河系几何相似性的层次度量方法

已有的线群目标几何相似性度量方法主要基于数理统计的思想,通过统计整体变化信息计算几何相似性,缺少对局域特征的表达,并不适用于具有高度分形特征的河系。为此,本文将河系几何特征划分为3层次的信息特征：单条河流的形状特征、局部区域的结构特征、全局范围的分布特征。首先,结合角链码法与Hausdorff距离计算单条河流的形状相似度;然后,根据 “二八定律”确定局部特征区域,通过坐标系转换计算M： N的河系局域结构相似度;最后综合整体描述子得到全局分布相似度,并在该基础上,构建差异指标进行河系多尺度相似性计算与综合质量评价。实验表明,该方法的计算结果优于均值指标法,能有效应用于制图综合的质量评价。     

层次分析法在区域地质灾害危险性评估中的应用——以夏甸风电场为例

将该项目区域视为一个小型区域,以此作为一个区域模型,并分为38个评估单元,结合野外调查数据及地质分析法进行评估,针对风电场区域大,地质环境条件多变,考虑了多个影响因素的综合作用,运用基于层次分析法对风电场区域地质环境、地质灾害进行综合评估。将38个单元逐个进行计算后,划分出了危险性中等区和危险性小区,层次分析法的评估结论与地质分析法的结论基本一致,层次分析法确定的危险性中等区涵盖地质分析法确定的危险性中等区。推广到类似区域进行合理、定量地划定区域危险性等级,给城市新区建设选址提供参考依据。     

多时间尺度密度聚类算法的案事件分析应用

时空聚类是数据挖掘研究的主要内容之一,在环境保护、疾病预防与控制、犯罪预防与打击等领域具有重要的应用价值。已有的时空聚类方法中,时间“距离”都认为是真实的间隔,而对于具有社会属性的案事件而言,其在不同时间尺度下具有明显的周期性特征,忽略这些特征将很难反映出案事件真实的时空规律。本文综合考虑多时间尺度下的时间属性,构建等效时空邻近域,并借鉴经典的密度聚类算法,提出了多时间尺度等效时空邻近域密度聚类算法（MTS-ESTN DBSCAN）。通过对福州市区2013年案事件数据的聚类分析表明,该方法在案事件时空聚类方面具有可行性,对于进一步深入研究城市犯罪地理具有一定的理论意义和实际价值。     

基于深度神经网络的蒙古国色楞格河流域水体信息提取

蒙古高原地处干旱半干旱地区,河流水系对该区域的资源环境格局及其生态环境影响重大。发源于蒙古国的色楞格河是蒙古高原最主要的水资源来源,准确掌握该流域的水体信息对东北亚地区生态环境问题及资源保护具有重要意义。本文以蒙古高原色楞格河流域为研究对象,基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）云平台,使用 Sentinel-2 多光谱卫星遥感影像,利用深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）方法对色楞格河流域的水体信息进行提取,并与支持向量机方法进行对比;利用全球30 m SRTM数据生成水系分布矢量图,通过空间分析形成河流提取目标区,结合深度神经网络分类结果,绘制蒙古国色楞格河流域2019年河流分布图。研究结果表明：① 该方法能够准确地完成大流域范围内的水体制图,提取结果能够体现色楞格河流域河流的空间分布,且能够减少河流断流、空洞现象;② 深度神经网络模型中批量大小设置为8时,在处理数据速度与精度中达到最优,而神经网络结构中隐含层数达到4层时,在精度评价指标测试数据集上达到0.9666,保证了模型特征挖掘能力;③ 经样本点的验证,结果总体精度达到97.65%,可以满足实际应用需求。本研究预期可以为蒙古高原的水体提取提供方法支持和相关数据支持。     

基于空间突变特征的城市边缘区提取方法

城市边缘区位于城市与乡村之间的过渡交接地带,既是城市扩张的前沿,也是城乡建设和用地置换中最具活力的地区。准确识别城市边缘区的空间范围一直是城市空间结构研究的核心问题,有助于从城乡对比的角度来衡量城市化程度。本文以城市边缘区的空间突变特征为切入点,基于格网尺度评价构建基于多源数据的城市边缘区特征识别指标,然后采用小波变换检测进行特征值突变点群的识别,并利用基于Delaunay的自动边长阈值的边界提取算法识别突变点群内外边界,从而实现了一种基于空间突变特征的城市边缘区提取方法。最后,以江阴市作为研究区进行了实证分析,并将本文方法提取结果与通过信息熵模型和土地利用程度综合指数模型提取城市边缘区的经典方法提取结果进行对比,经典方法所提取的城市边缘区结果更为混乱分散,而本文结果更为完整客观。将本文方法提取结果与使用土地利用数据与行政区划统计年鉴数据构建城市边缘区识别指标进行突变检测的不同指标方法提取结果进行对比,二者重叠度达88.03%,体现了本文方法的正确性,而从局部细节分析来看,本文结果更符合实际情况。为了更好地验证本文方法的有效性,利用景观格局指数对本文方法和不同指标方法提取的城市建成区、城市边缘区和乡村腹地的范围进行检验：从斑块类型层级指数分析, 2种方法划定的区域都具有典型的空间特征;而从景观层级指数分析,本文识别出的边缘区所计算的斑块密度、最大斑块指数、景观分离度、景观破碎化指数和香农多样性指数均高于对比方法,而蔓延度和香农均匀度均低于对比方法,说明本文识别的城市边缘区范围内景观破碎化程度和异质性更高,景观分布不均匀,社会经济条件更复杂,从而证明了本方法的有效性,尤其适合于非闭合环状的城市边缘区的提取。     

基于Pfafstetter规则的流域编码算法并行化方法

流域编码是以子流域划分进行流域相关研究的重要内容。Pfafstetter 流域编码以编码唯一、顾及流域拓扑关系及编码效率高等优点而被广泛采用。本文在流域相关研究的分析范围不断增大、数据精度越来越高的需求背景下,以Pfafstetter 编码为基础,对流域编码并行化方法进行研究。首先,分析了Pfafstetter 编码不全面和码位不一致的问题,改进了Pfafstetter 编码规则;然后,从数据并行的角度,讨论了并行计算环境下的数据划分及并行化策略,进而设计了流域编码并行算法;最后,利用长江中上游流域SRTM数据,在集群系统上对流域编码并行算法的正确性和并行性能进行了测试。实验结果表明,本文设计实现的流域编码并行算法可获取与实际较为一致的计算结果,且提高了编码计算效率,可为基于子流域划分的流域分析并行化提供参考。     

基于GIS技术的永久基本农田划定方法研究

为了探讨永久基本农田划定的有效方式,该文以济南市长清区为例,综合考虑耕地划入永久基本农田的因素,选择了质量等别、连片度、耕地坡度、耕地交通便利性和耕地居民点辐射度5个评价指标因子,运用GIS技术获取评价指标因子得分,根据特尔菲法确定评价指标权重,采用多因素加权分析法对耕地划入永久基本农田进行综合评价,运用GIS空间分析功能输出永久基本农田分布图,并实现了划定永久基本农田。该文研究成果可为县(区)级永久基本农田划定提供借鉴方法和科学依据。     

利用多源城市数据划定地铁站点吸引范围

随着时代的发展,世界城市规模不断扩大,各大城市的交通需求陡然增加,而地面出行所带来的堵塞和环保问题导致政府部门把目光转向地下交通发展,其中地铁是地下交通发展中最重要的交通工具。准确划定地铁站点吸引范围,分析影响地铁站点吸引范围主要因素,不仅对于优化地铁交通服务和规划地铁周边建成环境具有重要意义,同时对于新建地铁站点设施规划具有参考价值。传统的地铁吸引范围划定方法大多依赖于居民日常出行活动的调查和经验意见,存在时间周期长且耗费巨大和吸引范围划定不准确的问题;而多源城市数据的涌现为量化地铁站点周边建成环境及客流空间分布、合理划定地铁站点提供了全新的解决方案。TOD（Transit Oriented Development,TOD）是高密度城市（如深圳、北京等）寻求的城市和交通和谐发展的重要选择,也是未来交通建设的主要参考理念。因此,从公共交通导向的开发视角出发,本文利用2017年的兴趣点、道路网络、公共交通线路等多源城市数据刻画地铁站点周围的TOD信息指标,利用K均值聚类进行地铁站点聚类,结合TOD指标的空间变化趋势,确定深圳市不同类型地铁站点的吸引范围。研究结果表明：① 基于TOD密度指标划定的地铁站点吸引范围能够揭示地铁站点的吸引范围的差异,且就业地点密度和土地混合利用度对地铁站点吸引范围的影响较大; ② 与城市非中心区域相比,城市中心区域的地铁站点吸引半径较小但出行需求较高,其凸显了地铁站点规划在空间服务密度和居民出行需求之间的取得均衡;③ 深圳市地铁站点吸引范围重叠与城市区域发展程度相关程度较高,可为利用现有地铁站点空间覆盖,发展城市功能集中区域提供参考。     

基于密度的轨迹时空聚类分析

通过轨迹聚类分析挖掘物体移动模式的空间分布和时间特征,对于认识运动的形成机制,预测运动的未来发展具有重要的意义。目前,轨迹聚类研究主要关注物体的空间位置变化,时空聚类中时间约束一般只是作为辅助信息,并不真正参与聚类。本文提出基于密度的轨迹时空聚类方法,在聚类过程中同时考虑轨迹包含的时空信息,在空间聚类的基础上提出了轨迹线段时间距离的度量方法和阈值确定原则,对时空邻域密度进行聚类分析,挖掘物体的时空移动模式。实验对南海涡旋轨迹进行时空聚类分析,得到了涡旋典型移动模式的空间分布和时间特征,验证了基于密度的轨迹时空聚类方法的有效性。加入时间约束后,移动通道主要发生缩短、分裂和消失的变化。和空间聚类相比,轨迹时空聚类可有效地划分发生在同一位置不同时间的轨迹,得到的聚类结果更加细化,移动模式更加准确,有利于物体的移动模式做更深入的分析。     

基于DEM数字河网提取时集水面积阈值与河源密度关系的研究

以研究区3030个流域水文数据为基础,利用数字高程模型（DEM）并运用非线性拟合法分析中小流域集水面积阈值与河源密度的相关关系,分析集水面积阈值与河源密度的幂函数关系可得,幂指数a近似为-1,拟合公式常系数k具有区域分布特征,反映了不同地区的河网发育程度,k值越大,河源密度越大,河网越密集,河网发育程度越高。对河源密度随集水面积阈值的变化趋势进行分析,发现2个具有统计意义的阈值临界点,分别为河源从坡面到沟道及从沟道到河道的集水面积分界点,在研究区内选择不同k值区间的贡曲流域、辰清河流域和藤条江流域作为样本流域,利用样本流域数字正射影像（DOM）手工提取其沟谷河网及主河道河网的图形信息和水文信息,并与分界点处阈值提取的河网作对比,将分析得出的河网密度相对误差率作为检验标准,对临界点的物理意义进行检验。     

Petroleum geological framework and hydrocarbon potential in the Yellow Sea

Sedimentary basins in the Yellow Sea can be grouped tectonically into the North Yellow Sea Basin (NYSB), the northern basin of the South Yellow Sea (SYSNB) and the southern basin of the South Yellow Sea (SYSSB). The NYSB is connected to Anju Basin to the east. The SYSSB extends to Subei Basin to the west. The acoustic basement of basins in the North Yellow Sea and South Yellow Sea is disparate, having different stratigraphic evolution and oil accumulation features, even though they have been under the same stress regime since the Late Triassic. The acoustic basement of the NYSB features China-Korea Platform crystalline rocks, whereas those in the SYSNB and SYSSB are of the Paleozoic Yangtze Platform sedimentary layers or metamorphic rocks. Since the Late Mesozoic terrestrial strata in the eastern of the NYSB (West Korea Bay Basin) were discovered having industrial hydrocarbon accumulation, the oil potential in the Mesozoic strata in the west depression of the basin could be promising, although the petroleum exploration in the South Yellow Sea has made no break-through yet. New deep reflection data and several drilling wells have indicated the source rock of the Mesozoic in the basins of South Yellow Sea, and the Paleozoic platform marine facies in the SYSSB and Central Rise could be the other hosts of oil or natural gas. The Mesozoic hydrocarbon could be found in the Mesozoic of the foredeep basin in the SYSNB that bears potential hydrocarbon in thick Cretaceous strata, and so does the SYSSB where the same petroleum system exists to that of oil-bearing Subei Basin.     

基于GEE的黄河流域植被时空变化及其地形效应研究

黄河流域作为中国东部平原的生态屏障,研讨其植被覆盖的时空变化有助于生态环境治理。本文利用GEE平台,基于Landsat数据通过像元二分模型反演了1990—2020年黄河流域植被覆盖度（FVC）,并通过Theil-Sen Median趋势分析和 Mann-Kendall检验方法剖析FVC的时空变化趋势,挖掘出FVC趋势变化与海拔、坡度、坡向等地形因子之间的响应关系。结果表明：① 黄河流域FVC整体呈现西北低东南高的空间分布趋势,其中低等FVC占整个流域面积的45%,主要集中于西北部干旱半干旱地区;② 流域中部植被覆盖改善明显,占整个流域的57.07%,西北部和东南部退化程度相对较高;③ 植被覆盖受地形效应影响较为显著,在坡度大于40°及高程（-31~637 m）时高等级FVC占比较高,坡度8~18°及高程1852~2414 m范围内植被改善效果相对较好。结果可以为黄河流域生态环境保护及高质量发展提供科学支撑。     

地理空间信息的M-R曲线扩展分析

分形理论在地理空间信息的复杂性分析中具有广泛的应用前景,但是强调完全自相似为基础的单一分形维数,难以描述复杂变化的地理目标特征。本文研究表明,与分形维数相比,M-R曲线所包含的更丰富的地理空间特征信息使之成为更值得关注的分形分析对象。在此基础上,本文初步阐述了M-R曲线的性质与地理空间意义,并进一步探讨了M-R曲线的扩展分析方法,包括M-R曲线的函数拟合与分维谱分析。最后以小比例尺地图中河流数据为例,分析了我国长江、黄河两大河流的空间形态特征及其规律。实验表明,在小尺度范围内长江具有更丰富的细节变化,黄河则在更大的尺度上表现出复杂性。     

Water discharge variability of Changjiang （Yangtze） and Huanghe （Yellow） Rivers and its response to climatic changes

Influences of large-scale climatic phenomena, such as the E1Nifio/La Nifia-Southem Oscillation （ENSO） and the Pacific Decadal Oscillation （PDO）, on the temporal variations of the annual water discharge at the Lijin station in the Huanghe （Yellow） River and at the Datong station in the Changjiang （Yangtze） River were examined. Using the empirical mode decomposition-maximum entropy spectral analysis （EMD- MESA） method, the 2- to 3-year, 8- to 14-year, and 23-year cyclical variations of the annual water discharge at the two stations were discovered. Based on the analysis results, the hydrological time series on the inter- annual to interdecadal scales were constructed. The results indicate that from 1950 to 2011, a significant downward trend occurred in the natural annual water discharge in Huanghe River. However, the changes in water discharge in Changjiang River basin exhibited a slightly upward trend. It indicated that the changes in the river discharge in the Huanghe basin were driven primarily by precipitation. Other factors, such as the precipitation over the Changjiang River tributaries, ice melt and evaporation contributed much more to the increase in the Changjiang River basin. Especially, the impacts of the inter-annual and inter-decadal climate oscillations such as ENSO and PDO could change the long-term patterns of precipitation over the basins of the two major rivers. Generally, low amounts of basin-wide precipitation on interannual to interdecadal scales over the two rivers corresponded to most of the warm ENSO events and the warm phases of the PDO, and vice versa. The positive phases of the PDO and ENSO could lead to reduced precipitation and consequently affect the long-term scale water discharges at the two rivers.     

Principal Denudation Processes and Their Contribution to Fluvial Suspended Sediment Yields in the Upper Yangtze River Basin and Volga River Basin

This paper synthesized the principal land denudation processes and their role in determining riverine suspended sediment yields(SSY) in two typical geographical environments of the Upper Yangtze River Basin in China and the Volga River Basin in Eastern Europe. In the Upper Yangtze River Basin, natural factors including topography, climate,lithology and tectonic activity are responsible for the spatial variation in the magnitude of denudation rates.Human disturbances have contributed to the temporal changes of soil erosion and fluvial SSY during the past decades. On one hand, land use change caused by deforestation and land reclamation has played an important role in the acceleration of sediment production from the central hilly area and lower Jinsha catchment; On the other hand, diverse soil conservation practices(e.g., reforestation,terracing) have contributed to a reduction of soil erosion and sediment production since the late 1980 s.It was difficult to explicitly decouple the effect of mitigation measures in the Lower Jinsha River Basindue to the complexity associated with sediment redistribution within river channels(active channel migration and significant sedimentation). The whole basin can be subdivided into seven sub-regions according to the different proportional inputs of principal denudation processes to riverine SSY. In the Volga River Basin, anthropogenic sheet, rill and gully erosion are the predominant denudation processes in the southern region, while channel bank and bed erosion constitutes the main source of riverine suspended sediment flux in the northern part of the basin. Distribution of cultivated lands significantly determined the intensity of denudation processes.Local relief characteristics also considerably influence soil erosion rates and SSY in the southern Volga River Basin. Lithology, soil cover and climate conditions determined the spatial distribution of sheet, rill and gully erosion intensity, but they play a secondary role in SSY spatial variation.     

Tectonic Evolution and Geological Characteristics of Hydrocarbon Reservoirs in Marine Mesozoic–Paleozoic Strata in the South Yellow Sea Basin

The South Yellow Sea Basin is the main body of the lower Yangtze area in which marine Mesozoic–Paleozoic strata are widely distributed.The latest geophysical data were used to overcome the limitation of previous poor-quality deep data.Meanwhile,the geological characteristics of hydrocarbon reservoirs in the marine Mesozoic–Paleozoic strata in the South Yellow Sea Basin were analyzed by comparing the source rocks and the reservoir and utilizing drilling and outcrop data.It is believed that the South Yellow Sea Basin roughly underwent six evolutionary stages:plate spreading,plate convergence,stable platform development,foreland basin development,faulted basin development,and depression basin development.The South Yellow Sea Basin has characteristics of a composite platform-fault depression geological structure,with a half-graben geological structure and with a ‘sandwich structure' in the vertical direction.Four sets of hydrocarbon source rocks developed – the upper Permian Longtan–Dalong formation,the lower Permian Qixia formation,the lower Silurian Gaojiabian formation,and the lower Cambrian Hetang formation/Mufushan formation,giving the South Yellow Sea Basin relatively good hydrocarbon potential.The carbonate is the main reservoir rock type in the South Yellow Sea area,and there are four carbonate reservoir types:porous dolomitic,reef-bank,weathered crust,and fractured.There are reservoir-forming horizons similar to the typical hydrocarbon reservoirs in the Yangtze land area developed in the South Yellow Sea,and there are three sets of complete source-reservoir-cap rock assemblages developed in the marine strata,with very good hydrocarbon potential.     

基于汇水盆地的化探异常识别与评价: 以东昆仑乌拉斯太地区1∶5万水系沉积物地球化学测量为例

水系沉积物地球化学测量是卓有成效的找矿技术方法, 基于汇水盆地的水系沉积物地球化学异常提取有助于追溯异常源头、指明找矿方向。基于SCB法提出了汇水盆地法, 该方法以自然汇水盆地为预测单元, 将各样品点的地球化学属性特征赋予各自所在区域, 预测结果较为符合地形地貌特征, 且对于采样密度较高的1∶5万水系沉积物地球化学测量数据有较好的应用效果。以东昆仑乌拉斯太地区为研究区, 使用高精度DEM划分汇水盆地, 利用该方法对1∶5万水系沉积物Au、Ag、Pb因子得分进行了异常信息提取, 在提取过程中利用多种地貌参数(干流坡度、地形起伏比、汇水盆地面积)作为泥沙输移比进行残差校正计算, 并在此基础上, 利用C-A分形法分离了地球化学背景与异常。异常提取结果表明, 汇水盆地面积参数最适合用作乌拉斯太地区的泥沙输移比参与顺流衰减校正, 使用汇水盆地法可以有效识别和提取该地区地球化学异常信息。使用汇水盆地法提取的化探异常范围与矿床空间位置吻合度高, 可以为进一步找矿工作提供有利的信息。      

渤海湾周缘主要河流钾长石物源示踪指标研究

渤海湾盆地碎屑物质的物源示踪研究,对于渤海湾盆地的自身演化,周缘造山带隆升和剥蚀过程,以及中国东部陆架海的物质扩散研究均具有重要意义,受到国内外学者的广泛关注,同时也存在诸多争议。钾长石是地壳中最主要的造岩矿物之一,在河流沉积物中广泛出现,在进行物源示踪研究时具有代表性。基于此,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对渤海湾盆地主要注入河流的碎屑钾长石进行了原位地球化学特征分析,结果表明,黄河干流碎屑钾长石的常量元素Na₂O、Al₂O₃、SiO₂、K₂O的标准偏差与滹沱河、滦河、辽河和漳河4条河流存在差异。在钾长石常量元素Al₂O₃质量分数与Na₂O和K₂O质量分数二维散点图中,部分黄河样品的Al₂O₃值较之整体部分（其他4条河流和黄河样品）偏低;微量元素中Ba、Pb、Sr、Rb和Ca的质量分数占主体部分,尤其Ba、Pb、Sr、Rb的含量较高。在Ba和Sr以及Ba和Pb质量分数二维散点图中,黄河与其他4条河流明显不同。该研究结果表明,钾长石的Ba和Sr含量变化可以成为环渤海湾盆地沉积物中黄河物源示踪的特征指标。      

利用GRACE研究我国四大流域陆地水储量循环周期

利用改进的EEMD方法对我国四大流域GRACE水储量时序进行分解，得到不同频率的信号分量。结果表明，流域水储量变化信号具有多种周期特性，长江、黄河、淮河和珠江流域的水储量变化序列中分别存在3.05 a、2.37 a、2.37 a和2.13 a的水循环周期。