干旱半干旱区土壤含水量反演与验证

基于MODIS遥感影像和表观热惯量法,以新疆为研究区,建立了适用于干旱半干旱区1 m土体的土壤含水量反演模型。模型根据高表观热惯量,高土壤含水量,低表观热惯量,低土壤含水量这一理论,通过日地表温差和宽波段反照率确定土壤含水量的时空变化。假设通过1 m土体的土壤水通量正比于上下底层土壤含水量的差值,利用水平衡方程建立土壤表面和底层土壤含水量关系方程,并利用中国土壤类型特点确定优化模型。通过验证结果表明,壤土和壤质粘土这两类土壤含水量接近真实值,砂土在区域验证中,模拟与实测差值为2.16%,整个模型模拟精度较好,能够准确地从时空上反演干旱半干旱地区1 m土体的土壤水分情况。     

格尔木河流域土壤湿度时空变化及其影响因素研究

土壤湿度是表征土壤含水量的一种相对变量,是地下水-地表水-大气水循环系统的核心和纽带。研究土壤湿度的分布特征及其影响因素对干旱地区的生态环境保护具有重要意义。文章基于MODIS数据,应用表观热惯量(ATI)法反演了格尔木河流域土壤湿度时空变化规律并分析其影响因素。为了研究结果的可靠性,利用Mann-Kendall方法进行了趋势检验分析,利用CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据对遥感反演结果进行了检验验证,结果表明:2002—2016年格尔木河流域土壤湿度总体呈现上升趋势,并且通过Mann-Kendall检验分析,结果显示2008年发生突变,上升趋势明显。通过对流域不同用地类型的解译,北部盐池平均ATI值最高为0.088;中部及南部大面积裸土平均ATI值最低为0.028;自然植被与耕、林地平均ATI值分别为0.034和0.033。遥感反演土壤湿度结果与CLDAS数据和野外实测土壤含水量数据的相关性分别为0.85和0.59,相关性较高,说明遥感反演结果具有一定的可靠性。与蒸发、植被有良好的响应关系,相关系数分别为0.92和0.79。     

柴达木盆地土壤湿度的遥感反演及对蒸散发的影响

土壤水分是地下水-土壤水-大气水循环系统的核心与纽带,蒸散是该系统的重要驱动力。从区域尺度上研究土壤含水量的分布特征及土壤含水量对蒸散的影响对干旱区的生态环境保护具有重要意义。基于MODIS数据和GLDAS数据,应用表观热惯量法对GLDAS地表0~10 cm土壤湿度数据降尺度处理,估算柴达木盆地平原区2014年间6—9月的月均土壤湿度,并结合归一化植被指数(NDVI)和实测土壤湿度数据对反演结果进行验证;利用地表能量平衡系统(SEBS)模型对平原区9个子流域的日均蒸散量进行计算,分析了土壤湿度与日均蒸散量之间的关系。结果表明：反演得到的表观热惯量(ATI)与GLDAS地表0~10 cm土壤含水量数据相关性较好,决定系数R2整体在07以上;利用ATI对GLDAS数据降尺度处理,得到的土壤含水量与NDVI和实测土壤湿度的决定系数R2分别为0954和0791,因此使用ATI法对GLDAS土壤含水量数据降尺度反演柴达木盆地平原区土壤湿度是可靠的。平原区日蒸散量与土壤湿度呈明显的正相关关系,决定系数R2整体在096以上,在影响蒸散的各考虑因素中,土壤湿度对蒸散的影响远大于其他因素。     

天津地区主要河流表层沉积物中饱和烃的组成与分布特征

根据不同环境功能区 9条河流表层沉积物样品中饱和烃污染物的分析结果,讨论了天津地区河流沉积物中饱和烃化合物的组成与分布特征,初步分析了饱和烃污染物的污染源.结果表明,不同河流表层沉积物中均分布有多种类型的饱和烃化合物,主要包括正构烷烃、无环类异戊二烯烷烃、异构与反异构烷烃、烷基环己烷和甾、萜类等.不同河流及同一河流不同河段的表层沉积物中可抽提有机物(EOM)、烃类化合物含量和饱和烃化合物的组成特征均存在明显的差别,其中北塘排污河(北排污河)和大沽排污河(南排污河)沉积物中 EOM的含量相对较高,海河及津北地区的潮白新河、蓟运河、永定新河、北京排污河的沉积物中 EOM的含量相对较低;北运河、南运河及大沽排污河巨各庄河段的沉积物中烃类化合物含量相对较高,海河、大沽排污河和北塘排污河表层沉积物中烃类污染物的含量相对较低.位于市区北部的河流,靠近市区的河段沉积物中 EOM含量有增加的趋势,而位于市区下游的河流,靠近市区的上游河段的沉积物中 EOM含量相对较高,下游河段的有所降低.河流中烃类污染物主要来源于矿物油及其衍生物、高等植物蜡和藻类的降解产物,不同河流及相同河流不同河段污染源的相对贡献存在明显的差别.     

基于环剪试验的湟水河流域大型泥岩滑坡滑带剪切特征初探

大型泥岩滑坡是青海湟水河流域最主要的地质灾害类型之一。为了揭示此类滑坡运动过程中的滑带土动态剪切特征,本文以湟水河流域两处典型泥岩滑坡滑带土为例,首先通过基本物理性质测试,判定该泥岩滑带土具有中膨胀性;然后利用环剪试验方法,得到了不同含水率的滑带土在不同剪切速率的环剪作用下的剪切特征曲线。结果显示:剪切过程表现出明显的应变软化特性,试样从峰值应力到残余应力有快速明显的应力降（降幅多介于30%~40%之间）;试样的剪切速率和含水率与剪切强度呈反相关关系,残余应力对上述因素的响应小于峰值应力;剪切速率（含水率）变化条件相同时,含水率（剪切速率）越大,剪切应力和剪切强度的变化越大。上述结论为湟水河流域大型泥岩滑坡的成因机理分析和稳定性研究提供了参考。     

基于被动微波的寒旱区地表温度反演

以各频段水平极化和垂直极化发射率问的相关关系为条件,利用被动微波数据反演地表温度.算法既解决了地表温度反演过程中发射率难以确定的问题,又克服了热红外遥感受大气影响较大的缺点,其物理意义清晰,计算简便.算法以MODIS温度产品为评价标准,对36.5GHz和89 GHz反演结果进行分析.结果表明:89 GHz亮温数据反演精度高于36.5 GHz;与耕地和草场反演精度相比,裸土和山地反演精度较高.其原因在于高频数据穿透能力较低,能更好地表达地表温度.同时,低频数据相对高频更容易受到地表土壤水分变化的影响,发射率相对不够稳定,对反演结果有一定影响.     

基于Diviner热红外数据的Apollo 15登陆区元素含量反演

月球元素含量的反演是了解月球物质成分的分布和月球矿产资源开发利用的依据。通过比较月球样品元素含量与不同粒径样品光谱CF值所建立模型的反演精度,确定10~20μm粒径样品最适用于月表元素含量反演。以Apollo 15登陆点附近为例,利用Diviner热红外数据得到了完整覆盖度和更高分辨率月球CF值影像,反演了月表Al、Fe、Mn、Mg和Ca元素相对含量。与月球样品实测值进行了对比,均方根误差均小于3,验证了利用红外数据反演月表元素相对含量的可行性,为月表元素含量反演提供了新的思路。     

青藏高原西大滩多年冻土活动层土壤性状与地表植被的关系

以青藏高原多年冻土区北界的西大滩为研究基点, 选取多年冻土不同退化阶段的两个样地, 对植被分布特征、 冻土活动层和土壤特性等进行调查监测, 同时分析不同活动层状态下土壤水热、 养分和地表植被特征变化及相互间的作用关系. 结果表明: 西大滩地区的植被以浅根系植物为主, 0~10 cm的表层土壤中地下生物量约占地下生物总量的63%和62.2%之多. 在气候条件基本一致的情况下, 多年冻土的存在情况及活动层土壤水热状况对植被生态系统的演变起决定性作用. 高地表植被覆盖下的冻土土壤水热调节能力强, 有助于延缓冻土退化过程. 西大滩土壤全氮、 碱解氮、 速效钾与有机质含量密切相关, 含量随冻土退化明显减少, 且随土层深度的变化曲线表现为相同的趋势. 土壤表层养分和速效养分受冻土退化程度的影响较大.     

基于KNN机器学习方法对青藏高原唐古拉地区表层土壤水热状况的模拟

利用唐古拉站2004—2012年气象观测资料,基于KNN算法,结合机器学习思想,建立了一个气象回归模型,模拟了2005年唐古拉地区表层土壤水热变化趋势,结合实测数据,将模拟值与观测值进行对比,并对模型模拟效果进行了评估。结果表明：KNN模型能够较好地模拟活动层表层土壤水热状况,各层土壤温度的模拟值与观测值的相关系数均在0.99以上,均方根误差在1.25 ℃以内;不同深度土壤水分的模拟值与观测值的相关系数均在0.95以上,均方根误差在0.02 m³?m^-3以内。总体上,KNN模型能够对青藏高原多年冻土区唐古拉地区表层土壤水热状况进行较为精确地模拟,该模型对于青藏高原其他地区的适用性有待进一步研究验证。     

基于突变理论的湟水河流域崩滑易发性评价

湟水河流域是黄河上游重要支流，是青海省政治经济文化中心，也是全省地质灾害高发区域。流域内灾害种类多，发生频率高，经济损失和人员伤亡较大。流域内地质灾害分布有一定地域特征，通过对湟水河流域地形地貌、地质岩组、地质构造、水文气象、人类工程活动分析，构建了地质灾害易发性划分标准，将湟水河流域崩滑灾害易发性分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区、极低易发区5个等级。基于MATLAB编程的突变级数理论平台，充分考虑了各评价因子的内在关系，将单点灾害危险性评价扩展到区域灾害易发性评价。通过ROC对评价结果验证表明，该方法准确率高，可为地质灾害防治提供理论支持。     

祁连山古浪河流域径流组分特征

为了探究气候变暖、冰冻圈急剧萎缩背景下祁连山内陆河的水文状况,依据古浪河流域所采集的各类水体样品和相关观测数据,分析了各水体稳定同位素特征及其所指示的环境意义,并进行了径流分割。结果表明：（1）与降水相比,河水稳定同位素年际变化较小,从季节变化角度来看,河水δ¹⁸O值夏季 > 秋季 > 春季 > 冬季,反映了不同季节蒸发强度的差异。（2）泉水稳定同位素特征与河水相似,年际变化较为稳定,表明山区河水与泉水之间可能存在转换过程。（3）由于土壤水分交换、地表土壤蒸发、植被蒸腾以及土壤水和地下水之间的同位素差异,引起土壤水同位素组成的梯度差异比较明显,土壤水δ¹⁸O由地表向下经历了富集―贫化―富集的过程,d-excess变化则与之相反。（4）径流分割结果显示大气降水对古浪河流域出山径流的补给率高达76%±2.4%,冻土层上水补给为24%±2.4%。     

湟水流域水文特征

湟水流域水文特征郭武（青海省水文总站）１自然地理概况湟水流域（仅为青海省境内、且不包括大通河流域，下同）地处青海省东部，是青藏高原一个特殊的自然地理单元和生态系统。湟水是黄河的一级支流，其流域呈树叶状，西北高、东南低，干流自西北流向东南，地理位置介于...     

叠前地震全波形反演实际应用的关键影响因素

叠前地震全波形反演是利用波动方程正演模拟来描述地震波传播特征,通过非线性局部寻优方法来获取高精度反演结果的方法。与其他反演方法相比,全波形反演利用的是叠前炮域地震数据,没有经过叠加处理,更好地保留了振幅、相位、频率等波形参数随偏移距变化的特征。在反演结果中得到的不再是简单的界面和旅行时信息,而是反映地层速度和构造特征的深度域数据体,有助于对地质体的分析和认识。从叠前全波形反演方法的优势出发,通过理论模型的全波形反演,分析做好全波形反演的技术关键,然后将全波形反演方法应用于实际资料处理,并将反演结果应用于偏移处理和河流相储层识别中,取得了良好的应用效果。最后针对全波形反演实际资料应用中应该注意的问题进行了总结,为叠前全波形反演的进一步发展和应用提供借鉴。     

龙口湾表层沉积物碎屑矿物分布特征及影响因素

为探究龙口湾表层沉积物碎屑矿物的来源及其影响因素,对2013年采自龙口湾的表层沉积物样品的碎屑矿物进行了研究。结果表明,龙口湾表层沉积物中重矿物质量分数较低,平均为0.58%,重矿物以普通角闪石、绿帘石为主,云母类片状矿物较多,稳定矿物含量较低,其中普通角闪石的平均百分含量高达41.85%。轻矿物以石英、长石为主,且斜长石与钾长石的含量相近,其中石英的平均百分含量高达47.33%。碎屑矿物的分布特征表明,尽管龙口湾的表层沉积物仍以沿岸河流输沙、风沙、岛岸侵蚀和黄河的影响为主,但沿岸大规模人工岛建设已对其组合特征产生重要影响。表现为普通角闪石的含量剧增,绿帘石的含量减少,斜长石的含量剧减,而钾长石的含量变化不大。     

磁异常和梯度的频率域三维成像方法

三维反演在磁数据定量解释中具有重要作用。常用的空间域三维反演方法通常需要大量的正演和反演计算,因此对大规模数据的反演效率较低。三维成像是另一种定性和定量解释磁数据的重要方法。文中给出了一种磁异常与梯度三维成像的频率域迭代方法,该方法可以提高成像效率,适用于大规模数据的快速成像。笔者推导了磁总场异常和异常梯度频率域正演公式和成像公式,并将一种深度尺度因子引入成像公式中,提高了深度精度;笔者采用了迭代优化算法,减小了拟合误差,进一步提高了成像精度。通过理论模型数据试验和中国新疆某金属矿床实测数据,验证了本文方法的有效性、可行性。     

基于Clementine热红外数据的Apollo17登月点区域氧化钙含量反演

为了研究利用Clementine热红外数据反演月球表面岩石的氧化钙(Ca O)含量,论文选取了两景覆盖Apollo17登月点的Clementine热红外影像,将其覆盖的区域选为研究区。利用月球表面温度物理模型模拟月表温度,结合普朗克函数,完成发射率反演。在此基础上,对LPI中35个除Apollo17登月计划外所采集的样品Ca O含量与其热红外发射率特征做回归统计分析,发现存在很好的线性关系(R2=0.661)。由此,基于Clementine热红外发射率实现了研究区Ca O含量反演。通过利用LPI Apollo17月岩(壤)样品实际Ca O含量分析数据对反演结果进行精度评价,发现8组反演值与实际值的相对误差最小为1.77%,最大为9.29%,均方根误差为0.767。研究结果表明,使用发射率进行Ca O含量反演方法可行,为利用Clementine热红外数据对月表矿物成分含量定量反演提供一种新的思路。     

相位激发极化法应用研究

相位激发极化法是一种频率域激发极化方法,可直接测量电场电压与供电电流之间的绝对相位差。由于该方法对仪器精度要求较高,因而国内有关实际应用方面的资料相对较少。在金属矿产勘查中,目前国内大多采用时间域激发极化方法,测量岩矿石的极化率或充电率。虽然频率域激发极化法也有应用,但主要采用双频或多频测量,利用视频散率参数进行解释,野外测量工作量较大,测量精度相对较低。近几年,利用相位激发极化法在科研、生产中做了一些工作,这里介绍相位激发极化法模型试验及数据反演结果,岩矿石标本时间域(充电率)和频率域(相位)测试对比结果,以及实际应用实例及数据反演结果。应用结果表明,用相位激发极化法在矿产勘查中可以取得较好的勘察效果,并能在今后的工作中发挥更大的作用。     

热惯量填图与冻土研究

详细地介绍了热惯量填图技术在多年冻土研究中的应用。研究中利用MODIS~星图像的数据,借助热惯量方法对青藏高原东北部的多年冻土进行了分析。其结果表明,由热惯量图像所圈定的冻土范围与常规野外调查方法的结果极为吻合。     

疏勒河中下游胡杨林土壤水盐空间变化与影响

基于河西走廊疏勒河中下游绿洲天然胡杨林下8个采样点720个土壤样品和6.8524 hm2的7个样方,应用统计学及相邻格子法等研究了胡杨林土壤水盐的空间变化特征及其影响。结果表明:研究区土壤含水量随深度而增加,土壤全盐量变化与之相反,两者在80 cm土层之上变化剧烈,之下变化平缓;土壤水盐含量变异差异明显,均属于中强度变异。各层土壤水盐含量存在着自中游向下游水分减少、盐分增加、表层聚盐加重的显著空间分布规律。研究区胡杨林生长受到土壤水盐胁迫,种群结构残缺;下游胡杨林分偏老,稀疏矮小,已明显衰退。长此下去,下游胡杨林将因快速衰退演替而全部死亡。     

热惯量填图与冻土研究

详细地介绍了热惯量填图技术在多年冻土研究中的应用。研究中利用MODIS~星图像的数据,借助热惯量方法对青藏高原东北部的多年冻土进行了分析。其结果表明,由热惯量图像所圈定的冻土范围与常规野外调查方法的结果极为吻合。