Lidar-aided analysis of boreal forest backscatter at Ku band

This paper analyzes the backscatter of the microwave signal in a boreal forest environment based on a Ku -band airborne Frequency-Modulated Continuous Waveform (FMCW) profiling radar—Tomoradar. We selected a half-managed boreal forest in the southern part of Finland for a field test. By decomposing the waveform collected by the Tomoradar, the vertical canopy structure was achieved. Based on the amplitude of the waveform, the Backscattered Energy Ratio of Canopy-to-Total (BERCT) was calculated. Meanwhile, the canopy fraction was derived from the corresponding point cloud recorded by a Velodyne VLP-16 LiDAR mounted on the same platform. Lidar-derived canopy fraction was obtained by counting the number of the first/ the strongest returns versus the total amount of returns. Qualitative and quantitative analysis of radar-derived BERCT on lidar-derived canopy fraction and canopy height are investigated. A fitted model is derived to describe the Ku-band microwave backscatter in the boreal forest to numerically analyze the proportion contributed by four factors: lidar-derived canopy fraction, radar-derived canopy height, the radar-derived distance between trees and radar sensor and other factors, from co-polarization Tomoradar measurements. The Root Mean Squared Error (RMSE) of the proposed model was 0.0958, and the coefficient of determination R2 was 0.912. The fitted model reveals that the correlation coefficient between radar-derived BERCT and lidar-derived canopy fraction is 0.84, which illustrates that lidar surface reflection explains the majority of the profiling /waveform radar response. Thus, vertical canopy structure derived from lidar can be used for the benefit of radar analysis.     

300 BC-1900 AD无定河流域城镇时空格局演变

通过分析和整理从战国中晚期（约300 BC）至清末（约1900 AD）无定河流域历代县级及以上城址的位置、兴废年代数据,结合行政区划沿革、经济社会发展、政权更迭等资料,分析流域城镇格局的时空演变过程。研究表明：① 受气候周期性波动影响,无定河流域城镇的兴起与衰废具有明显的周期性特征,城镇几何中心的移动轨迹具有明显的“西北—东南”向潮汐性运动特征;② 城址存续年限普遍较短,具有明显的阶段性特征,流域内曾存在过4个阶段性中心城镇,中心城镇移动的方向和过程与城镇几何中心的潮汐性移动过程趋势一致;③ 流域城镇空间格局可分为3种类型,即秦汉与隋唐时期的沿河流谷地分布,宋、明两代的沿边境线与长城分布,以及元、清两代集中于流域下游分布。流域城镇未来的发展布局应重视气候变化对城镇分布的长期影响,关注区域环境的脆弱性,合理安排城镇体系发展规模与布局。     

京津冀协同发展重要地理国情监测研究与应用

文章阐述了开展京津冀协同发展重要地理国情监测的现实背景和意义,依托地理国情普查和常态化监测,结合京津冀一体化发展需求,提出了京津冀协同发展重要地理国情监测的总体思路、研究内容、关键技术和研究方法等,并开展了京津冀地区自然生态空间变化监测、高等级公路和铁路交通网络变化监测、重点大气颗粒物污染源空间分布监测等重要地理国情信息监测研究,成果已经在京津冀地区可持续发展评价、京津冀生态文明建设、空间规划管理等工作中得到了广泛应用。     

浙南近海虾类群落结构及其多样性分析

作者根据2015年11月(秋季)、2016年2月(冬季)、2016年5月(春季)和2016年8月(夏季)对浙南近海进行的渔业资源调查数据,用生物量作为虾类资源分布的数量指标,对该海域虾类的组成、数量分布以及季节变化进行分析。结果显示:该区域共鉴定出虾类30种,隶属于10科21属,以对虾科(Penaeidae)虾类最多,其次为管鞭虾科(Solenoceridae),长臂虾科(Palaemonida)位居第3位。按季节来看,秋季共鉴定虾类27种,各站位平均生物量为6.97 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾(Solenocera koelbeli)、中国毛虾(Acetes chinensis)和中华管鞭虾(Solenocera crassicornis)等3种;冬季鉴定出虾类25种,平均生物量为1.65 kg/km2,优势种为凹陷管鞭虾、扁足异对虾(Atypopenaeus stenodactylus)、日本鼓虾(Alpheus japonicus)、鲜明鼓虾(Alpheus digitalis)、中国毛虾、中华管鞭虾和周氏新对虾(Metapenaeus joyneri)等7种;春季20种,平均生物量为2.22 kg/km2,优势种为戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)、东海红虾(Metapenaeopsis dalei)和中华管鞭虾等3种;夏季16种,平均生物量为10.36 kg/km2,优势种有鹰爪虾(Trachysalambria curvirostris)和中华管鞭虾等2种。Margalef丰富度指数(D)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J′)秋季均低于冬季。秋冬季受到浙闽沿岸流影响,温度、盐度相对较低,夏季受到台湾暖流外侧影响,温度、盐度相对较高,且各季节间由于瓯江、椒江、飞云江、鳌江等陆源性冲淡水的影响,盐度、温度变化相对较大,使得该区域的物种不得不适应一个跨度较大的温盐范围,广温广盐性种类为主。     

烟台市地质灾害发育现状及影响因素分析

2016年山东省开展各市地质灾害排查工作,烟台市作为地质灾害较发育区,是该次排查重点工作区之一。该文以现状调查为基础,查明了烟台市共发育471处地质灾害隐患点,地质灾害规模以小型为主,主要类型为崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷和岩溶塌陷,其中崩塌隐患点占地质灾害总数的68%,数量最多,其次为泥石流和采空塌陷,各占总数的15%和14%,滑坡数量最少,仅占总数的1%,并介绍了各类地质灾害分布特征。在此基础上,对地质灾害的主要影响因素——地形地貌、岩土体类型、地质构造、降水和人类工程活动等进行了分析。最后提出了在进行工程建设活动的同时重视其引发的地质灾害问题,以减少和预防其带来的次生地质灾害。     

Explicit stress–strain equations for modeling frictional materials

In this paper, a comprehensive study on simulating the shearing behavior of frictional materials is performed. A set of two explicit equations, describing the relationship among the shear stress ratio and the distortional strain and the volumetric strain, are formulated independently. The equations contain three stress parameters and three strain parameters and another parameter representing the nonuniformity of stress and strain during softening. All the parameters have clear physical significance and can be determined experimentally. It is demonstrated that the proposed equations have the capacity of simulating the complicated shearing behavior of many types of frictional materials including geomaterials. The proposed equations are used to simulate the stress–strain behavior for 27 frictional materials with 98 tests. These materials include soft and stiff clays in both reconstituted and structured states, silicon sands and calcareous sands, silts, compacted fill materials, volcanic soils, decomposed granite soils, cemented soils (both artificially and naturally cemented), partially saturated soils, ballast, rocks, reinforced soils, tire chips, sugar, wheat, and rapeseed. It has been demonstrated that the proposed explicit constitutive equations have the capacity to capture accurately the shearing behavior of frictional materials both qualitatively and quantitatively. A study on model parameters has been performed.     

基于圆柱多段拟合的隧道中轴线提取方法研究

提出基于圆柱多段拟合的隧道中轴线提取方法。首先对隧道点云数据进行预处理，并将点云按隧道走向分成不同区段；然后对各区段依据轴线与表面点云法线垂直关系，提取精度较低的中轴线；最后对各区段利用圆柱多段拟合，提取精度较高的中轴线。实验表明，隧道中轴线的提取在一定的采样区间具有较高的稳定性，对直线和弯曲的圆形隧道有良好的适用性，算法可靠，精度较高。     

基于概率积分法的采动坡体稳定性预测与分析

地下采煤会引起地表沉降、变形,甚至引发山体、河堤滑坡等地质灾害。采动坡体的稳定性研究一直是采矿工程中实际关心的问题。该文首先介绍分析了概率积分法移动变形稳态、动态预测模型以及基于极限平衡理论的单滑面采动坡体稳定性预测模型,提出了使用概率积分法结合Knothe时间函数对采动坡体稳定性进行预测分析的方法,并使用C#及XML Schema语言编制了相关的计算程序。最后,结合一个工程实例对采动坡体稳定性和动态变化过程进行了预测与分析,通过实测数据验证了提出方法的可行性,得出了采动引起的坡体下沉是影响坡体稳定性的主要因素,并提出了在坡体拉伸阶段进行注浆加固的方法。     

载波/多普勒平滑伪距在Android手机中的定位实现

针对Android手机GNSS伪距定位精度较低的问题，利用手机端观测信息，通过载波相位/多普勒平滑伪距改善手机端伪距观测值的质量，从而达到提高定位精度的效果。首先给出了Android手机GNSS原始观测量的获取方法，然后推导了载波相位平滑伪距和多普勒平滑伪距算法模型，并设计合理有效的试验对算法的精度进行评定。试验结果表明：在手机端静态定位中载波相位和多普勒平滑算法均可提高原始伪距的定位精度，且多普勒平滑算法表现更优；在手机端动态定位中多普勒平滑算法可获得比原始伪距更优的定位精度，但是载波相位平滑算法较原始伪距更差；由于硬件的制约手机端周跳和信号失锁严重，占比超过50%，载波相位在手机端的可用性较低；多普勒平滑算法的最优平滑时间常数小于等于10 s，具有实时动态定位的巨大潜力。     

甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落优势物种生态位特征

了解物种利用资源和占据生态空间的能力，对维持完善和科学保育荒漠戈壁植物群落的多样性具有重要意义。在综合反映各生态因子作用的群落类型和海拔梯度组合而成的两条资源轴上，测度分析了甘肃酒泉荒漠戈壁灌木群落主要优势种的生态位特征。结果表明：(1)在群落类型和海拔梯度两条资源轴上，红砂（Reaumuria songarica）、泡泡刺（Nitraria sphaerocarpa）和合头草（Sympegma regelii）的重要值和生态位宽度均较大，说明这些物种适应能力强,能够较好地利用环境资源，分布范围大，作为荒漠戈壁灌木群落中的广域种具有重要的生态地位和作用。(2)荒漠戈壁优势物种间的生态位重叠值多数较小，在群落类型和海拔梯度资源轴上生态位重叠值小于0.5的分别占总种对的62.63%和77.89%。生态位宽度大的物种之间一般生态位重叠值较高，物种利用资源能力强且存在竞争关系；然而，生态位宽度较小的物种与其他物种之间的生态位重叠程度较低，不同物种在环境资源的需求上产生互补，可以和谐共存；生态位宽度小的物种之间生态位重叠值仍较高，物种分布呈斑块现象；因此，生态位重叠与生态位宽度之间无显著相关性。(3)荒漠戈壁优势物种间总体表现为不显著的正关联，表明该植被群落结构及其物种之间处于稳定共存的状态。