内蒙古河套灌区作物种植结构变化及其驱动因素

农业种植结构是区域农业生产的重要部分,是决定区域水、土资源分配的核心。以2000—2018年MODIS NDVI多时相遥感数据为基础,结合不同物候期玉米、小麦、向日葵和番瓜的野外光谱测定和种植区GPS标定,构建了基于阈值分割的作物识别方法,分析了河套灌区主要农作物种植结构变化及驱动因素。结果表明：玉米等4类作物种植面积变化趋势存在差异,其中玉米种植面积71.1×10³—199.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;小麦49.3×10³—249.2×10³ hm²,呈波动下降趋势（P<0.001）;向日葵140.2×10³—337.4×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）;番瓜6.4×10³—68.3×10³ hm²,呈波动上升趋势（P<0.001）。研究时段内向日葵发生转换的面积最大,向日葵种植用地向玉米、小麦和番瓜转移面积为107.9×10³ hm²。作物种植面积变化驱动因素是引黄水量、地下水埋深、气温、人口活动、社会经济发展（GDP）和城市建设因素共同作用的结果。     

建成环境对居民通勤方式选择的影响——以武汉市城中村为例

城中村作为带着农民特色和阶级混杂重塑的空间,为弱势劳动群体融入城市化体系、实现反资本而不反市场的城镇化进程提供了保障。探讨建成环境对居民通勤方式选择的影响机制,开展城中村建成环境改造,对于解决弱势群体通勤和就业困难意义重大。论文基于武汉市2018年LBS(Location Based Services)数据,以公共交通通勤方式选择作为二元分类因变量,采用梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)分析建成环境与城中村居民通勤方式选择的非线性关系与阈值效应,结果显示：普遍长距离通勤的城中村居民对公共交通系统依赖性强,建成环境的非线性影响和阈值效应明显,弥补了传统线性模型在可解释性上的不足;其中公交站可达性预测贡献度最大(19.89%),阈值分别在300 m和1000 m左右,在城中村改造时应尽量满足直线距离300 m公交站点可达,保证1000 m内存在公交线路,其余变量也有相似的可解释性。研究得到的建成环境影响的优先层次和最有效的空间属性范围将为提升城中村居民就业和通勤公平,实现区域包容、协调的城镇化提供参考。     

一种高分辨率可见光遥感影像中车辆目标检测方法

在高分辨率遥感影像中检测车辆目标是影像识别和检测的重要研究方向,能够为宏观交通状态判别提供支撑.本文设计了一种快速有效的基于高分卫星影像的车辆目标检测方法.该方法首先将与遥感影像对应区域的已有矢量面状道路对影像进行掩膜处理,仅留下影像中道路部分,再采用Otsu双阈值法分割道路中的暗色车目标和亮色车目标,最后利用车辆目标的形态特征对其进行检索,以获得车辆目标的检索结果.试验表明,本文方法具有较好的检测效果.     

一种快速收敛的抗噪POCS地震数据重构方法（英文）

地震数据重构是地震数据处理的重要步骤之一,重构算法的精度、效率与抗噪性是地震数据重构技术的核心研究内容。研究针对傅里叶域凸集投影(POCS)算法,在定义的最优阈值评价标准基础上,提出了反比例阈值模型,该模型具有在大系数区间比指数模型更快下降速率、而在小系数区间比指数模型更慢下降速率,从而在保证弱反射信号重构精度的同时有效提高POCS地震数据重构算法计算效率。为提高反比例阈值对不同地震数据特点的适应性,在地震数据谱能量分布差异性特征分析基础上,研究提出了在反比例阈值模型分母上增加适应地震数据谱能量特征的因变参数,通过调节该因变参数获得适应不同地震数据特点的最佳阈值曲线,进一步提高算法的计算精度与计算效率。为了实现重构过程中随机噪音的自适应衰减,提高重构后地震数据信噪比,研究提出了数据驱动的加权回加系数计算策略,利用每次迭代对应数据驱动阈值占阈值区间的百分比获得加权回加系数。研究将新方法应用于模拟三维数据和实际三维地震数据,分析结果表明反比例阈值相对传统阈值在提高数据重构计算效率和精度方面具有明显的优越性,新提出的加权回加系数计算策略能有效提高重构数据的信噪比。     

2000-2013年西藏纳木错湖冰变化及其影响因素

湖冰物候事件是气候变化的敏感指示器。本文以西藏纳木错湖为研究对象,基于MODIS多光谱反射率产品数据监测了2000-2013年纳木错湖冰冻融日期,并结合多个气象站点的气象数据和实测湖面温度、湖面辐射亮温分析验证了湖冰变化的原因。纳木错湖冰变化较好地响应了区域气候变暖：开始冻结日期延迟和完全消融日期提前使湖冰存在期显著缩短(2.8 d/a)、湖冰冻结期增长、湖冰消融期缩短,其中消融期变化最为明显,平均每年缩短3.1 d。湖冰冻融日期的变化表明：2000年后纳木错湖冰冻结困难,消融加速,稳定性减弱。纳木错湖冰变化主要受湖面温度、湖面辐射亮温和气温变化的影响,它们可以作为气象因子来解释区域气候变化。     

基于河流健康及国际法的跨境水分配关键指标及阈值

基于前期研究中获得的8个河流健康主要评价指标、3个主要跨境水分配指标的结果以及指标之间的相关性,确定了河流健康和跨境水分配的关键指标：多年平均水量、最大取用水量和最小维持水量。跟踪查询《国际淡水条约数据库》内1864-2002年应用3个关键指标的38个国际条约及其所涉及28条国际河流的主要水文信息,通过对条约中水分配指标的标准化计算和分析,得到各指标阈值及其区域性特征：① 最小维持水量指标得到普遍应用,其次是多年平均水量指标,而最大取用水量指标应用率明显低于前两个指标。② 应用多年平均水量指标,在界河上基本确定了平均分配方案,阈值为50%;“内河”属性支流的阈值为100%;跨境河流上产生了较多的差额分配方案和较多的上游国用水多于下游国的方案。③ 最小维持水量指标,其应用有从发达地区向发展中地区扩展、从保证用水向维持生态用水发展的特点;当该指标在跨境和界河的河流尺度上用于保证供水时,该指标阈值平均分别为41.7%和50%,且流域国家实力对其影响极为明显,而在跨境河流河段尺度上阈值平均为36.1%;用于维持河道生态水量时,阈值平均为14.7%,并有逐步增长的趋势。     

基于FI-W算法对瞬变电磁法探测煤矿采空区数据的降噪

利用瞬变电磁法在煤矿采空区实际探测中,接收到衰减的二次感应电动势,其中中晚期的信号受噪声的干扰较大,信噪比低,不能有效真实地反映采空区的情况.本文通过对快速独立分量分析(FastICA)和小波阈值算法的改进,提出了FIW算法步骤,进而对TEM中晚期信号降噪计算,整个FI-W运算过程利用MATLAB程序.FI-W计算后的数据与其它降噪算法处理后的数据对比,分析得出FI-W算法提高了信噪比,处理后的曲线更接近于理想的衰减曲线;将测线上每个测点中晚期信号选取一部分数据用FI-W算法处理后,用GRAPHER软件形成多测道曲线,根据异常点确定采空区的位置,并钻孔验证,证实:通过多测道曲线确定的异常点位置与实际钻孔确定的采空区位置一致.经过FI-W算法降噪计算后的TEM中晚期数据能真实地反映采空区的位置.     

高速铁路车-桥耦合体系地震响应分析及报警阈值研究

高铁是国民经济大动脉的重要组成部分,运输业的生力军。"十二五"规划中将铁路运输安全放在十分重要的位置,并明确提出"大规模发展具有运能大、安全舒适、全天候运输、环境友好和可持续性等优势的高速铁路"的重要目标。由于我国地震频发,地震灾害对我国的高铁网络构成了严重的威胁,而目前我国高速铁路线路中桥梁所占的比例已经超过了50%,地震发生时列车运行在桥上的概率增大,因此,考虑车-桥耦合作用的高铁列车地震安全性评价和地震报警阈值研究有待于进一步加以推进。我国高铁地震报警和紧急处置系统的研究和示范工程建设才刚刚起步,目前系统尚未得到真实地震的检验,经验积累较少,所采用的一些技术参数,如报警阈值等的合理性有待于进一步研究论证,需要解决的一些关键问题有:(1)合理的车-桥耦合模型的构建;(2)车-桥耦合体系地震响应的分析;(3)基于中国高速铁路轨道谱的高铁列车地震安全性评价;(4)确定合理的高铁列车地震报警阈值。本文主要针对以上几个关键问题开展研究工作,主要研究内容和成果如下:(1)模型研究。基于现有基础调研资料确定列车模型和桥梁模型具体参数以及车-桥耦合接触关系。通过弹簧和阻尼器建立桥梁与轨道、轨道与列车之间的连接,建立了高铁列车-高架桥耦合有限元模型,通过车-桥耦合动力特性分析验证模型的合理性。轮轨接触力基于空间动态轮轨关系求解:基于非线性赫兹接触理论计算轮轨法向力,基于Kalker线性理论计算轮轨蠕滑力,再通过Hedrick-Elkinss理论对计算结果进行非线性修正。(2)车-桥耦合地震响应分析。选取典型地震动加速度时程作为外部激励,对车-桥耦合体系地震响应进行分析研究,得到车-桥耦合体系桥面加速度响应放大系数,研究地震频谱特性对桥面地震响应的影响规律。同时建立不考虑高铁列车的等跨单桥模型,对其进行地震响应分析,与车-桥耦合模型计算结果进行对比分析。结果表明,车-桥耦合模型与单桥模型动力特性和地震响应存在一定的差异,在高铁桥梁地震响应分析中,考虑车-桥耦合是必要的。(3)高铁列车地震响应分析。以计算得到的车-桥耦合体系桥面加速度时程作为输入,同时分别采用中、德轨道不平顺样本作为内部激励,基于车-轨耦合动力分析理论,对高铁列车地震反应进行计算分析,得到列车的动力响应值,包括列车的脱轨系数、轮重减载率、横向轮轨力等,并对比规范中该三项指标限值,对高铁列车地震安全性进行评价。结果表明,基于中国轨道谱计算得到的地震作用下列车安全性三项指标值与按照德国谱计算得到的结果差异较大,采用德国谱计算得到列车安全性评价三项指标值均大于中国谱,较中国谱偏于保守。(4)高铁列车地震报警阈值研究。选取不同频谱特性的典型地震动记录,通过调整地震动峰值进行大量计算分析,基于高铁列车安全性三项指标求解得到不同车速下允许的地震动强度限值曲线,对全部地震动记录对应的限值曲线进行包络取值,得到最小包络限值曲线,对其进行适当简化,最终给出不同车速下高速铁路列车地震紧急处置系统的报警阈值建议值和简化公式。研究结果表明,考虑高速铁路轨道谱,采用德国谱比中国谱得到的地震报警阈阈值小。由于德国谱目前在国内应用较为广泛和成熟,有必要进一步验证中国高速铁路轨道谱的合理性与可行性,并应用于实际工程。     

六盘山山地植被物候地带性分异及其对气候变化的响应

山地系统作为植被脆弱带及气候转换与变化的敏感区,能直观反映植被对全球环境变化的响应及适应过程.该文基于1982-2015年GIMMS NDVI 3g时间序列数据集,利用TIMESAT 3.3动态阈值法提取六盘山山地植被物候参数,结合气温、降水及光照数据集,利用最小二乘法趋势检验、偏相关分析等方法,研究六盘山山地植被物候分异规律及其对气候变化的响应.结果表明:1)六盘山山地植被生长季始期推迟幅度为11.1 d·km-1,生长季末期提前,导致生长季长度缩短幅度为22.6 d·km-1.2)生长季长度和生长季始期空间格局相似,由西北高海拔地区向东南低海拔地区呈山地垂直地带性规律;生长季中期以36°N为界,呈纬度地带性规律,生长季末期以106°30′E为界,经度地带性变化规律显著.3)气候因子在植被不同生长阶段的主导作用不同,气温对六盘山物候变化影响最显著;3月气温升高促使夏季物候提前,9月降水增加促使秋季物候推迟;6月气温升高与9月降水增加导致耕地生长季中期显著推迟,灌木、林地生长季中期显著提前;生长季始期对3月日间最高气温的负敏感性最强,生长季末期对9月夜间最低气温的正敏感性最强,该结论与植被生长生理特征一致.     

典型岩溶山坡土壤剖面水分对降雨响应过程研究

为揭示岩溶石山山坡降雨入渗补给机制,选取典型岩溶石山山坡土壤剖面为研究对象,于2015年7-10月期间对不同深度土壤水分进行高分辨率连续监测,研究典型场雨条件下土壤剖面水分对降雨的响应过程,分析土壤剖面水分的动态变化规律及其可能影响因素。研究结果表明:土壤剖面水分对降雨的响应受前期土壤含水量、降雨量、降雨强度的影响,还与土壤所处的地形地貌有关;表层土壤水分对首次次降雨响应的滞后时间与前期土壤含水量有关,响应时间在0.5~4.75 h之间,旱季响应时间比雨季长;降雨阈值是引起土壤水分降雨响应的重要条件,旱季6 mm降雨量是土壤水分响应的降雨阈值。当降雨量补充土壤水分亏缺后,土壤剖面水分对降雨响应迅速,响应时间最小为0.25 h,不同深度土壤水分对降雨的响应时间一致,说明下层土壤水分可能受到优先流或侧向径流补给影响。土壤含水量的变化幅度随土层深度的增加而减小,不同深度土壤水分变化主要受土壤-大气界面、土壤-植被、土壤-基岩界面控制下的气候条件、植被蒸散发和介质渗透性差异影响。