中国陆地土壤有机碳库的估算

土壤是陆地生态系统的核心之一,土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,在陆地碳循环研究中有着重要的作用,因而了解土壤碳循环是研究中国陆地生态系统碳循环的基础,确定土壤有机碳的储量、空间分布、对土壤碳循环的研究具有重要意义。根据中国和线次土壤普查得到的土壤各类型分布面积,采样数据、土壤有机质含量,运用ＧＩＳ技术,来估算土壤碳库。经过计算,中国陆地生态系统土壤有机碳总量为１００１．８×１０＾８ｔ,平均碳     

北京官厅水库流域农田地表径流生物可利用磷流失规律

在模拟降雨条件下(30-69mm/39min),对官厅水库流域玉米地和休闲地地表径流泥沙和生物可利用磷(BAP)流失进行了初步研究. 累积泥沙产量受雨强、坡度和作物覆盖影响,变幅为305.1-24933.4g/10m2;径流平均颗粒态生物可利用磷(BPP)、溶解态磷(SP)浓度都超出水体允许临界值0.02mg/L,表明流域农田地表径流对库区水体存在潜在污染危害;径流累积BAP流失达0.08-4.804g/10m2,估算的农田径流BAP流失达0.49kg/(hm2.a)以上. 79.7%以上的BAP是颗粒态的. 研究结果有助于采取措施减少农田径流向库区输入生物可利用磷、准确地评估流域农业管理实践对水库水质的影响.     

三孔六边形全球离散格网系统代数编码方法

建立三孔六边形全球离散格网系统代数表达模型,根据其数学性质设计编码方案.首先,引入"格元-格点-格边-格心"的概念,描述格网各种要素.其次,以格心作为格元等效研究对象,通过相邻层次几何递推关系,证明可采用复数平面上的混合定位计数系统严格描述不同层次的格心,揭示格元本质上是一种特殊形式的"复进制数".第三,通过间隔层次几何递推关系,证明在特定约束条件下,仍可采用混合定位计数系统唯一描述不同层次的格心,据此设计格元编码方案.第四,将编码方案扩展到正二十面体的20个三角面上,完整描述二十面体封闭表面的多分辨率离散格网.对比实验结果表明,本文提出的代数编码方案具有理论严密、利于高效编程实现的优点,单元编码跨面邻近搜索效率是同类方案的242.9倍.本文采用的复进制数是理想的格网形式化描述工具,提出的研究思路可用于创建具有普适性的全球离散格网系统理论框架.     

基于特征基元的空间数据计算模式及其地学应用

将地学计算的定义外延为空间数据计算,对空间数据计算的基本单元问题进行了初步的探讨,提出了基于特征基元的空间数据计算一般模式,并根据计算行为模式及计算侧重点的不同,将空间数据计算过程分为深度计算与主动计算,总结了“数据→特征→知识”的一般计算过程,并就此进行阐释。根据地理实体的形态和功能过程的不同来刻画形态和功能过程差异的空间数据,将地学空间数据划分为反映固态基质信息的陆地空间数据、反映液态基质信息的陆地水文空间数据、反映液态基质信息的海洋流体空间数据和反映气态基质信息的大气流体空间数据四类。基于陆地、水文、海洋和大气相关空间现象和空间过程分析,结合提出的深度计算与主动计算理论,对这四类空间数据的深度计算与主动计算过程进行了初步探讨。以基于特征的遥感信息提取和目标识别工作为例,对上述理论进行了说明和验证。最后对空间数据计算模式相关问题进行总结和展望。     

图像数据融合的地貌类型识别分类与制图

计算机遥感地貌制图是利用航空像片或者卫星影像进行识别制图;另是利用DEM数据融合计算提取。对此,本文介绍了一种对区域基本地貌形态类型进行计算机自动分类的方法。它通过识别标志在影像上对地貌分布区进行数字化,把TM影像中的地貌信息和从DEM中提取出来的地貌信息结合,以划分出详细的地貌类型:如河北省沽源县的台地、河谷平原、开阔平原、丘陵、低山和中山6大类。最后,通过一定的算法进行分类成图。     

地球科学知识图谱一站式共享服务系统

知识图谱作为当前最有效的知识组织和服务方式，已经成为人工智能的基石，在语义搜索、机器翻译、信息推荐等方面得到了广泛的应用。大数据时代下，地球科学（以下简称地学）分散、多源、异构数据的整合集成、挖掘分析及其知识的智能发现等迫切需要知识图谱的支撑。为了促进地学知识图谱的建设与应用，自2019年启动以来，“深时数字地球国际大科学计划”（Deep-time Digital Earth,简称DDE）就将知识图谱作为其重要的研究建设内容，经过3年多的建设，DDE已经建设形成了大量的地学知识图谱，亟需一站式共享这些知识图谱。文章首先介绍了DDE知识图谱内容体系，分析了DDE知识图谱内容组成及其特征；在此基础上，开展了地学知识图谱一站式共享服务系统的设计，包括系统功能体系和架构的设计；最后介绍了系统实现的技术路线及其关键技术。实践证明系统可有效实现DDE知识图谱的一站式共享服务，可为类似的知识共享服务系统提供参考。     

遥感信息计算研究进展

遥感应用的本质是从对地观测影像上提炼专题信息和获取领域知识, 并以之服务于各类分析与决策的过程。作为整个遥感应用服务技术链(遥感空间信息系统)的基底, 遥感信息计算是在高性能计算环境支持下进行数据高效能处理和信息智能化提取的计算过程。本文在地学计算理论基础上构建了遥感信息计算的理论方法体系, 将其分为“像素级”和“对象级”两个层次的计算过程并分别介绍了各自的研究进展, 并提出了“像素—基元—目标—格局”为一体的信息计算方法, 阐述了高性能计算环境支持下遥感信息计算平台的设计开发思路及目前研发进展, 总结了遥感信息计算的发展趋势和重点研究问题。     

基于遥感和GIS的现代黄河三角洲岸线变迁及发育演变研究

收集了1976～2000年现代黄河三角洲地区的Landsat影像,采用平均高潮线法解译出25 a来的海岸线,分析了现代黄河三角洲地区的岸线长度变化,迁移特征以及河口三角洲的时空发育规律.结果表明:现代黄河三角洲地区岸线变迁可以分为三部分:北部、中部和南部,其中中部是变化最剧烈的岸段.根据河道摆动规律和三角洲的延伸方向,现代黄河三角洲的发育可以分为四个阶段:填湾阶段(1976～1981年)、中部突出阶段(1981～1983年)、东南方向突出和鸟嘴状沙嘴形成阶段(1983～1996年)、河流改道和新沙嘴形成阶段(1996～2000年),四个阶段共淤积造陆378.2 km2,侵蚀49.3 km2,净增长328.9 km2.此研究结果对于认识现代黄河三角洲的时空发育演变具有一定的意义.     

基于无人机智能基站的空地协同低空无人机遥感网构建及应用

无人机可以灵活、高效地获取地表要素信息，近年来轻小型民用无人机广泛普及，无人机遥感与行业应用的结合不断深入。随着科技的进步，无人机载荷、通信、数据处理等技术取得了快速发展，同时，由于续航时间和覆盖范围有限，无人机在自然资源、生态环境、社会治理中的应用也面临着困难和挑战。本文针对低空无人机组网观测的关键问题，提出了智能无人机、无人机基站和运营系统组成的空地协同低空无人机遥感网系统，通过无人机智能基站实现无人机高频次观测，通过运营系统实现多无人机自主协同作业，通过智能无人机实现智能化监测。研究成果在佛山市丹灶镇开展示范应用，构建了由8台无人机智能基站组成的低空无人机遥感网，通过5G网联无人机组网，打破传统无人机作业在巡查频率、覆盖范围、响应时间的限制，为当地水务、环保、公安、应急、城管、国土等部门提供高频次、全天时、快速响应的无人机智能巡查服务。本文提出了一种空地协同的低空无人机遥感网系统，并成功应用于国土、交通、生态环境等领域，打造了无人机遥感网驱动的智慧城镇模式，未来将与地理空间智能、物联网等技术深度融合，构建立体化无人机遥感网和智能运营平台，并在全国开展低空无人机遥感网的示范应用。     

基于GIS 的南海中尺度涡旋典型过程的特征分析

以具有复杂时空演变过程的海洋中尺度涡旋为研究对象,以定量表达和组织涡旋典型过程案例为前提,基于Global NLOM(Naval Research Laboratory Layered Ocean Model)所得的SSH(Sea Surface Height)、SST(Sea Surface Temperature)和表层海流场,对海洋中尺度涡旋进行综合辨认和动态跟踪。以南海为例,通过提取涡旋典型过程中的典型状态,建立中尺度涡旋典型案例库。然后以库中所有过程案例为对象对涡旋进行GIS(Geographic Information System)时空特征分析。所得结果为:(1)南海中尺度涡旋整体上呈东北-西南向分布,涡旋水平移动速度为3~16 cm/s,平均速度为8.4 cm/s。(2)大部分涡旋向西移动。春夏季涡旋主要向西北方向移动,秋冬季涡旋主要向西南方向移动。(3)南海东北部涡旋主要集中在9~10月以及次年的1~2月发生,涡旋先向西北方向移动,后又转向西南方向移动,大部分中尺度涡旋不能西移太远。南海中部气旋涡主要发生在冬、春两季。一部分涡旋沿陆坡向西南运动,其中一些反气旋涡沿南海海盆向西运动。南海东南部在研究期内只有反气旋涡出现,向西或西北偏西运动,这里的涡旋比较弱,但移动距离较长,也有较长的生命周期。南海西南部夏季出现的涡旋多于冬季,且夏季的绝大部分涡旋以偶极子结构出现,该区域涡旋移动的距离较小。该研究引入GIS技术,基于大量时空数据对具有复杂时空特征的中尺度涡旋的信息进行组织、存储,以期通过对涡旋生消过程的时空分析来揭示其演变规律,为进一步研究海洋涡旋的空间推理预测奠定了坚实的基础。