高分五号热红外传感器多通道SST反演

2018-05高分五号（GF-5）卫星发射升空，其上搭载的全谱段成像仪在热红外8—13 μm谱段范围内具有4个温度反演通道（B09,B10,B11,B12），空间分辨率设计优于40 m，在国内民用传感器领域实现了由单通道向多通道、中空间分辨率向高空间分辨率的跨越式突破，使得GF-5卫星热红外数据在地表热环境遥感领域具有极其重要应用价值。本研究基于GF-5的4个热红外通道的通道响应函数，利用全球742条TIGR（Thermodynamic Initial Guess Retrieval）探空廓线数据，进行不同观测角度、水汽含量和海表发射率条件下的MODTRAN4.0（Moderate resolution atmospheric Transmittance and Radiance code4.0)辐射传输过程模拟，基于模拟结果分别对两通道、三通道和四通道劈窗算法海表温度SST（ Sea Surface Temperature）反演系数进行修订，并分析观测角度、水汽含量和海表发射率对不同通道组合的精度影响，并通过GF-5卫星实际反演的SST结果进行验证。GF-5全谱段成像仪SST反演两通道劈窗算法组合共有6种，即B09-B10、B09-B11、B09-B12、B10-B11、B10-B12、B11-B12；三通道劈窗算法组合共有4种，即B09-B10-B11、B09-B10-B12、B09-B11-B12、B10-B11-B12；四通道劈窗算法组合1种，即B09-B10-B11-B12。通过对不同通道组合形式研究发现，水汽含量对SST反演精度有较大的影响，且温度反演的精度随着水汽含量的增加而降低；其次是观测角度，SST反演精度随着观测天顶角的增大而降低；最后是发射率的影响，两通道、三通道和四通道劈窗算法SST反演精度随着发射率的变化总体在0.1 K以内变化。最后以大亚湾核电站周围海域为验证区，用GF-5热红外遥感影像进行SST的反演并做误差分析，结果表明B09-B10通道SST反演实际误差为0.57 K，反演精度较高，实际误差与理论模拟误差相差0.24 K，差异的来源主要包括辐射定标和传感器噪声等要素影响，其他通道形式反演精度有待于传感器响应稳定后进一步验证。     

旅游演艺业对旅游产业成长的响应过程与影响机制——以张家界“魅力湘西”为例

界定旅游演艺响应强度的概念,构建旅游演艺响应系数模型,探讨旅游演艺响应强度的影响机制。以"魅力湘西"为例,阐述其对张家界旅游产业成长响应的总体及阶段性演变特征,利用Eviews6.0从静态与动态两方面分析其影响机制,结果发现:1)旅游演艺响应强度整体呈上升趋势,从阶段性演变特征看,响应强度呈先下降后上升又下降的走势。2)从单一因素分析,经济发展水平、旅游资源丰度、资源集聚性与整合性、旅游投资强度、市场需求与经济利益驱动是旅游演艺响应强度的关键因素,均与旅游演艺响应强度呈正相关,其相关系数分别为0.754、0.808、0.798、0.662、0.721。3)从多因素综合分析,经济发展水平、旅游资源丰度、资源集聚性与整合性、市场需求与经济利益驱动与旅游演艺响应强度呈正相关,而旅游投资强度与旅游演艺响应强度呈负相关,其影响程度依次为:旅游资源丰度旅游投资强度经济发展水平资源集聚性与整合性市场需求与经济利益驱动。     

青海五龙沟金矿多属性地球化学异常研究

五龙沟金矿位于东昆仑山中段北侧,是柴达木盆地周边贵金属矿产重要勘查区之一。该矿床分布严格受断裂构造控制,具有造山型金矿的典型特征。深入研究成矿系统中地球化学异常及其形成机制,对指导该区深部和外围找矿具有重要的借鉴意义。本文以多维异常体系理论为指导,通过系统总结元素富集贫化规律,揭示成矿系统中存在的多属性异常,利用Grant方程计算元素迁移量,进而探讨元素迁移方向,即各属性异常形成机制,建立多属性异常结构模式。结果表明:试验区内与金成矿有关的斜长花岗岩和凝灰质板岩中Na2O、Ba、Sr等带出作用明显,形成显著的负异常。负异常范围涵盖了成矿元素及其伴生元素Au、As、Sb等由带入作用形成的正异常,丰富了成矿指示信息。此外,另一个重要发现是矿化剂元素S及其含量变化与金矿成矿密切相关,并由此进一步阐明了初始矿源对该区金矿成矿的控制作用。本项研究成果是从元素层面对造山型金矿成矿系统中元素活动特性的全新认识,为深入探讨此类矿床的成矿机制和找矿方法提供了思路和案例。     

基于SDOG-ESSG的地球系统元胞自动机框架及其应用试验

元胞自动机结构简单且具备模拟复杂系统的能力,已被广泛应用于大气、流体力学、地球物理等领域。然而,现有元胞自动机以欧氏空间为约束进行地球系统过程模拟,忽略了地球重力等天然约束,导致计算过程中元胞状态的传递方向与真实运动的趋势方向不相符,一定程度上扭曲了最终的模拟结果。本文提出了地球系统元胞自动机这一概念,并从元胞表达及构建、邻居模型等方面设计了基于SDOG-ESSG格网的地球系统元胞自动机框架。由于演化规则取决于不同的应用,因此本文进一步以地壳的热传递为例,通过对热力学方程离散化设计了相应的演化规则。最后,借助公开的数据源开展了地壳热传递元胞自动机模拟的初步试验,并与一定区域下的数值模拟结果展开了比对。试验表明,与数值模拟方法相比,本文方法的模拟结果相对误差控制在27%以内,具备一定程度的可行性,可作为地球系统过程模拟的一种新思路。     

城区内涝淹没模拟算法

针对城区内涝淹没范围和水深模拟问题,该文提出了一种基于约束Delaunay不规则三角网与三棱柱的城区内涝淹没模拟算法。该算法以沿地面三角形的顶点垂直向上引垂线形成的三棱柱为计算单元,通过"等体积"的方法,建立时间序列切片下的淹没水深和积水量的关系,据此实现淹没范围和水深模拟。以北京师范大学(简称"北师大")主校区为例,对单汇水区的水面高程上升模拟结果与实际观测值进行对比,基本吻合;并与传统栅格DEM的淹没效果进行了对比,表明该算法正确有效。     

深埋隧洞开挖数值模拟分析的纵向模型范围研究EI北大核心CSCD

模型范围是影响数值分析计算精度与效率的重要因素,针对深埋隧洞开挖数值模拟分析问题,采用有限差分软件FLAC^(3D)和复合失稳准则,对计算模型的纵向范围取值问题展开研究。首先分析了深埋隧洞开挖过程中围岩纵向变形以及未开挖岩塞对围岩变形的约束作用,然后研究了近端边界和远端边界对监测断面位置处围岩变形的影响,最后采用最小二乘法对多组计算结果进行了位移误差分析,并给出了纵向模型范围的取值建议。研究结果表明,当监测断面距掌子面大于10倍洞径时,未开挖岩塞的约束作用基本消失;远端边界以及近端边界与监测断面的最大位移误差值之间均基本满足幂函数关系,且远端边界对监测点位移误差的影响要大于近端边界;深埋隧洞开挖数值模拟中,纵向模型范围取7.5倍洞径即可满足一般数值分析的精度要求。     

江南造山带新元古代中期(830～750Ma)岩浆活动及对构造演化的制约

连接扬子地块和华夏地块的江南造山带是华南前寒武纪最重要的构造单元,其形成和演化长期以来备受关注。在江南造山带的范围内广泛发育了新元古代岩浆岩,它们是探讨江南造山带构造演化的重要对象,但其成因和形成的构造背景却备受争论。本文系统收集和分析了江南造山带830~820 Ma花岗岩、800~780 Ma酸性岩和800~750 Ma基性岩的地球化学数据。研究表明,不同时间段的岩石成因类型存在系统差异,830~820 Ma的花岗岩主要为S型花岗岩,800~780 Ma的酸性岩主要为A型酸性岩,而800~750 Ma的基性岩以拉斑系列和碱性系列为主,并在构造判别图中显示了板内玄武岩(WPB)和洋中脊玄武岩(MORB)的特征。综合同位素年代学、岩石地球化学和沉积学等学科领域的研究成果我们认为:扬子北缘和西缘应先于东南缘在1000~900 Ma期间发生碰撞,而此时的东南缘仍为活动大陆边缘;直到~830 Ma,扬子地块与华夏地块沿江南造山带发生拼贴,但只是陆-弧-(微)陆之间的"软碰撞",而无山脉隆升和高级变质作用,各个块体之间处于"联而不合"的状态,大洋岩石圈拆沉之后的软流圈上涌和由拆沉所引起的拉张作用导致了上覆岩石圈和陆壳发生部分熔融,产生了江南造山带830~820 Ma的S型花岗岩;随着全球Rodinia超大陆的裂解,~820 Ma,华南裂谷盆地开启,并在随后的裂解过程中发育了大量与伸展有关的800~780 Ma A型酸性岩和基性岩脉/墙,而其明显高于同时代MORB源区的地幔潜能温度显示,导致Rodina超大陆裂解的地幔柱可能对该时期岩浆岩的地幔源区有一定影响;随着拉张作用的不断加强,出现了760~750 Ma碱性系列和具MORB特征的基性岩,此时的软流圈地幔既提供热量又有物质供应。     

基于多光谱遥感的扎龙湿地湖泡水深反演研究

以扎龙湿地龙泡子为研究对象,利用58个实测水深数据和季相最接近的Quick Bird数据,建立湖泊水深的反演模型。探索性地建立了单波段和多波段组合的线性(多元)回归模型、指数模型、二次多项式模型、微分模型和对数模型等;通过对比模型的决定系数R2,比较模型精度;线性模型、对数模型、指数模型和幂指数模型的R2小于0.5,而二次多项式模型和多元线性回归模型的R2大于0.5,精度相对较高;筛选出拟合度较高的模型,用20个实测验证样本,采用相对误差和均方根误差进行模型精度评价;最后,利用精度较高的模型,进行龙泡子水深反演计算。水深反演结果表明,用选出的模型反演得到的龙泡子水深基本一致,为170~200 cm,即使有稀疏的水草覆盖,依然可以表现出水深渐变的趋势。以蓝、绿、红和近红外波段多光谱遥感反射率为自变量,建立的线性湖泡水深反演模型y=123.990-3.332B1+183.859B2-237.133B3-37.143B4(y为水深;B1、B2、B3和B4分别为蓝、绿、红和近红外波段的水体反射率),能较好地反演扎龙湿地湖泡的水深。     

锚杆杆体–砂浆界面力学特性的剪切速率效应研究

中等应变率下锚固系统的力学响应是地震作用下支护结构安全性分析与评价的关键问题,特别是锚固界面通常为锚固系统中的薄弱环节,其在动态荷载下的力学特性至关重要。开展不同剪切速率条件下锚杆杆体–砂浆界面的直剪试验,详细分析不同法向应力下剪切速率对峰值剪应力、抗剪强度参数以及法向变形性能的影响。试验结果表明,在中等应变率条件下,随剪切速率增大,锚杆杆体–砂浆界面峰值剪应力总体表现为先迅速增加后基本保持不变的趋势;黏聚力和剪胀量均呈现出先增加后减小的变化趋势。试验成果可为中等应变率下锚固系统动力响应分析提供基础数据。     

基于强波阻抗反射界面的静校正方法及应用

柴达木盆地环英雄岭地区浅部存在一个强波阻抗界面,以该波阻抗界面作为模型反演标志层,计算高、低频静校正分量,充分利用了浅层强波阻抗界面的深度信息、折射信息、反射信息,兼顾了低、高频静校正的计算;同时,可通过提高该波阻抗界面的成像品质来判断静校正精度。该方法在环英雄岭地区的应用大幅度提高了地震剖面信噪比和复杂构造成像精度,从而表明基于强波阻抗反射界面的静校正技术是解决英雄岭极低信噪比区复杂静校正问题的有效方法。