基于数据同化技术的延河流域绿水模拟研究

分别利用分布式时变增益水文模型（DTVGM）和分布式耗水过程模型（DEPM）对延河流域延安水文站以上区域进行水文过程模拟,并应用拓展卡尔曼滤波(EKF)算法对2个模型的绿水(实际蒸散发)模拟结果进行同化处理,从而优化了研究区的绿水量并得出绿水的空间分布规律。结果表明：在整个模拟期,DTVGM的月尺度效率系数（NSCE）达到了0.83,水量平衡相对误差为-1.97%,模型能够较好地模拟研究区的水文过程;DEPM的水量平衡相对误差为-1.81%,能较好地模拟流域的水量平衡;DTVGM和DEPM模拟的流域2010年平均绿水量分别为378.52 mm和375.55 mm,空间分布格局相似。与站点观测值比较,DTVGM和DEPM模拟绿水的NSCE分别是0.76和0.59,DEPM的结果具有更多的空间变化信息。同化结果表明EKF算法能综合优化2个模型的模拟结果,同化后DTVGM模拟研究区的平均绿水量为376.34 mm,NSCE为0.78;同化后研究区绿水标准差为40.37 mm,比同化前增加了7.79 mm,绿水空间分布体现了更多的空间变化信息,同时,空间分布时格局也更加合理。     

区域尺度蒸散发遥感估算——反演与数据同化研究进展

遥感技术近年来在估算区域尺度蒸散发中应用广泛。不同方法在驱动数据、模型机理和适用范围往往存在很大差别。鉴于此,阐述了基于传统方法空间尺度扩展的遥感模型,经验统计公式,特征空间法,单源、双源垂向能量平衡余项法等几类的遥感蒸散发反演方法,简要介绍了三温模型、非参数化模型、半经验模型、集成模型等常用模型。同时,分析了遥感数据同化实现连续估算区域蒸散发的主要思路,综述了基于能量平衡和基于复杂过程模型的数据同化的原理、方法演进及常用同化算法等。最后,探讨了各类区域蒸散发遥感方法的优劣、展望了模型机理完善、不确定性研究、结果验证等与蒸散发直接反演和数据同化相关的研究方向。     

遥感数据产品率定水文模型的潜力研究

地表径流的预测和模拟是水文地理研究的核心,对水资源管理和规划都具有重要意义。传统研究借助于实测地表径流进行水文模型率定和参数移植,对“无测站流域”进行径流预测,但在实测径流稀缺或受到强人类活动（如大坝调控）干扰时,参数移植能力受到限制、预测能力不足。而遥感数据具有时空连续的优势,且不受制于地表径流观测时间序列,为径流预测提供了新思路。本文采用了遥感数据率定水文模型的方法,在中国84个流域探究该方法采用遥感蒸散发、水储量和土壤水数据不同组合率定水文模型,评估各方案预测流域径流的潜力。结果显示基于偏差校正后的网格蒸散发数据约束水文模型的新方法,在中国干旱区和湿润区均具有较大的应用潜力;在格网上约束水文模型相比集总式约束具有较为明显的优越性;应采用多个水文模型提升该方法在不同流域的应用潜力。该方法的径流预测能力具有明显的空间分异性,因地制宜方可有效发挥遥感数据的优势。     

水文循环模拟中蒸散发估算方法综述

为选取基于水文循环估算蒸散发方法提供依据, 首先对常用水文模型中蒸散发估算方法进行回顾, 根据其物理机理的强弱性, 将水文模型中蒸散估算方法分为整体折算法和分类汇总法。当前水文模型中整体折算法占较大比重, 它们之间的差异有两点:一是潜在蒸散发估算方法不同;二是土壤干燥度折算函数不同;研究表明:由于水文模型存在不确定性及Penman-Monteith 方法具有较高资料要求, 致使模拟中使用该方法与使用其它简化经验公式相似或更差的水文循环模拟效果。所以对于不同水文模型, 如何选取与之复杂程度相兼容的潜在蒸散发估算方程和土壤干燥度折算函数来降低模型的不确定性需进一步讨论。在此基础上, 预估基于水文循环估算蒸散发方法朝着复杂机理化和简单实用化两个方向发展。     

分布式水文模型结合遥感研究地表蒸散发

地表蒸散发是研究土壤-植被-大气系统水热平衡的关键因子。用改进的DHSVM分布式水文模型对汉江上游子午河流域蒸散发进行模拟。根据流域特点,主要进行TM遥感数据的大气校正和几何校正,在此基础上得到叶面积指数和土地覆盖等地表参数;再利用GIS技术基于DEM求出坡度、坡向和地形指数等因子。分析了蒸散发时空分布特征,表明日尺度蒸散发空间分布差异较大。初步验证了结果,表明模型在中国典型湿润区小流域取得较好效果。     

分布式时变增益流域水循环模拟

针对分布式水文模拟的问题,结合河西走廊黑河流域实际资料条件,提出将水文循环空间数字化信息与水文系统理论相结合的分布式时变增益水循环模型 (DTVGM)。DTVGM将单元时变增益水文非线性模型(TVGM)拓广到由DEM划分的流域单元网格上建立非线性地表水产流模型,基于水量平衡方程和蓄泄方程建立土壤水产流模型,并应用运动波方法建立分级网格汇流模型。最后,以黑河干流山区流域为例应用DTVGM开展了实例研究,设计开发了模型系统。研究区域被划分为38 277个网格单元 (网格大小为500 m×500 m),在此基础上将流域划分为456级带状汇流区域。考虑到黑河干流山区的寒区特点,模型耦合了融雪径流模型。模拟结果表明,DTVGM既有分布式水文概念性模拟的特征,同时具有水文系统分析适应能力强的优点,能够在水文资料信息不完全或者有不确定性干扰条件获得比较好的分布式水文模拟效率,在黑河干流山区的应用能够较好地满足水资源管理的要求。     

湿润半湿润地区水资源评估水文模拟方法

本文提出了适应湿润半湿润地区水资源评估的水文模拟方法，对水资源总量，地下水量，陆面蒸散发和蒸散发能力等的评估模拟问题进行了分析研究，应用结果表明，该方法具有理论系统性，成果客观性和生产实用性。并通过水文模型参数的规律性研究，初步解决了缺乏水文资料地区的水资源评估问题。     

潮河流域时变增益分布式水循环模型研究

在广泛了解有关分布式水文模型研究进展的基础上,结合中国实际资料条件和问题,提出了一种"水文循环机理-系统理论"相耦合的分布式水循环模型——时变增益分布式水循环模型(DTVGM),并建立了潮河流域分布式水文循环模型。实例研究表明,DTVGM的应用是比较成功的,基本上能够满足水资源管理的要求。     

《亚洲中部干旱区蒸散发研究》出版

由中国科学院新疆生态与地理研究所陈曦研究员等编著的《亚洲中部干旱区蒸散发研究》一书由气象出版社于2012年2月出版。本书基于细致、深入的蒸散发理论研究,同化站点观测数据与多源遥感系列数据,从叶片、冠层、群落、流域和区域五个尺度提供了干旱区无资料和缺资料地区蒸散发计算参数方法,解决区域下垫面非均质性的蒸散发计算问题,通过地面涡度相关仪器观测资料分析,提出了瞬时蒸散发的日尺度扩展方法。全书共分为7个章节:亚洲中部干旱区的地理位置和     

洛河流域蒸散发遥感反演及其与各参数的相关性分析

利用ETM数据和地表热量平衡模型估算洛河流域的蒸散发量,并结合地面实测资料进行检验,然后综合分析蒸散发量与土地利用/覆被、地表参数、地形参数的关系。研究发现,不同下垫面的蒸散发能力有一定的差别,其中水体和林地的日蒸散发量最大;蒸散发量与NDVI、植被覆盖度以及高程等参数呈线性相关,而与地表温度呈指数相关,与叶面积指数呈对数相关。     

盐度对红树植物影响研究

盐度是红树植物的一个主要环境因素,也是目前红树林造林成活率高低的一个关键因子。由于长期适应潮间带海水环境,红树植物形成了一套适应于一定盐度的耐盐机制。盐度会影响红树植物的组织结构,热值变化,从而对红树植物的生长产生影响。盐胁迫时,红树植物抗氧化酶活性,相容性物质的合成都增强,对不同离子的吸收也会发生改变。综述了盐度对红树植物的影响及相关机理,包括了生长、组织结构、离子水平、抗氧化酶活性、热值变化、相容性物质合成6个方面,指出了今后研究应重视的几个方向。     

基于四叉树的地形可视化研究

在分析四叉树多分辨率地形表示模型的基础上,描述基于四叉树的地形可视化基本过程。为使四叉树多分辨率地形可视化方法适应于更多的应用环境,探讨四叉树多属性节点评价函数的构造方法,通过调节评价函数中各属性评价值前的权值,使得多个属性共同影响地形简化的同时,又能保证应用环境中重要的属性信息失真最小。     

基于常识的空间推理研究

空间推理是空间信息智能化处理的难题之一,目前的空间推理过程缺乏柔性化与智能化的一个重要原因就是不能有效利用常识。该文中阐述常识、常识推理及常识的表示,研究空间推理、基于常识的空间推理的关键技术及其在空间信息处理中的作用。最后结合基于常识的空间推理的空间可视性分析示例,提出利用空间常识提高空间信息处理系统智能性的思路。     

基于GIS的区域规划研究

在简要分析区域规划的发展历程和当前面临的新挑战的基础上，探讨了GIS在区域规划研究中管理数据、分析数据、辅助决策和表达规划成果等几个方面的应用，并就GIS在县域城镇体系规划中的应用给出了一个探索性的实证研究，介绍了ArcGIS8．1和MapObjects2．0在县域城镇体系发展现状、发展规划研究、规划成果表达中的应用，最后得出GIS在区域规划中有着广阔应用前景的结论。     

基于知识图谱的公共自行车出行研究进展

公共自行车作为一种新兴的公共交通方式,在全世界范围内迅速发展。本文采用知识图谱分析和传统文献研究相结合的方法,利用信息可视化软件CiteSpace对公共自行车出行的文献信息进行了分析,对该领域内高被引文献、热点关键词、热点期刊、热点研究区域、热点作者进行了梳理。主要结论为：①研究内容和研究方法日趋多元化。研究主题聚焦于公共自行车用户及出行特征,公共自行车出行的影响因素,公共自行车对其他交通方式以及健康、环境的影响。②不同地区公共自行车用户社会经济属性和出行特征存在差异。出行目的与公共自行车出行时空规律相关。③影响公共自行车出行的因素主要有用户感知、气象特征和建成环境。公共自行车出行对交通系统、城市环境及居民健康产生了积极影响。④中国公共自行车的发展实践需要从经营运作、规划管理、系统服务、宣传推广4个方面进行提升。     

河北平原第四纪地层划分研究

通过对以往地层岩性、成因类型、结构、标志层1、4C、古地磁、钻孔等资料的重新分析与对比,依照《中国地层指南》对河北平原第四纪地层进行了重新划分和修订。以2.58 Ma为第四系下限,以0.78 Ma为中更新统底界,以相当深海氧同位素5阶段开始的0.128 Ma为上更新统底界,以大体相当深海氧同位素1阶段开始的0.01 Ma为全新统底界,修订后的河北平原第四系厚度减小40~220 m。该文是在以往研究基础上对河北平原第四纪地层划分的一次探讨,其成果为建立华北平原含水层结构模型搭建了平台。由于一些小区缺乏古地磁测年资料,而标志层、沉积物颜色特征界限又不明显,故影响了第四系下限和各统底界划分精度。     

海岸风沙地貌台风响应研究的现状与趋势

基于台风对海岸风沙地貌影响研究发展的简要回顾,概括了国外近期在海岸沙丘风暴响应的差异性及其机理、风暴响应沉积特征以及新技术应用等方面的主要进展,认为国内适时开展台风对海岸风沙地貌形态与沉积特征影响研究十分必要,建议以华南为研究区域,通过对台风前后不同类型海岸沙丘形态变化的高精度测量、非台风季风沙运动过程的定位观测以及沙丘沉积物的系统采样分析等,研究华南海岸风沙地貌形态和沉积变化与台风间的相互联系,探究台风对华南海岸风沙地貌的作用规律,建立华南海岸风沙地貌的台风响应模式。     

基于企业服务总线的网格GIS集成研究

在面向服务的分布计算架构中,企业服务总线(ESB)提供了服务间智能化集成、管理、中介和交互功能。在利用网格架构的面向服务体系结构中,总结如何利用ESB灵活、开放的集成异构多源的GIS平台和数据源。整体架构基于OGSA,服务集成采用ESB,网格门户和实际GIS平台通过ESB连接,形成基于总线消息驱动的智能化服务集成网格系统。该系统将在Internet平台上广泛互联现有的GIS资源,实现GIS"单系统映射"。通过细粒度服务搭建和配置,生成GIS实例,直接而简单地满足具体的业务需求。     

坡面对全球可照时间影响的解析研究

根据坡面日出日没时角配置关系及其变化规律可得到在全球坡面可照时间的具体计算公式,它们是太阳赤纬、坡度、坡向和纬度的函数。根据各种情况下坡面可照时间对坡度或坡向的偏微分可以证明,全球的坡面可照时间总是随坡度的增加而减少或保持不变,而全球坡面的可照时间随坡向的增加则是或增加、或减少、或不变,并在一定条件下存在使坡面可照时间有极大值和极小值的坡向,这些坡向是纬度、太阳赤纬和坡度的函数。     

人工沟渠对流域水文格局的影响研究

人工沟渠是指以排水和灌溉为主要目的的人工挖掘的水道。目前,国内外对人工沟渠的研究主要集中在控制沟渠对农田或斜坡影响的水文过程上,而有关人工沟渠对流域水文格局影响的研究比较少,并且缺乏人工沟渠景观及其所携带污染物管理的研究。在流域的尺度上,从人工沟渠对流域径流、污染物传输和水文连通性的影响三方面,详细阐述了人工沟渠对流域水文格局的影响;并对目前人工沟渠对流域水文格局影响研究中存在的问题进行了讨论,同时指出了需要进一步开展的相关研究工作。