基于NIR-Red光谱特征空间的土壤水分监测新方法

干旱是一种频繁发生的自然灾害, 而土壤水分作为干旱监测最重要的指标, 一直成为干旱遥感监测研究的重点内容. 利用经过几何精校正和大气校正的ETM＋近红外(Nir)、红光(Red)波段反射率建立Nir-Red光谱特征空间, 根据土壤水分在该特征空间的分布规律, 提出了遥感监测土壤水分的新方法, 并建立了基于Nir-Red光谱特征空间的土壤水分监测模型(SMMRS). 利用野外测定的不同深度土壤水分数据验证了SMMRS模型. 计算结果表明SMMRS模型观测值变化曲线和实测土壤水分变化趋势保持一致, 与5 cm和0~20 cm平均土壤水分相关系数分别为0.80和0.87. 认为基于Nir-Red光谱特征空间的SMMRS简单、易于构建, 有一定的应用价值和推广意义.     

城市扩张度量中的重力-空间熵模型

熵模型和理论为城市土地利用及人口空间分布定量描述提供了新的思路,被广泛应用于城市发展定量研究中.然而,最初的空间熵模型并未能体现出城市地理空间异质性,并且大多数相关模型并未将空间离散化,也即距离,这一基本地理要素考虑在内.基于此,本研究建立了一个综合重力和空间离散分布理论的熵模型,以体现距离及空间分布结构对于城市人口和土地利用熵值的影响.模型以相对人口密度空间分布为起点,定义其对总体熵的贡献随距城市中心距离增加而增加,从而使模型能够体现跳跃式土地利用对熵值的影响.此外,人口密度的引入也避免了原模型熵值为负的可能,从而使模型能够区分同样规模土地利用下不同利用模式对熵值的影响.模型分析验证表明改进的重力-空间熵模型较原模型更为合理.研究采用上海市城市建设用地及人口统计历史数据对模型进行验证.结果显示,上海市的土地利用和人口空间分布熵值在过去的30年稳步增长,这与上海市的人口和城市用地变化统计数据变化一致.此外,分区熵值贡献地图显示模型熵值计算结果与各区县城市发展政策及进程一致.     

2000年以来天目湖流域茶园分布变化及趋势模拟

土地利用/土地覆被变化(LUCC)与区域的可持续发展密切相关,分析土地利用变化及其空间变量的关系,建立模拟模型来认识和揭示土地利用变化的特征和时空分布规律,为未来规划和政策的制定提供支持是LUCC研究的重点问题之一.本研究以太湖流域上游典型丘陵山区茶园开发作为重点研究对象,结合中高分辨率遥感影像信息、1:50000国家标准地形图数据和野外土壤采集分析数据获取2000年以来茶园及其它土地利用信息、研究区地形地貌数据和土壤数据,通过对2000年以来茶园及其新开茶园的区位分布分析,发现茶园的变化呈现快速增长的趋势,11年研究区茶园面积扩大了5倍,其中一半以上的面积是最后3年增长的;茶园在流域上不同分区的分布差异比较大,这些差异与分区自然条件、区位条件和开发条件有一定关系.根据Cramer V卡方检验结果值,比较不同的茶园区位影响因子对茶园分布的影响力,确定高程、坡度、水库、河流、村落、主干道路和茶园规模对茶园区位影响比较显著.用茶园区位影响显著性的7个因子通过迭代优化建立MLP神经网络模型,对研究区的未来茶园的分布区位进行模拟,并且用已开发茶园对模型进行验证,达到84%的区位预测精度.基于模型用现有茶园开发模式、2000年左右茶园开发模式和折中模式3种情景模拟未来茶园的分布,发现按现有的茶园开发速度,2020年茶园总面积将达到流域总面积的1/4,任何一种情景都改变不了茶园在重要功能区的增长趋势,因此迫切需要政府采取相应的措施对茶园面积的增长和区位的分布进行控制.     

黄土地震滑坡卫星影像识别方法

为获得详细的地震滑坡数据和分布特征,揭示黄土地震滑坡的成灾模式和防治措施,需要对黄土地区地震滑坡进行详细的编录,利用卫星影像的识别方法是重要的手段之一。通过总结黄土地震滑坡特有的空间分布特征、平面形态特征、地震滑坡发育特征和伴生水文特征,归纳利用卫星影像识别黄土地震滑坡的7种识别标志。利用该方法,研究通渭地区黄土地震滑坡的空间分布与规律,结果表明：黄土地震滑坡卫星影像识别方法获得的滑坡与野外现场调查结果相近;通渭地区滑坡拥有缓坡发育、低角度、中远滑距、大体积、方向性明显等特点。     

一种适用于黄土斜坡地震稳定性快速评估的综合判别方法——以宁夏西吉县为例

选取宁夏西吉县为目标区,对区内1920年海原8.5级特大地震所诱发的347处黄土地震滑坡进行野外调查,获取了详实的基础数据.在此基础上结合遥感影像解译,总结了研究区内黄土地震滑坡的分布特征,并依此提出了宏观、定性的黄土斜坡地震稳定性快速判别方法.基于分布特征选取了坡高、坡角、坡向及地震动强度作为基本参数,应用MLP神经...     

青藏高原表层土壤湿度遥感反演及其空间分布和多年变化趋势分析

青藏高原地区高精度的长时间序列的土壤水分数据对亚洲季风和全球大气循环研究有着极大的影响,但目前青藏高原地区地面站点稀少,已严重影响青藏高原气候变化研究．本文基于双通道土壤水分反演算法和AMSR-E卫星数据反演青藏高原地区2003—2010年表层土壤水分,并分析青藏高原地区土壤水分空间分布的季节性变化及多年变化趋势的空间分布．与地面站点土壤水分比较,新算法反演的土壤水分产品精度在地面站点区域,优于AMSR-E官方产品．通过对青藏高原年平均土壤水分空间分布和月平均土壤水分空间分布的季节性变化进行分析,结果表明二者与青藏高原降雨分布和水汽输送路径一致．基于此产品对青藏地区的多年土壤水分变化趋势空间分布进行了分析,通过与同一时期青藏高原气象站点的降水量数据的变化趋势比较,发现土壤水分变化趋势和降水量的变化趋势在空间分布上比较吻合．     

基于光学与被动微波遥感的青藏高原地区土壤水分反演

青藏高原地区高精度的土壤水分反演对高原能水循环、全球大气循环研究有着极大的影响.因此,获取青藏高原土壤水分时空布信息是一个迫切需要解决的问题.温度植被干旱指数(TVDI),是基于光学与热红外遥感通道数据反演土壤水分的重要方法,但在研究区域较大、地表覆盖格局差异显著时,TVDI模型反演精度会受到地表温度(Ts)等因素的影响.被动微波AMSR-E数据精确记录了像元内的土壤水分信息,但空间分辨率低.本文利用同时期的MODIS与被动微波数据,发展了针对青藏高原地区高精度土壤水分反演算法.首先,在TVDI模型中,利用修正型土壤调整植被指数(MSAVI)代替归一化植被指数(NDVI),以改进NDVI易饱和的缺点;其次,利用ASTER GDEM数据,对地形高程和纬度差异引起的地表温度变化进行了校正;然后,通过神经网络训练建立基于TVDI、被动微波以及辅助气象数据的土壤水分反演模型,并应用该模型反演了青藏高原地区三个观测网(CAMP/Tibet、玛曲和那曲)的土壤水分;最后,利用实测土壤水分数据对反演结果进行验证,结果表明该模型的精度均方根误差(RMSE)数值可达到0.031~0.041 m~3·m~(-3).本文还应用该算法反演了青藏高原连续的土壤水分的空间分布,并比较了土壤水分的变化趋势与实测降水变化趋势,结果表明二者变化量的正负关系一致.     

中国大陆地震空间分布模型检验

本文以中国大陆地震目录为基础资料,以泊松模型为零假设模型,并将Neyman-Scott空间丛集过程的各子模型设为检验模型,采用K-function点过程分析法和最大似然估计法计算各模型参数,并以AIC准侧判定模型的拟合优度,来检验中国大陆地震空间分布模型.检验结果表明:泊松模型的拟合优度最差,说明地震在空间的分布不是完全随机的;广义Thomas模型的拟合优度最好,说明地震的空间分布是丛集的,可用由两个高斯核组成的广义Thomas模型较好地描述.研究结果还表明,同一研究区内,采用不同时段具有不同最小完整起始震级的地震目录计算得到的地震空间分布的丛集尺度几乎不变,这意味着地震空间丛集尺度不受小地震的控制,且可能与研究区的断层规模有关.     

马兰黄土剪应力松弛特性研究

运用Riemann-Liouville的分数阶导数理论及经典模型理论相结合的方法,采用Abel黏壶取代在经典模型理论中的Newton黏壶,得出了分数阶标准线性体模型剪应力松弛的解析表达式。采用不同含水量马兰黄土在不同正压力条件下进行直接剪切松弛试验,并对得到的9组剪应力松弛曲线特征进行了研究。考虑到最小二乘法对分数阶标准线性体模型参数进行拟合无法获得确切的结果,采用Monte Carlo方法对试验结果拟合。拟合结果表明,马兰黄土的松弛特性可由分数阶标准线性体模型有效的表征。确定了马兰黄土的松弛时间和粘滞系数,揭示了马兰黄土在直接剪切试验条件下的松弛特性。     

土层等效剪切波速空间模拟方法研究

用地统计学的理论和分析方法研究了土层等效剪切波速这一区域化变量的空间分布规律,从而得到其数值空间模拟结果.以潍坊市区121个钻孔的资料为研究对象,首先通过定制的dll文件提取数据并求得这121个坐标点的土层等效剪切波速值,以此构建地统计学分析的样本.在研究了样本的统计分布规律、空间趋势面拟合模型、变异函数拟合模型的基础上,设定泛克里格插值算法的各个参数,计算未知点的土层等效剪切波速.通过计算机程序化实现这些建模和计算的过程,求得空间模拟图.该结果以栅格数据模型表示.最后通过对比测试样本对该结果进行了验证.     

低山丘陵地形效应的三维有限元模拟

山地丘陵地形对地震动的分布有重要的影响,研究地形效应,有利于充分认识地震灾害风险,为减轻灾害损失做好防御措施。基于实际地形建立自贡西山公园观测台阵所在山体的三维有限元模型,研究开发黏弹性人工边界和SH波垂直入射前处理程序,开展动力学数值模拟;数值模拟结果与实际记录进行对比,并验证模型的合理性;研究分析低山丘陵山体对地震动强度及空间分布影响,以及峰值加速度与入射波频率、高程、坡度的关系。结果表明：低山丘陵山顶位置地震动峰值放大明显,而山脚凹陷位置地震动峰值存在削弱现象;地形效应与输入地震动频率密切相关,不同主频的输入地震动所造成的地表峰值加速度分布不同;较高主频的地震动可以凸显地形细节的影响;地表峰值加速度与高程具有较好的正相关关系,与坡度的相关关系较弱。综合高程和坡度拟合峰值加速度的效果优于仅使用高程或坡度的拟合,二元三次多项式拟合效果较好,可用于定量描述地形放大系数随高程和坡度的变化。     

汶川地震形成位移场的空间分布

采用Yoshimitsu Okada及Steketee的断裂位错模型和汶川地震现有成果,通过坐标转换和合成矢量的方法将断裂位错模型用于映秀—北川断裂、灌县—安县断裂和北川—青川断裂组成的断裂系统的错动研究中,理论上计算龙门山近断裂地区的水平位移场(包括沿走向和垂直走向方向)和垂直位移场从震源到地表的分布.模型参数源于现有的研究成果和野外实地考察,计算得到的地表位移场与先前研究成果,包括GPS实测数据,具有的近似性表明了模型的正确性.但GPS只能测定地表水平和垂直变形,对于地下变形情况及其分布却无法描述;目前对于地下变形的研究主要基于对大量仪器记录的地震资料进行反演或通过野外观测进行推测;但是反演多集中于空间较大范围,这样虽可阐述断裂运动引起的大范围位移趋势,而对于震源附近空间介质位移的描述却略显粗糙;同时,野外观测误差较大.本文通过理论模型计算汶川地震中近断裂区域(距断裂50km)内的位移及分布.由计算发现在近断裂区域内垂直位移场和垂直走向方向位移场变化趋势一样,幅值都是从震源到地表逐渐减小;沿断裂走向方向的水平位移场从震源到地表逐渐变大,同时计算还表明位移场的变化在断裂上盘比下盘剧烈,余震分布主要集中于断裂上盘,这说明余震分布和位移剧烈程度存在某种相关性.     

2005.0年代中国地区地磁场及其长期变化球冠谐和分析

国家地磁图作为描述一个国家领域内地磁场空间分布的基础科技产品,其选用的模型计算方法应准确合理地反映标准年代上地磁场空间分布及未来5年的地磁场长期变化趋势.本文应用球冠谐和(SCH)方法,对中国地区1119个野外地磁测点和36个地磁台的观测数据进行了计算,获得了2005.0标准地磁年代中国地区地磁正常场及其异常场空间分布...     

基于分形的巴谢河流域滑坡空间分布格局及其影响因素分析

定量研究区域滑坡空间分布规律,揭示不同类型滑坡的分布格局,对预测和评价滑坡危险性有重要指导意义。基于ArcGIS空间分析功能及分形理论的关联维数和盒计维数,分析了巴谢河流域黄土滑坡及黄土-泥岩滑坡的空间分布格局及其影响因素。结果表明：区域滑坡个体关联具有多尺度分形,黄土滑坡与黄土-泥岩滑坡分别在8 km、12 km尺度上存在阈值,滑坡个体在该阈值尺度前后呈现不同的相关程度,且黄土滑坡个体空间的关联程度和聚集程度均高于黄土-泥岩滑坡;黄土-泥岩滑坡分布范围广、形态复杂,其面积展布盒计维数大于黄土滑坡;地层岩性及坡度对两类滑坡分布格局的影响较大,沟壑密度次之,起伏度影响较小。     

面向地震风险评估的中国大陆区县级人口总量时空预测方法研究

以中国大陆区县级历史人口数据为基础, 研究人口总量和人口增长率的时间序列变化规律, 并综合运用阻滞模型、 指数模型、 对数模型、 线性模型等拟合方法, 得到相当精度的拟合预测模型, 获得了经验证较可靠的中国大陆未来区县级总人口预测结果。 同时, 以2020年预测人口为例, 定量分析了2010—2020年人口空间分布格局, 各区县未来人口增减变化情况, 其能够较准确的表达未来人口空间分布。 本研究旨在为地震风险评估对人口在时间变化和空间分布上的未来预测需求提供可靠数据。     

山西黄土动剪切模量与阻尼比试验研究

土的动剪切模量与阻尼比作为土动力特性研究的重要参数,一直备受关注。为了研究山西地区黄土的动力特性,对山西某土石坝坝基黄土进行了共振柱与动三轴试验,获得了在较大应变范围内的动剪切模量与阻尼比试验数据。试验结果表明,山西黄土动剪切模量与阻尼比均显著受初始含水率影响,其归一化的动剪切模量能够用修正的Hardin模型进行拟合,并给出了相关参数;阻尼比可以采用本文建议的公式进行拟合,拟合效果良好。最后,采用经验公式确定了不同围压下的最大动剪切模量的参数。     

长岭山北麓断裂上新发现的地震地表破裂带

通过野外地震地质调查,在甘肃省古浪县、景泰县交界处的长岭山地区新发现了丰富的线状分布的地震地表破裂现象,表现为基岩崩塌、黄土滑坡、地震裂缝、地震土林、地震沟槽、陷落坑以及断层陡坎等,局部可见残留的破裂滑动自由面。其分布严格受长岭山北麓活动断裂控制。通过地震地表破裂带本身的特征分析、年代学分析、地表破裂带长度与震级的拟合关系以及结合区域活动断裂资料研究,认为该地震地表破裂带可能为1927年古浪8.0级地震的产物。     

基于Logistic回归模型的黄土斜坡地震稳定性快速评判方法

黄土地震滑坡是陇西地区黄土丘陵地区的主要地质灾害之一,快速评价黄土斜坡的地震稳定性是陇西地区工程建设规划选址以及地震应急救援的需求。在野外调查及遥感解译获取坡高H、坡角α及估计烈度值I的基础上,运用逻辑回归分析方法,拟合得到研究区黄土斜坡地震稳定性的快速评价经验公式,经回判、判别校验及实例判别应用证明,该经验公式适用于快速评估陇西地区内黄土斜坡的地震稳定性。该文提出的方法对黄土地区城市建设规划和地震应急救援有重要的应用价值。     

不同地区黄土阻尼比变化特性试验研究

通过兰州、洛川、杨凌地区黄土在不同条件下的动扭剪三轴试验,研究了黄土阻尼比滞回圈形状变化的基本特性以及黄土阻尼比在不同固结压力、不同含水率条件下的变化规律。结果表明,黄土阻尼比滞回圈形状受动剪应变、含水率影响较明显;黄土阻尼比受一般的固结作用的影响并不大,但受含水率的影响较明显。根据含水率的不同,按照半对数坐标中的直线方程,分别给出了兰州、洛川、杨凌地区黄土阻尼比在不同固结压力下的拟合结果,并对拟合结果进行了对比分析;在此基础上,进一步对该三个地区黄土的阻尼比进行了汇总拟合,为西北相近地区黄土在中、大应变条件下的阻尼比取值提供了参考。     

低频地质雷达新技术在滑坡勘查中的试验研究

滑坡地质灾害在我国西北、西南广泛分布,传统的滑坡调查是采用地面调查结合钻探、槽探、坑探等方法进行.采用高性价比的地球物理手段进行滑坡勘查,对查清滑坡结构、探索其成灾机理和地质灾害评估及预警有重要意义.本文研究目的旨在探索研究低频地质雷达方法在滑坡勘查中的应用效果,为地质灾害调查提供实用技术手段.通过理论分析和野外试验,建立了滑坡正演模型,得出了滑坡典型电磁波传播特征,并在西北和西南几处滑坡上开展了野外试验,分析了黄土滑坡和基岩滑坡的雷达剖面特征,给出了地球物理解释.试验结果表明:低频地质雷达技术能够划分滑坡地层结构,对滑面深度和滑床形态准确刻画,对落水洞位置准确定位,这充分证实地质雷达是一种实用有效的地质灾害调查与评价技术手段.