2.2　波段组合方案的选择 38

3.2.3　基于遗传算法（Genetic Algorithm）的波段组合确定 40

3.3 基于改进BPNN的TM图像分类 42

3.3.1　遥感图像分类与信息提取技术的最新进展 42

3.2.4 当前TM与ETM图像的主要应用领域及存在问题 42

3.3.2　人工神经网络及其在遥感图像分类中的应用 43

3.3.3　BPNN及其局限性与改进方法 44

3.3.4　基于改进BPNN的遥感图像分类 46

3.4　GIS支持下的遥感图像分类研究 47

3.4.1 基于GIS的遥感图像分类研究进展 47

3.4.2　GIS中的数据获取 48

3.4.3　GIS支持下的分层分类器设计 48

3.4.4　基于变化区域识别的方法 50

3.4.5　基于知识进行后处理的方法 50

3.5　TM图像中陆面信息的提取 51

3.5.1　水体提取 52

3.5.2　建设用地提取 55

3.5.3　植被与农田提取 56

3.5.4　塌陷地的提取 57

3.6 RADARSAT图像中陆面演变信息提取 59

3.6.1　RADARSAT图像滤波 60

3.6.2　RADARSAT图像纹理分析 66

3.6.3　RADARSAT图像中陆面演变信息的提取 67

3.7　高光谱遥感在工矿区陆面演变研究中的应用 69

3.7.1　高光谱遥感信息获取及其发展 69

3.7.2　高光谱遥感信息处理及其发展 70

3.7.3　高光谱遥感应用现状 71

3.7.4　高光谱遥感在工矿区陆面演变研究的应用 74

3.7.5　高光谱遥感应用于工矿区陆面演变研究的若干关键问题 75

3.8　高光谱遥感应用中光谱相似性度量的研究 77

3.8.1　几何测度 77

3.8.2　编码测度 78

3.8.3　概率测度 79

3.8.4　特征测度 79

3.8.5　变换测度 80

3.8.6　分析与结论 81

3.9　光谱角计算的误差分析与改进算法 82

3.9.1　传统算法与误差分析 83

3.9.2　几种改进算法 84

3.9.3　实例分析 86

3.10　本章小结 87

4 多源多时相遥感影像融合与陆面演变动态监测 88

4.1　多源遥感影像融合 88

4.1.1　图像配准 89

4.1.2　遥感图像融合算法及其比较 89

4.1.3　几种新的融合方法 91

4.2　基于小波纹理特征的SAR图像与TM图像融合 94

4.2.1　基于小波分解的SAR图像纹理特征 94

4.2.2　纹理特征的提取 95

4.2.3　SAR图像与TM图像之间的数据融合 96

4.2.4　试验分析 96

4.2.5　融合图像的定量评价 97

4.3 多时相遥感影像融合与工矿区陆面演变动态监测 98

4.3.1　遥感动态监测 98

4.3.2　多时相遥感图像中的动态监测与分析 98

4.3.3　几种新的变化检测方法 100

4.4　多时相遥感数据在陆面演变分析中的应用 101

4.4.1　基于图像运算的模型 101

4.4.2　基于主成分分析的模型 101

4.5　遥感数据挖掘与知识发现及其应用 104

4.5.1　研究现状 104

4.5.2　遥感影像数据挖掘的若干问题 106

4.5.3　遥感数据挖掘的框架体系 109

4.5.4　遥感数据挖掘在陆面演变研究中的应用 111

4.6　本章小结 112

5　基于数字近景摄影测量与GPS的陆面塌陷监测 113

5.1 基于数字近景摄影测量的地面塌陷监测 113

5.1.1　塌陷区数字近景摄影测量方案 113

5.1.2　塌陷区数字近景摄影测量的外业工作 114

5.1.3　地面数字摄影测量影像的内业处理 116

5.1.4　塌陷区参数测定 118

5.1.5　结论 119

5.2　地面塌陷GPS监测的若干问题 119

5.2.1　矿区地表形变测量中对卫星几何分布的要求 119

5.2.2　GPS点高程计算的多项式拟合法 120

5.2.3　GPS点高程计算的拟合推估方法 121

5.2.4　GPS点高程计算的拟合与相关平差两步法 122

5.2.5　算例分析 122

5.3　主要成果与结论 126

6　基于GIS的陆面演变模拟与分析 127

6.1 基于GIS的工矿区多源信息复合管理 127

6.1.1　矿区数据与信息的特点 127

6.1.2　数据源与数据采集输入研究 127

6.1.3　GIS对矿区多源多尺度信息的综合管理 128

6.1.4　关于矿山空间数据仓库（MSDW）的建立 129

6.2.1　GIS与专业模型结合的优越性 130

6.2　GIS与专业模型的结合及应用 130

6.2.2　GIS与专业模型结合的方式 131

6.2.3　基于组件技术的GIS空间分析模型库开发 133

6.2.4　GIS与专业模型结合在工矿区陆面演变研究中的应用 134

6.3 面向工矿区应用的三维数据结构与可视化 134

6.3.1　面向工矿区应用的三维数据结构研究 135

6.3.2　可视化技术与陆面演变 138

6.3.3　基于数字景观模型（DLM）的陆面演变可视化与分析 139

6.4　GIS支持下的陆面演变动态分析 140

6.4.1　GIS空间分析功能的应用 140

6.4.2　GIS支持下空间过程动态分析与模拟 142

6.4.4　GIS与开采沉陷预测预报模型的结合 144

6.4.3　基于扩展二维GIS的陆面演变模拟 144

6.5.1　元胞自动机（CA）模型 145

6.5　基于元胞自动机（CA）模型的工矿区陆面演变模拟 145

6.5.2　CA模型和GIS的集成 148

6.5.3　基于GIS和CA的工矿区陆面演变模拟 149

6.6　GIS支持下工矿区陆面演变的调控 151

6.6.1 GIS在土地复垦与生态重建中的应用进展 151

6.6.2　基于GIS的矿山开采与陆面演变环境影响评价（EIA）模型 152

6.6.3　基于GIS的塌陷地治理潜力评价 152

6.6.4　基于GIS的土地复垦方案模拟与评价 152

6.7　本章小结 153

7.1.1　现状评估 154

7.1.2　技术评估 154

7 工矿区陆面演变调控与土地整治利用 154

7.1 煤矿塌陷地复垦利用评估 154

7.1.3　质量评估 155

7.1.4　评估程序 156

7.2　煤矿塌陷地复垦利用方案决策与优化 156

7.2.1　备选复垦方案简介 157

7.2.2　确定复垦方案决策方法 157

7.2.3　确定复垦方案决策层次结构模型 158

7.2.4　确定复垦方案决策指标权重 158

7.2.6　复垦方案决策评判分值的计算 161

7.2.5　建立复垦方案决策集 161

7.3　煤矿塌陷地复垦前土壤特性演变 162

7.3.1　研究方法 162

7.3.2　土壤物理特性演变分析 163

7.3.3　土壤化学特性演变分析 166

7.4　煤矿塌陷地复垦后土壤特性演变 170

7.4.1　研究地点概况与研究方法 171

7.4.2　土壤物理特性演变分析 171

7.4.3　复垦土壤化学特性演变分析 174

7.5　工矿区土地可持续利用措施 177

7.5.3　工矿区土地可持续利用措施 178

7.5.2　工矿区土地可持续利用原则 178

7.5.1　工矿区土地可持续利用目标 178

7.6　工矿区陆面演变监测与调控决策支持系统的设计与实现 184

7.6.1 空间决策支持系统（SDSS） 184

7.6.2　工矿区陆面演变监测与调控决策支持系统的研建 185

7.7　陆面演变调控与人居环境优化——以工矿城市徐州为例 187

7.7.1　资源衰竭型工矿城市的发展 187

7.7.2　再城市化过程中空间信息技术的应用 189

7.7.3　再城市化过程中的陆面演变调控与人居环境优化 191

7.8　本章小结 194

8　结论与展望 195

参考文献 197