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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