基于层次分析法的拉市海高原湿地生态系统健康评估

 本文以云南省丽江市拉市海高原湿地生态系统核心区为研究区域,利用区域生态系统功能监测指标和自然环境及人文活动因素指标,对拉市海高原湿地生态系统的健康状况进行空间综合评估分析。首先,根据当前生态系统的状况和高原湿地生态系统的特征,结合湿地保护区开展的系列生态系统功能监测项目及其指标,并充分考虑评估模型的系统性、科学性和实际操作的可行性,构建了拉市海高原湿地生态系统健康评价的指标和指标体系。然后,采用层次分析方法(AHP),融合自然综合指标、人文因素指标在内的生态系统健康综合评价模型,确定6级的生态系统健康评估标准;最后,根据空间评价模型和数据资源,对各个指标权重进行分析计算,得出拉市海高原湿地生态系统的健康状况的空间分布。研究结果表明,拉市海高原湿地的生态系统健康状况良好。按照划定的6级标准,其中,稳定区和较稳定区面积9 358.93hm²,占研究区域总面积的61%,脆弱区和较脆弱区面积为6 058.46hm²,占总面积的39%。整个研究区域内不存在很稳定区和极稳定区,这为高原湿地生态系统的综合管理及发展规划提供了依据。     

地面自动气象站数据采集处理系统设计

针对我国气象台站地面观测现状,结合我国的实际情况,提出一种地面自动站数据采集处理系统方案.该系统的设计和部分电路的实验室调试工作,现已完成对该系统采集的数据的质量进行了分析和控制,并对系统进行了可靠性评估.     

利用附加系统参数的GPS-InSAR综合形变模型建立三维形变场

在有效融合GPS与InSAR两种对地观测技术提高地表三维形变监测精度时,针对InSAR监测结果中可能存在的系统偏差,建立了附加系统参数的综合形变分析模型。该模型以高精度的GPS观测数据作为强约束,将InSAR数据中的系统误差综合影响用函数拟合的方法进行补偿。模拟数据和实测数据计算表明,附加系统参数的综合形变分析方法在E、N、U3个方向的精度都有所提高,其中以U方向最为显著。     

中国LULUCF碳核算与决策支持系统设计与开发

为了服务于我国气候公约谈判和陆地生态系统碳循环管理,对我国已建立的观测、数据、模型和方法进行有效集成,实现对全国陆地生态系统碳平衡、LULUCF活动碳汇效应,以及各种履约对策综合影响的动态评估,基于IPCC理念和方法,以.NET和ArcG IS为平台,设计开发了中国LULUCF碳核算与决策支持系统。本文首先介绍了系统原型设计和基本结构,然后,详细叙述中国LULUCF碳核算与决策支持系统的11个主要模块的算法及功能实现,系统数据集成和管理方式,系统决策实现和对比分析。该系统采用C#语言进行开发,采用五层次结构模式,运用关系型数据库存储空间数据,实现了空间数据和属性数据一体化的无缝管理。该系统功能齐备并且具有扩展性,可以接受不同的核定方案,进行多途径、多方案、多情景的比对,能为我国第二次全国温室气体清单编制和LULUCF活动碳汇效应计量提供可靠、高效的方法,为国家参与气候公约谈判和履约提供所需要的基础数据和科学依据。     

SWOT宽刈幅干涉测高卫星数值模拟：以南海海平面变化监测为例

以中国南海及周边区域为例,利用ECCO2海洋模式数据模拟的SWOT观测数据评估SWOT的海平面长期观测能力。分析SWOT模拟误差表明,相位误差和横滚误差占主导,并且距离星下点越远误差越大。通过空间平滑对模拟的误差进行消除,南海地区SWOT的观测与海洋模式真值的均方根误差从4 cm降低到2 cm。对SWOT的观测和海洋模式信号进行分析发现,SWOT观测误差的空间分布基本呈南北条带状,这主要受卫星宽刈幅沿轨观测方式的影响,与海平面变化信号强度无关。进一步提取SWOT一条轨迹进行滤波和10 km×10 km网格插值,结果表明,2 km空间分辨率的地转流估计结果受噪声影响较大,而10 km分辨率结果更接近真值。     

基于GNSS及探空仪数据的大气折射指数反演新方法

提出一种综合GNSS及探空仪数据的对流层折射指数剖面反演模型新方法,利用GNSS观测数据直接采用参数估计计算测站高精度ZTD（zenith troposphere delay）值,结合探空数据构建测站上空折射指数分层剖面反演模型。通过BJFS（北京站）、WUHN（武汉站）、WIND（Windhoek站）和DARW（Darwin站）的实测数据进行相应计算与验证。结果表明,该反演模型与基于探空数据的反演模型精度相当,二者均优于Hopfield模型。同时该方法计算简便,且在模型建立后可以大大减少探空仪观测。     

改则Ms6.9地震InSAR同震形变场模拟

以InSAR同震形变场为约束,采用各向同性弹性半空间位错模型,利用试错法对2008年西藏改则县扎西错\%M\%s6.9地震断层几何形状进行格网搜索寻优模拟。观测值离散化得到1 010个数据总集,并重采样80次得到80个数据子集,每个子集之间存在微小的噪声差异,采用Bootstrap方法进行80次搜索寻优。首先用单断裂矩形断层模型进行模拟,最大残差为30 cm。然后用双断裂矩形断层模型进行模拟,最大残差为15 cm。双断裂模型反映了观测形变场的基本特征,并与地震资料符合。根据80次搜索寻优得到主断裂倾滑量95%置信区间为1.6~2.4 m。模拟表明,地表变形是主、余震两次破裂的结果。实际观测和数值模拟结果表明,InSAR可以作为监测青藏高原大陆动力学的有效技术。     

“脱硝-分解”作用模型的网上共享与应用

研究生态系统内各因子之间相互影响和相互作用,剖析人类活动与生态环境之间的关系,构造生态模型,进行生态系统分析、模拟,对生态系统进行预测和决策评估,是实现可持续发展的重要保障和有效途径。“脱硝-分解”作用模型共享与应用,不仅为网络数据库数据共享提出了一个新的途径,也为多平台的网络信息系统提供了一个具有跨平台、高维护性和高扩展性软件共享的解决方案,为复杂生态系统的机理研究提供了有效手段。     

区域优化Peterson模型的气溶胶光学厚度估算分析

气溶胶光学厚度作为描述气溶胶光学特性的重要参数之一, 被广泛应用于空气质量监测及辐射传输模型的大气订正等研究中。卫星遥感可快速反演获取大范围气溶胶信息, 但其产品通常因云覆盖或暗目标算法等原因而存在空间覆盖率较低的问题, 且产品时相受限于卫星过境时间。水平能见度作为描述气溶胶光学特性的另一重要参数, 由分布广泛的气象台站一日8 次固定时间多次发布。建立水平能见度与气溶胶光学厚度的转换关系, 可实现对卫星反演气溶胶光学厚度的有益补充。本文利用2001-2009 年的MODIS气溶胶光学厚度产品与中国华东地区71 个气象台站的水平能见度数据, 对描述两者转换关系的Peterson 模型进行区域优化。采用分区域高斯曲线拟合的方法, 对影响转换精度的主要参数气溶胶标高随时间变化规律开展研究和模拟。利用2010 年数据对优化模型进行精度及区域适用性验证。结果表明, 优化后模型的气溶胶光学厚度估算均方根误差为0.31, 低于原模型误差;精度基本上与单站点优化模型一致, 但在实用性方面优于单站点优化模型。     

活动地块运动和应变模型辨识

推导了块体运动和应变的各种模型，讨论了各种模型的适用条件。利用模拟数据反演计算了块体运动和应变参数。基于模型的无偏性、有效性等概念，对块体的刚性旋转运动模型、旋转应变模型进行了辨识，结果表明：同时考虑块体刚性旋转运动和应变的模型比单独考虑刚性旋转的模型更符合实际，模型的适用范围更广。结合中国地壳运动观测网络及华北地区网实际观测所得的GPS速度场，对华北地区块体运动和应变模型进行了辨识。     

多层次格网模型的近邻指数聚类生态区划算法与实验——以新疆北部地区区划为例

在综合考虑气候、植被、地貌等凶素的基础上,提出一种基于多层次格网模型的最近邻指数-模糊聚类生态区域划分算法(Nearest Neighbor Index Fuzzy clustering,NNI-FIC).该算法采用"自下而上"的方式,首先,利用离散格网单元之间的严格相似性形成区划的核心分区;然后,通过最近邻指数统计分...     

新疆土地耕作适宜性的多自然地理要素评价方法

新疆维吾尔族自治区地处中国西北边陲,研究该区宜耕土地资源的空间分布,对促进其土地资源合理开发,确保国家耕地安全和粮食安全具有重大现实意义。本文基于多源自然地理要素,对新疆土地资源的耕作适宜性进行GIS多级评价。首先,选取地形、气候、土壤和生态4要素共10个宜耕因子,采用综合指数法与极限条件法相结合的评价方法,构建了新疆宜耕土地资源评价模型;然后,将模型结果与基于地貌数据获得的宜耕区域叠加对比,确定对模型结果的分级标准,得到新疆宜耕土地资源的数量、质量及空间分布格局;最后,利用2000、2005和2013年3期土地利用数据,验证了模型的合理性和科学性,同时,通过统计分析找出模型中需进一步完善之处。     

全球土地覆被数据集中哈萨克斯坦草地分布的异同及其成因

受社会制度变迁和气候变化的影响,哈萨克斯坦是中亚地区生态退化和草畜矛盾问题最为突出的国家。近百年来,放牧方式的改变、农业开垦的占用、加之暖干化的气候变化影响,使得哈萨克斯坦各类草地生态系统变化的时空格局具有鲜明的特点。因此,研究哈萨克斯坦草地退化的过程与机制对认识中亚地区草地生态系统对气候变化和人类活动的响应尤为重要,也是对绿色丝路建设过程中区域生态可持续发展的科学支撑。土地覆被数据是生态变化研究的基础数据,但目前广泛使用的各套全球数据集间往往存在很大的差异,这会导致对生态变化成因的认知以及对未来变化的模型模拟产生更大的不确定性。本研究从对草地类型识别的定义、空间分布的一致性和空间分布差异的原因3方面对比5类全球土地覆被数据（UMD 1992-1993、MCD12Q1 2001、GLC 2000、CCI-LC 2000、Glob Cover 2005）中哈萨克斯坦草地分布的异同,以期为哈萨克斯坦的相关研究中土地覆被数据集的选择提供依据。研究结果表明：① 分类系统中对草地类型的界定、遥感数据源、辅助分类数据、分类方法、验证数据和方法的不同是5套数据草地资源分布差异的主要原因,其中MCD12Q1数据与其他4套数据的草地分布面积相差最大;② 5套数据中草地分布都重叠（完全一致）或四套数据重叠（高度一致）的区域仅占39.66%,主要位于哈萨克斯坦典型草原带和部分半荒漠草原带;围绕典型草地分布区,空间一致性由内向外逐渐降低。5套数据完全不一致区域占26.78%,主要位于荒漠草原带;③ CCI-LC2000数据与其他几类数据的重叠区域最高,有76%的草地与5套数据的完全一致以及高度一致区重叠;在分布不一致区域中,极易造成混淆的土地覆被类型主要为旱作耕地、灌溉耕地、耕地与自然植被镶嵌体、裸地以及灌丛。     

三江平原挠力河上游流域水文过程及其驱动力模型研究

以三江平原挠力河上游流域为研究对象,选择年均流量和洪峰流量两个水文参变量,对流域降水、耕地面积和各水文参变量的统计回归分析,分别建立水文过程的单因素模型,用于分析气候变化、土地利用变化对水文过程的影响。在定量区分土地利用变化和气候变化的水文效应基础上,利用最小二乘法建立基于降雨量和耕地面积两种因素的流域水文过程驱动力模型。研究结果表明:(1)1956-1975年间降雨量对水文过程的影响非常显著,之后影响逐渐降低,总体上为气候模型对年均流量的模拟能力高于洪峰流量;(2)流域耕地面积,自1954年以来不断扩张,但未对水文过程产生显著影响,对洪峰流量的影响高于对年均径流的影响;(3)研究区的水文过程驱动力模型的模拟效果较好,相比单因素模型,年均流量和洪峰流量的模拟精度均得到较大提高,RMSE分别为0.5和1.04;对年均流量的模拟精度更高一些,决定性系数为0.933;(4)总体上,研究区水文过程受气候变化的影响程度高于土地利用变化,但土地利用变化对水文过程的影响不容忽视,尤其是对洪峰流量的影响呈增大趋势。     

Spatio-temporal distribution of vegetation index and its influencing factors——a case study of the Jiaozhou Bay,China

The coastal zone is an area characterized by intense interaction between land and sea, high sensitivity to regional environmental changes, and concentrated human activities. Little research has investigated vegetation cover changes in coastal zones resulting from climate change and land-use change, with a lack of knowledge about the driving mechanism. Normalized diff erence vegetation index(NDVI) can be used as an indicator for change of the coastal environment. In this study, we analyzed the interannual changes and spatial distribution of NDVI in the coastal zone around Jiaozhou Bay in Qingdao, a coastal city undergoing rapid urbanization in northeast China. The underlying causes of NDVI variations were discussed in the context of climate change and land-use change. Results showed that the spatio-temporal distribution of NDVI displayed high spatial variability in the study area and showed a typical trend of gradually increasing from coastal to inland regions. The significant increase area of NDVI was mainly found in newly added construction land, extending along the coastline towards the inland. Land vegetation cover demonstrated a certain response relationship to sea-land climate change and land-based activities. The impact of land-based human activities was slightly greater than that of sea-land climate change for land vegetation cover. The results indicate that promoting ecological policies can build an ecological security framework of vegetation suitable for the resource characteristics of coastal cities. The framework will buf fer the negative ef fects of sea-land climate change and land-based human activities on vegetation cover and thereby achieve the balance of regional development and ecological benefits in the coastal zone.     

结合HASM和GWR方法的省级尺度近地表气温估算

卫星遥感反演得到的地表温度可用于近地表气温的估算,但现有方法的估算精度仍有进一步提升的空间。为了获取空间上连续且精度较高的近地表气温,本研究以四川省为例,首次将高精度曲面建模（HASM）用于遥感和气温实测数据的融合,并将综合了气温、地表温度、海拔、坡度、坡向的地理加权回归（GWR）拟合结果作为HASM模型的初始温度场,进而采用此种结合HASM和GWR的求解算法（HASM-GWR）,融合MOD11C3地表温度产品与190个气象台站的气温实测数据,开展省级尺度近地表气温估算,并通过比较HASM-GWR、GWR以及普通线性回归（OLS）3种方法的估算精度,评估各模型对近地表气温的估算效果。结果表明,相比于传统估算模型,采用HASM-GWR数据融合方法能有效提高近地表气温的估算精度。采用该方法的近地表气温估算残差,72%介于-1~1 ℃,90%介于-2~2 ℃;且与GWR和OLS模型相比,估算结果的均方根误差（RMSE）分别降低了25.42%和39.83%。     

Mixed signals in trends of variance in high-elevation tree ring chronologies

Increases in climate variability, including extremes, may be expected with anthropogenic climate change, but some evidence is contrary. The issue is important because the consequences of variability can be critical for ecosystems. It has long been known and often rehearsed that ecological consequences of increased variability may be greater than those that result from expected changes in mean temperature and precipitation. Tree rings have been useful indicators of ecological response to climate change and used as proxies for climate variability; work in the Rocky Mountains, USA, has been particularly informative. Chronologies from two high elevation species ranging over 2500 km were analyzed for changes in variance through time. These spatially extensive and disaggregated tree ring records do not show a consistent pattern of change in variance over the past 500 or 100 years; heteroscedasticity has recently been greater. A lack of consistent response in growth over a period encompassing changes in mean climate indicates that mountain environments, with inconsistent trends in temperature and precipitation, may be too complex to act as sentinels.     

1980-2015年黄河流域降雨侵蚀力时空变化分析

本文利用1980-2015年黄河流域及周边166个气象站点36 a的降雨资料,采用日降雨侵蚀力计算模型,对克里金插值后的栅格数据,通过利用主成分分析法、isodata聚类和最大似然法实现区域划分,并在此基础上应用重心模型研究了黄河流域降雨侵蚀力的时空变化。研究结果表明：黄河流域内不同区域的年降雨侵蚀力差异较大,最小的区域在200 MJ·mm·hm^-2·h^-1左右变化,最大的区域可达3000 MJ·mm·hm^-2·h^-1,年降雨侵蚀力具有由西北向东南递增的趋势。年降雨侵蚀力大的区域其侵蚀力值在不同年份中波动范围也大。西宁、呼和浩特等所在的一区、二区和三区的年降雨侵蚀力的重心总体上呈现向东北方迁移趋势。太原、西安所在的四区、五区其重心总体上呈现向西南方迁移趋势,其年降雨侵蚀力重心迁移范围小,重心点分布更紧密。各区域年降雨侵蚀力重心的迁移范围在空间和时间尺度上总体呈现由西北向东南方向逐渐缩小趋势。     

分布式空间数据库的体系结构研究

分布式空间数据库的体系结构一直是理论研究的热点和工程实践必须面对的问题。本文分析了目前分布式空间数据库体系结构的特点,然后提出了基于3层构架的分布式空间数据库体系结构。这3层分别是：本地空间数据模型层、统一的空间元数据模型层和统一的全局空间数据模型层。这种体系结构充分利用已有的成熟技术和优点。最后作者把这种体系结构用于广东省水资源规划信息管理系统,用于管理分布式的水资源规划信息。     

生态区边界智能识别模型构建分析

大量生态分区研究资料表明,对生态区边界的智能识别、自动分区是生态格局与过程、生态系统服务功能等生态环境研究内容的关键。本文基于专家知识经验和生态分区原则,以地理信息系统为建模平台,运用栅格生成技术,对生态区边界智能识别模型进行机理探讨和框架构建。生态区边界的自动识别和生态区的自动分区,旨在克服目前生态区边界确定过程中的精度低、周期长、更新难等诸多问题。这对数字生态建设也有重要的现实意义。