融合星地多源数据资料的长三角地区高分辨率时空无缝PM2.5浓度数据

大气污染物浓度全方位动态监测是进行区域大气污染精细化防控的重要前提。为开展长三角地区小时分辨率PM_2.5浓度无缝制图,本研究通过耦合AOD缺失信息重建与多模数据融合技术,建立了一套能够有效集成卫星遥感、地面观测、数值模拟等多源异构数据资料的近地面PM_2.5浓度无缝制图方案,并据此生产了2015年—2020年长三角地区小时分辨率无缝PM_2.5浓度格点数据产品。结果表明：本研究生产的PM_2.5浓度无缝格点产品与国控站点观测数据的交叉验证相关系数达0.9,平均偏差不超过10 μg·m^-3。较于空间分布不均且相对稀疏的站点观测PM_2.5浓度资料,面域无缝PM_2.5浓度格点数据更能有效揭示长三角地区PM_2.5污染的时空变化特征;在2015年—2020年研究期内,其平均下降速率超过3 μg·m^-3·a^-1。本研究发展的PM_2.5浓度无缝制图方法和生产的相关数据产品有望为区域灰霾污染防控和PM_2.5暴露健康风险评估研究提供方法参考和基础数据支撑。     

Evolution of the Earth's principal axes and moments of inertia: the canonical form of solution

 Harmonic coefficients of the 2nd degree are separated into the invariant quantitative (the 2nd-degree variance) and the qualitative (the standardized harmonic coefficients) characteristics of the behavior of the potential V ₂(t). On this basis the evolution of the Earth's dynamical figure is described as a solution of the time-dependent eigenvalues–eigenvectors problem in the canonical form. Such a canonical quadratic form is defined only by temporal variations of the harmonic coefficients and always remains finite, even within an infinite time interval. An additional condition for the correction or the determination of temporal variations of the 2nd degree is obtained. Temporal variations of the fully normalized sectorial harmonic coefficients are estimated in addition to ˙Cˉ ₂₀, ˙Cˉ ₂₁, and ˙Sˉ ₂₁ of the EGM96 gravity model. In addition, a non-linear hyperbolic model for Cˉ _2m (t), Sˉ _2m (t) is constructed. The trigonometric form of the hyperbolic model leads to the consideration of the potential V ₂(ψ) instead of V ₂(t) within the closed interval −π/2≤ψ≤+π/2. Thus, it is possible to evaluate the global trend of V ₂(t), the Earth's principal axes and the differences of the moments of inertia within the whole infinite time interval. Received: 25 September 1998 / Accepted: 28 June 2000     

太湖梅梁湖湾蓝藻生物量遥感估算

本文利用陆地卫星TM数据和图像处理方法对太湖富营养化严重的梅梁湖区的浮游蓝藻生物量作了遥感估算。1992年夏季在海梁湖开展了星地同步浮游藻类监测,获得了湖中16个采样点的现场叶绿素a生物量(Q_a)和蓝藻生物量(Q_B)数据,并利用这两组数据分别建立了与差异植被指数DVI的遥感回归模型,从而得到水体中叶绿素a以及蓝藻生物量的空间分布信息。从遥感定量模型出发,运用逐个像元积分统计技术,估算出梅梁湖叶绿素a总量为2133kg、蓝藻总量为178.2t.与地面方法相比,遥感估算方法充分利用了TM数据中的浮游藻类含量分布与变化信息,具有较高的估算精度。     

基于局部空间统计分析的SPOT 5影像分类

受同物异谱和异物同谱现象的影响,对遥感影像进行分类时若仅利用光谱信息则分类精度的提高将会受到限制,而局部空间统计特征可以通过对地物空间聚集度的描述与分析在一定程度上减轻这种影响。本文研究了局部空间统计在不同指数(Moran’s I, Getis-Ord G_i, Geary’s C)、邻域规则和间隔距离下,对高空间分辨率的SPOT 5影像分类精度的影响规律。首先,对波段1进行局部空间统计分析,运算结果作为纹理波段添加到原始的光谱波段中;然后,综合利用光谱波段和纹理波段进行监督分类;最后,选取测试样本进行分类的精度评价,并比较分析不同条件下的分类精度,得到地物分类精度同参数之间的关系与规律。通过分析可以得出Getis-Ord G_i指数对于总体分类精度的提高最理想,总体分类精度从 87.74%提高到95.12%。     

2005年-2014年京津冀对流层NO2柱浓度时空变化及影响因素

基于臭氧监测仪OMI对流层NO₂柱浓度产品研究了京津冀城市群2005年-2014年NO₂时空变化及影响因素:(1)10年柱浓度年均增长率为3.35%,且年度波动较大。忽略2008年国家奥运会的环境治理所引起的变化,2005年-2011年NO₂呈逐渐升高趋势;2012年-2014年呈逐渐降低趋势,以2014年下降最为显著。(2)呈西北低东南高的趋势。燕山-太行山山系以北的承德和张家口市浓度较低,山系以南主要有北京-天津-唐山与石家庄-邢台-邯郸两个污染中心。(3)京津冀北部三面环山不利于NO₂的扩散,夏季丰富的降水对NO₂具有显著湿沉降作用。(4)通过相关性分析、文献及国家政策印证等方法,发现地区产业及能源结构很大程度上决定了地区的污染来源。北京市10年来第三产业一直处于主导且稳步提高,煤炭消耗量低,但汽车保有量增加了1.5倍,主要来源为机动车尾气排放;天津市第二产业比第三产业比重略高,煤炭消耗量是北京的两倍之余,但汽车保有量仅是北京市的一半,由此可知工业排放和机动车是共同来源;河北省第二产业比重很高,燃煤量占京津冀地区的80.6%,河北省工业排放是NO₂的主要来源,但近几年随着机动车保有量的剧增,其尾气排放分担率不可小觑。     

海水背景下不同浓度的甲烷含量高光谱定量反演

在油气资源遥感探测中，通过烃渗漏引起的海表面甲烷气浓度异常来探测海底气藏是最直接的方法之一。为了更好地识别海表甲烷异常，提高遥感反演精度，对海表甲烷气含量进行定量光谱分析研究。设计室内甲烷波谱测试平台，获取海水背景下不同含量甲烷高光谱数据为数据，对光谱数据预处理及进行比值导数光谱法，并提取光谱吸收特征参数，对甲烷含量与光谱参数之间进行相关性分析，构建甲烷含量的反演模型。比值导数光谱法确实抑制了海水背景信息，突出了甲烷特征。1650—1664 nm和2180—2210 nm波段范围的光谱参数与甲烷含量相关性显著；其中，波谷、波深、面积、斜率与甲烷含量显著相关。基于2180—2210 nm波段范围建立的波谷、波深、面积、斜率四元回归方程y=-14.356 - 5931.796x₁ - 4325.081x₂+241.481x₃+7531.973x₄拟合效果最好，R²为0.9817；且在此波段范围内基于波深建立的单变量甲烷反演模型y = 2047.571x - 9.758，R²为0.9741，比基于其他变量所建立的反演模型效果要好。成功获取了和海水背景下甲烷含量线性相关显著的对应波段和吸收特征，可为利用多/高光谱遥感预测勘探海表面甲烷气浓度提供一定的理论和技术依据。     

利用遥感数据评价燃煤电厂空气质量

卫星观测数据可以评价燃煤电厂的空气质量等级。NO₂、SO₂ 和烟尘是燃煤电厂排放的主要污染物,本文利用卫星遥感观测的NO₂、SO₂和气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)开展燃煤电厂空气质量评价。以中国华北地区为实验区,分析对比了3种污染物不同时间分辨率和空间分辨率的污染状况,确定了单因子的5级分级标准,根据燃煤电厂排放污染物的权重不同,提出了评价近地表空气质量状况的模型。本文综合考虑3种污染因子来反映电厂空气质量,有利于提高评价的准确性以及反应信息的全面性。结果表明,该模型能正确反映不同地区电厂的空气质量特点。     

极区海冰密集度AMSR-E数据反演算法的试验与验证

海冰密集度是极区海冰监测的重要参数,目前分辨率最高的微波海冰密集度产品为德国Bremen大学发布的针对AMSR-E 89 GHz频段数据利用ASI算法反演的网格数据。为实现中国极区遥感产品从无到有的战略步骤,本文针对AMSR-E 89GHz频段微波数据的ASI算法,进行了插值算法、系点值和天气滤波器一系列试验。针对北极海区,着重对影响反演结果的主要参数——纯冰和纯水的亮温极化差异阈值,即系点值(P₁和P₀)进行了2009年全年的统计分析。研究表明,2009年北极纯冰和纯水的代表区域P₁和P₀年平均值分别为10.0 K和46.67 K;2 K以上的系点值差异引起的海冰密集度差别较为显著;同样的系点值差异在不同极化差异P取值范围对海冰密集度的影响也不同。通过统计确定的系点值推算并修正了海冰密集度反演公式,对2009年全年北极海冰密集度进行了反演,并与Bremen大学产品进行了比较。继而对白令海和楚科奇海12个晴空下MODIS可见光样本数据进行反演,以验证AMSR-E冰密集度反演结果,并对误差原因进行了分析。本研究反演结果与MODIS样本比对的误差略小于Bremen大学的反演产品,空间平均误差为3.84%,空间平均绝对误差10.83%。     

国外应用微分光谱反射率估测水中悬浮物含量的研究简介

利用光谱反射率(R_λ)估测水中悬浮物含量的基础是水体中悬浮物含量与水体反射光谱之间存在一定的相关性,但这种相关性要满足下述条件才能成立,即在研究的波段范围内,环境变化因子(照度、子像元、云等)影响很小,或者这种影响对所有的波段都是一个附加常数。而这样的条件往往是不会成立的。在国外又研究出一种估测水中悬浮物含量的新方法,即微分光谱反射率(dR_λ)方法,目前在实验室和海上两种环境条件的应用研究中,都取得了很好的效果。     

基于卫星遥感的近地面PM2.5浓度反演进展

细颗粒物PM_2.5（Fine Particulate Matter）是影响空气质量和公共健康的关键因素之一。高时空分辨率的PM_2.5数据是公共健康风险评估和流行病学研究的基本需求。相较于地面站点,卫星遥感技术具有连续观测、宽覆盖和低成本的优势,基于卫星气溶胶光学厚度AOD（Aerosol Optical Depth）反演PM_2.5质量浓度的方法已成为热点。本研究概述了卫星AOD产品反演PM_2.5浓度的原理,介绍了用于PM_2.5反演的主要卫星AOD产品及其反演精度;总结了现有的PM_2.5估算方法及其优缺点,指出目前PM_2.5反演研究存在的问题;提出未来PM_2.5反演方向主要集中在高时空分辨率的PM_2.5浓度重建、基于激光雷达数据的三维PM_2.5浓度反演及PM_2.5化学组分反演等方向。比例因子法、物理机理模型和统计模型这3种方法都能在不同时期不同程度地准确估算PM_2.5浓度,代表了那个时期较为前沿的研究热点,但比例因子法和物理机理模型因其自身的局限性而应用较少,而统计模型因其独特的时间或时空异质性的可描述性和强大的非线性描述能力的优势而被广泛应用并不断改进。目前PM_2.5反演研究存在的问题主要有3种：（1）卫星AOD的非随机缺失问题造成估算的PM_2.5数据缺失;（2）反演模型的精度问题;（3）PM_2.5的化学成分估算问题。基于此,本文为了准确揭示近地面PM_2.5的时空变化趋势,提高基于卫星AOD产品的近地面PM_2.5反演研究的准确性,提出了几点未来的研究方向：首先,新型的高空间（如风云四号、高分五号）、高时间分辨率（Himawari-8/9）卫星AOD产品在PM_2.5的精细化估算研究上具有很大优势,这对于高时空分辨率的PM_2.5浓度重建具有重要意义;其次,随着大气探测技术的发展,星载、机载及地基激光雷达都能够获取垂直分布信息,搭载在无人机上的颗粒物传感器可实现PM_2.5垂直方向上的监测,将其与光学遥感卫星数据及地面监测数据结合,可实现三维的PM_2.5浓度反演;最后,PM_2.5化学组分信息对于分析污染成因、暴露特征等尤其重要,其时空变化趋势研究是一个重要的发展方向,然而,地面PM_2.5组分观测站网仍不完善,如何克服卫星遥感估算中对地面站网的依赖,实现PM_2.5化学成分的高精度反演需要进一步研究。通过本研究,有助于进一步了解不同PM_2.5估算方法的原理机制及其优缺点,为基于卫星AOD产品反演近地面PM_2.5浓度的新的发展方向提供启示,提升近地面PM_2.5浓度反演的精度及时空分辨率。     

渭河盆地深大断裂处构造应力特征及其活动特性

利用渭河盆地2001~2010年高精度GPS监测资料,采用有限元数值分析法,分析了渭河盆地内深大断裂处的构造应力特征及断裂活动特性。结果表明,盆地西部断裂处均呈现出明显的近E-W（east-west）向挤压应力特征,而盆地中部断裂处则均呈现出显著的NW-SE（northwest-southeast）向拉张应力特征,东部断裂处呈现出一定的NW-SE向拉张应力,但该部量值较中部断裂处小;走向各异的同一条深大断裂不同区段,呈现出的应力特征、量值以及活动速率也存在差异性;跨断裂剖线显示沿断裂走向的速度分量在断裂两侧均发生了一定量值的变化,构造断裂具有一定的扭动特性。模拟计算结果进一步显示盆地中部较东、西部受NW-SE向拉张应力作用显著,且在中部这些具有拉张应力特征的深大断裂交汇处,特别是断裂活动速率较大的区段,正是盆地内地裂缝灾害最为集中发育的区域。     

覆盖区与铀矿化有关的遥感信息解译

覆盖区遥感隐伏地质信息的解译一直是遥感地质工作中难以解决的问题。本文主要讨论如何运用遥感数据处理技术结合各种资料综合分析的方法,提取覆盖区隐伏地质层体信息。通过遥感影像信息、透视信息①、地貌特征信息及水系格式信息等的综合解译,对覆盖层本身的影像信息及反映被覆盖的地质层体的遥感信息进行了研究区分,成功地解译了覆盖区与铀矿化有关的各种隐伏控矿因素的遥感信息。现以伊犁盆地为例,通过解译及综合分析,详细阐述如何解译覆盖区隐伏的控制铀矿分布的产铀建造;圈定了影响产铀建造产出条件及矿化富集条件的隆起和凹陷;同时对控制盆地形成和改造的断裂构造及影响铀成矿作用的相对稳定和相对活动区进行了分析。实践表明,遥感方法不仅对揭示该覆盖区的铀矿分布规律有意义,而且对指导该区进一步铀矿普查与找矿也是有意义的。     

Integrated Use of Optical and Radar Satellite Data for Active Faults and Corresponding Displaced Landforms in Kozani Basin (Greece)

Abstract

The usefulness of integration of SAR (ERS-1) and Landsat TM data for study active faults and the corresponding displaced landforms in flat or almost flat areas has been demonstrated. The study area is the Kozani basin which in May 13, 1995 was affected by a strong earthquake (Ms=6.6). After co-registration and resampling the two data sets were merged to form a combined image. The combined image offers the spectral characteristics of the TM data with the spatial resolution and roughness sensitivity of SAR images. The merging method used was the IMS to RGB transform. The criteria and parameters examined were geomorphic features, drainage network analysis, slope processes, terrain analysis, and observations on spatial distribution of soil cover as well as linear features that correspond to fracture zones crossing the basin. The use of the combined image allowed us to identify tectonic terraces in the basin produced by activity of normal faults located in the adjacent relief zone.     

Remote Sensing and GIS Based Analysis of Geomorphic Evidences and Morphometry of Active Faults in Kachchh Area

Kachchh basin is a Mesozoic rift basin under the influence of many active faults. This in turn gives rise to marked structural complexity and associated seismicity. Remote Sensing study of geomorphic evidences of these faults has been carried out using satellite images and is validated using morphometric analysis and digital elevation model data. Satellite images not only help in identifying expression of active faults and active tectonics on a macroscopic scale, but also provide the image characteristics of active faults directly. A few faults along with nature of lateral displacement could be identified from the Kachchh area. Morphometric analysis viz., sinuosity, asymmetry factor and hypsometry indicated affected streams and drainage basins due to fault activity.     

应用遥感影像信息解析福建东南沿海断裂的活动性

本文以不同波段、不同时相、不同比例尺的陆地卫星影像,应用假彩色光学合成、增强、密度分割及计算机图像处理等方法,对福建东南沿海的断裂活动性及其与地震的相关性进行了判读、分析,认为北东向和北西向断裂活动性较强,并呈网络状,形成本区现今断裂构造的总的格架。近东西向断裂虽然在本区数量较少,活动性也相对较弱,但对断块的升降活动却起着不容忽视的作用。     

Floods in Sabi river--A geomorphic study

Study of Landsat MSS imagery and aerial photographs along with selected field checks in Sabi river basin area has thrown some light on the plausible reasons of floods in parts of Rajasthan, Haryana and Delhi regions. It is noticed that the course of river Sabi, a tributary to Yamuna river flowing through the sandy tracks is being controlled by the prominent linears, most of them are faults within the Delhi rocks. But, as the river approaches near Haryana, that controlled course is lost and it develops a very wide river bed, full of sands and have abrupt decrease in its gradient to as low as 2° to 3°. This may be attributed to the migration and aggradational alluvial plains developed thereof, on the western side of Yamuna river. All these factors have been discussed in the paper which shall reflect some points as remedial measures of floods of the Sabi River.     

Extraction of morphotectonic features from DEMs: Development and applications for study areas in Hungary and NW Greece

A procedure for the consistent application of digital terrain analysis methods to identify tectonic phenomena from geomorphology is developed and presented through two case studies. Based on the study of landforms related to faults, geomorphological characteristics are translated into mathematical and numerical algorithms. Topographic features represented by digital elevation models of the test areas were extracted, described and interpreted in terms of structural geology and geomorphology. Digital terrain modelling was carried out by means of the combined use of: (1) numerical differential geometry methods, (2) digital drainage network analysis, (3) digital geomorphometry, (4) digital image processing, (5) lineament extraction and analysis, (6) spatial and statistical analysis and (7) digital elevation model-specific digital methods, such as shaded relief models, digital cross-sections and 3D surface modelling. A sequential modelling scheme was developed and implemented to analyse two selected study sites, in Hungary and NW Greece on local and regional scales. Structural information from other sources, such as geological and geophysical maps, remotely sensed images and field observations were analysed with geographic information system techniques. Digital terrain analysis methods applied in the proposed way in this study could extract morphotectonic features from DEMs along known faults and they contributed to the tectonic interpretation of the study areas.     

多源地学信息数字图像综合技术及在盛源盆地的应用研究

通过图像显示系统,实现了铀资源多种地学信息数字图像的综合处理,其内容包括资料的输入 处理、资料配准和插值处理以及多源地学信息的增强、分解、提取、分类、叠合、复合等处理。 以盛源盆地为样区进行了试验性研究。利用图像的信息增强、叠合技术,研究了试验区的地质 构造环境；利用图像信息的分解、叠合技术,分析了铀、针、钾的分布格局及其地质意义；通过 矿床找矿判据的复合、提取,进行了找矿靶区的初选；来用信息的分类技术,进行了盛源盆地地区铀 资源的总体评价。通过上述计算机信息处理技术,对这个研究程度较高的老矿区,在某些重要地 质问题上,取得了一些新认识,并经野外检验,预测了六片成矿远景地段。 在上述研究基础上,初步建立了铀资源多种地学信息数字图像综合技术系统。     

可可西里盆地油气保存条件的遥感研究

本论文通过对可可西里盆地构造信息进行遥感提取及分析,在野外调查验证的基础上,快速、准确查明可可西里盆地数万平方公里范围内断层、褶皱发育特征。参考前人研究成果,对可可西里盆地有利的控油构造进行分析,研究其对油气保存的控制作用,并预测了可可西里盆地4个油气有利的勘探目标,为可可西里盆地油气资源调查评价提供参考。     

川南区域构造变形及应力场遥感图像定量解析

采用区域构造变形及应力场遥感图像分层解析法，利用遥感TM图像对研究区宏观构造及有关的横张大节理系统进行详细解译，结合物探资料并应用力学方法对区域构造变形场和应力场进行了计算与分析，建立了该区构造变形场和应力场的三维彩色定量解析模式图，通过综合分析研究，对该区构造组合的空间格局及其控矿（油气）规律进行了探讨。