基于 SPOT-5影像的吴哥地区水体提取方法研究

对于一个较小研究区提取地物信息,需要更高的空间分辨率和适合的光谱信息。以柬埔寨吴哥窟西北部为研究对象,开展基于SPOT-5影像的水体信息提取方法研究。通过分析研究区内的地物光谱特征信息,发现各地物在绿色波段和短波红外波段虽然都有下降趋势,但是水体的变化程度最大。利用这个信息建立决策树的一种水体提取模型:Band3/Band41.73并且Band1Band4。通过与NDWI法、决策树模型提取精度进行对比,证明该模型提取精度有较大提高,可有效地消除水田对提取精度的影响。     

东江流域非点源污染模拟及时空分布研究

应用国外较成熟的半分布式水文模型HSPF,建立了东江流域径流与非点源污染模拟模型,在此基础上定量计算与分析了东江流域非点源污染的时空分布特征。结果表明:径流模拟的相对误差在10%以内,纳什效率系数大于0.8,泥沙以及非点源污染氨氮、总磷模拟的相对误差在15%以内,纳什效率系数大于0.6,所建立的基于HSPF的模型可以满足研究东江流域径流与非点源污染长期变化过程与时空分布特征的需要;丰水年是东江流域非点源污染物流失的关键年份,降雨对东江流域非点源污染过程影响很大,汛期是东江流域非点源污染防治的关键时期;东江流域氨氮、总磷非点源污染月负荷与月降雨量存在非线性相关,复合回归曲线可较好地拟合两者的时间变化;东江流域非点源污染的关键区域主要位于流域中下游源城区、博罗县、惠城区中耕地与建设用地集中的地块;各子流域非点源污染产生的氨氮、总磷浓度指标与耕地、园地、林地、建设用地面积比例存在显著的线性相关关系。     

塔宁巴尔海槽断裂特征与构造演化

塔宁巴尔海槽位于印度尼西亚班达弧的东南部,与帝汶海槽以及阿鲁海槽相连接。形成于澳大利亚大陆与班达弧的碰撞过程中,在弧—陆碰撞中,碰撞的轨迹、年龄和方式仍然存在争议,对于塔宁巴尔海槽是否为俯冲带也存在着争议。依据二维地震测线,运用生长指数与古落差法定量分析塔宁巴尔海槽断层,结合测井以及物源研究探讨塔宁巴尔海槽的断裂特征及其构造演化。研究结果表明,塔宁巴尔海槽在白垩世与早上新世断裂活动较为活跃,与构造活动发生的时间相一致,中生代的裂谷作用形成中生代的正断层,早上新世澳大利亚板块与班达弧发生碰撞,弧—陆碰撞导致塔宁巴尔群岛的隆升与塔宁巴尔海槽的沉降并引发了中生代断裂的再活化。海槽的变形持续至晚上新世,形成现今塔宁巴尔海槽形态。     

安达曼海东部台缘阶地中新世生物礁演化特征及其古环境响应

新近纪以来,在大陆边缘以及火山基底隆起等构造背景下,安达曼海域广泛分布生物礁碳酸盐。为了更好地了解安达曼海域的构造演化以及区域古环境特征,通过高分辨率地震剖面,将台地边缘地层划分为5个地震层序。在建立的地震层序格架下,探讨了区域中新世生物礁演化模式及发育控制因素。研究认为安达曼海域东部台缘阶地中新世生物礁生长发育以及空间展布形态主要受中新世时期构造作用所形成的地势形态和海平面升降等因素联合控制。安达曼海中新世经历了裂谷期至弧后走滑拉分期,且伴随着海平面的上升。南部实皆断裂造成的东高西低的地势形态为东部阶地生物礁碳酸盐发育提供了有利场所,次级断裂造成了生物礁东西分割的格局,而海平面的稳定上升使得生物礁稳定生长。     

沉积物中有机污染物生态风险分析方法研究

开展沉积物中有机污染物的潜在生态风险分析研究是进行风险管理和科学决策的先决条件.本文综述了生态风险分析的概念以及国内外沉积物中有机污染物的主要风险分析方法如风险商法、生态风险指数法、生物沉积物富集因子、沉积物质量标准和概率风险分析法,并评述了各种分析方法的适用条件,总结了各种方法的优缺点.提出了生态风险分析所存在的问题并展望了今后有机污染物生态风险分析的研究方向.     

中国境内天山上地幔小尺度对流与造山作用

根据横跨天山的流动地震台阵记录的走时数据, 利用地震层析成像技术获得了库车-奎屯剖面660 km深度内上地幔P波速度结构. 由P波速度模型导出了相应的上地幔二维密度模 型. 利用有限单元方法联合网格-粒子方法, 研究了中国境内天山由于密度差异分布引起的上地幔小尺度对流. 给出了对流的基本形态特征, 并分析了上地幔对流与造山作用的相互影响关系. 结果表明: (1) 北天山—准噶尔盆地下方的上地幔中存在一个逆时针对流环, 对流环尺度为500 km左右; (2) 南天山—塔里木盆地一侧的上地幔中存在一个顺时针对流环, 但相对较弱; (3) 上地幔对流速度值在很大程度上受黏滞系数变化的影响, 但天山上地幔顶部对流速度值不应小于20 mm/a; (4) 塔里木盆地向北的水平推挤作用是天山新生代隆升的决定性因素, 同时, 上地幔小尺度对流对天山现今构造变形格局也起着重要作用; (5) 塔里木板块向北的运动对上地幔对流场的影响很小.     

用镭-226示踪胶州湾的海底地下水排泄

海底地下水排泄（SGD）是全球水循环的一个组成部分,其输送的溶解物质不仅参与海洋的生物地球化学循环,而且影响近岸海域的生态环境。为了评估胶州湾海底地下水排泄状况,通过建立胶州湾内海水中²²⁶Ra的质量平衡模型来计算海底地下水排泄通量。胶州湾海水中²²⁶Ra的源主要有河流的输入、沉积物扩散输入和地下水的输入,海水系统在稳定状态下,这几种源应该与湾内海水和湾外海水的混合损失达到平衡。除了将地下水输入作为未知项外,对其他源和汇逐个进行量化,计算得知：2011年9-10月胶州湾的海底地下水排泄通量为7.85×10⁶ m³·d^-1;2012年4-5月胶州湾的海底地下水排泄通量为4.72×10⁶ m³·d^-1。在此基础上,对地下水输入胶州湾的营养盐进行了评价。     

土体拉伸破坏过程微细结构变化测试系统研发与应用

针对目前土体拉伸测试水平的不足,研发了一套土体拉伸破坏过程微细结构变化测试系统,主要由拉伸加载装置、图像采集装置、图像处理程序3部分组成。拉伸加载装置为测试系统提供均匀、稳定的外部荷载和观测面;图像采集装置可利用跟踪平台连续拍摄拉伸过程中不同应力状态下的微细观结构图像,并利用基于数字散斑相关法的相对位移场计算,通过预拉伸可确定断裂带演化区域,即观测区域;图像处理程序可对所拍摄图像进行增强、融合、拼接、分割处理,并对图像中孔隙与颗粒的量化特征参数进行提取。基于所研发的测试系统开展了黏性土拉伸破坏的微细观试验,研究结果表明：黏性土在整个拉伸破坏过程中,颗粒结构调整在先,孔隙演化在后,孔隙的形成与贯通将最终导致试样的拉伸破坏;孔隙度与孔隙分布分维随拉伸变形量的增加而增长,颗粒分布分维随拉伸变形量的增加而降低,但均表现有相似的阶段性,据此可将整个拉伸破坏过程划分为孔隙的萌生、发展、贯通3个阶段。     

基于机器学习的洋岛玄武岩主量元素预测稀土元素

地学共享数据库(如GEOROC、PetDB等)可为地球科学研究提供重要基础数据。然而,这些数据库均存在一个明显缺陷:样品的9种主量元素(SiO2、TiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、K2O、Na2O和P2O5)均有准确数据,但稀土元素(rare earth elements,REE)数据大量缺失。鉴于REE在地球化学领域的重要作用,我们尝试为数据库缺失的REE值提供一个补全方案,即利用机器学习中的随机森林方法实现由9种主量元素预测REE值。以洋岛玄武岩(ocean island basalt,OIB)为例,把从GEOROC库中搜集到的1 283组OIB数据按8∶2的比例分为两组,其中80%的数据作为训练数据集用于建模,20%的数据作为测试数据集验证模型。比较了随机森林和多元线性回归方法对相同数据进行建模和预测的效果差异,发现无论是回归建模还是预测,随机森林方法都优于多元线性回归,且随着输入参数与输出参数之间关系的复杂化,这种优势更加明显。随机森林对测试数据集的预测效果整体较好,只是随着REE原子序数的增大,预测效果逐渐减弱。这一方面可能是因为原子序数大的REE与主量元素的关系更弱;另一方面可能是由于原子序数大的REE与主量元素的关系更加复杂。其次,随机森林方法预测的REE配分曲线与实际配分曲线吻合度较高,且预测所得配分曲线的区分能力较强,能够反映实际配分曲线之间的相对差异,这一点对推断地球化学过程尤为重要。随机森林方法随着训练数据的增多,其建立的模型也将越稳定,预测结果也会更精确。因此,随着数据库的不断完善,对数据库中REE值的预测也将更为可信、可行。