应用高光谱遥感数据估算土壤表层水分的研究

土壤水分是土壤的重要组成部分，它在陆地表层和大气之间的物质和能量交换方面扮演着重要角色，寻求快速而准确的方法估算土壤水分具有重要意义。通常，从可见光一近红外对土壤表层水分的估计多是建立在土壤水分与反射率的关系之上的。而在土壤水分含量不高时，土壤水分的增加使土壤光谱反射率在整个波长范围内降低，尤其在760nm，970nm，1190nm，1450nm，1940nm和2950nm等水分吸收波段，而在土壤水分含量较高时，土壤水分的增加会使土壤光谱反射率在某些光谱波段升高。而土壤水分的估计往往是基于土壤水分与土壤水分吸收波段的吸收强度之间的线性关系上，虽然这些经验的方法对于估算某些土壤的表层水分含量是有效的，但这些关系应用于其它条件(如不同种类土壤、土壤湿度变化范围很大的情况)时却面临很多困难，这与土壤的光谱反射率是由土壤的组成成分(土壤水分、有机质、氧化铁和粘土矿物等)的含量和它们在土壤中的分布密切相关。微分技术处理“连续”的光谱是遥感中常用的数学方法，微分技术能部分消除低频光谱成分的影响。现在微分光谱已广泛地应用于研究植被的生物物理参数、矿物和有机质等。然而利用微分光谱对土壤水分反演的研究却鲜见报道。本文通过对实验室中多种不同类型的土壤进行光谱与土壤表层水分含量进行观测，探讨了通过土壤反射率与微分光谱对土壤表层水分的反演方法。4种类型的土壤光谱数据(反射率(R)，反射率倒数的对数(log(1／R))，反射率的一阶微分光谱(dR／dλ)，反射率倒数的对数的一阶微分光谱(d(log(1／R))／dλ))与土壤表层水分之间的关系在本文中得到分析，R与log(1／R)对于不同土壤类型与土壤表层水分都很敏感，说明通过R与log(1／R)反演土壤表层水分受土壤类型的影响很大，而dR／dλ，d(log(1／R))／dλ)对土壤类型却不敏感，对土壤表层水分较为敏感，说明dR／dλ和d(log(1／R))／dλ)对于反演不同类型土壤具有很大的潜力，微分光谱与土壤水分在某些波段具有显著的相关性。通过随机对9种土壤(各具有4个土壤水分)的数据建立反演土壤水分的模型，并其他9种土壤(各具有4个土壤水分)的数据进行验证模型，结果表明，dR／dλ和d(log(1／R))／dλ)能够显著提高R与log(1／R)对于不同土壤类型土壤表层水分的反演精度，由于吸收过程是非线性的，在四种类型的土壤光谱数据中，总体来说，d(log(1／R))／dλ)具有最好的能力预测不同类型土壤的表层水分含量。     

培养现代公民必备的地理素养初探

“培养现代公民必备的地理素养”是高中地理新课程的基本理念之一，是实施地理课程标准的核心任务。本将通过具体的实例，从教师的视角和可操作的视角，来解读这一新课程理念，力求把这一理念变得具体、生动，并探讨在教学实践中，如何实施培养策略。     

无人机机载LiDAR在沿海滩涂大比例尺地形测绘中的应用

以南京市以下长江12.5 m深水航道建设工程中的白茆沙整治建筑物工程的年度监测为例，介绍了利用无人机航摄和机载LiDAR技术进行大比例尺高精度的滩涂地理信息数据采集的关键技术。研究案例表明，采用无人机搭载数码相机和LiDAR联合进行数据采集，在小区域、通行困难地区的高分辨率影像和地面高程数据快速获取方面具有明显优势，为沿海滩涂开发中的工程用图测绘工作提供了一种新的有效快捷的技术手段。     

煤中惰质组在泥炭沼泽古环境研究中的应用

惰质组是煤中一种常见的显微组分。它不仅能用来鉴别成煤前植物的木炭化程度,而且还是泥炭沼泽古环境恢复的有效途径。近年来,欧洲学者利用惰质组成功推算了地史时期三叠纪—侏罗纪之交(T—J)的古火灾温度及类型,并重建了古植被类型及泥炭沼泽古生态环境变化。与其它方法相比,利用煤中惰质组含量及其反射率进行古环境恢复的工作对于植物种类繁多、沉积岩层中夹杂的煤层或煤炭、尤其对于古气候环境波动较大的地质转折时期最为理想。因此,利用惰质组的部分参数对我国含煤沉积盆地的古生态恢复以及成煤环境的研究有积极的借鉴意义。     

南京雷达数据的一致性分析和订正

运用几何匹配法处理了南京雷达和热带测雨卫星(Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM)上搭载的测雨雷达(Precipitation Radar,PR)的反射率因子探测资料,统计分析了2008—2013年共245个时次的匹配数据。 以TRMM PR工作多年持续稳定特征为参照,揭示了南京雷达6 a的探测资料情况。结果表明,南京雷达和TRMM PR探测降水具有较强的一致性,6 a时间里南京雷达存在一定的运行不稳定情况,南京雷达0℃层以下数据存在“3段特征”:时段Ⅰ2008年1月—2010年3月,时段Ⅱ2010年3月—2013年5月,时段Ⅲ2013年5—10月。3个时段之间整体回波强度有差异,时段Ⅱ整体回波强度比时段Ⅰ、Ⅲ偏小2—3 dB;而3个时段内的回波整体保持相对的稳定,南京雷达与TRMM PR的回波强度差值随回波强度的变化呈线性关系;在中低回波值时TRMM PR比南京雷达大,在中高回波值时南京雷达比TRMM PR大。基于两种雷达回波强度值的拟合关系,对南京雷达的反射率因子进行分段线性订正,有效地改善了南京雷达的一致性:3个时段回波强度的整体差异减小到0.75 dB以内;在245个匹配时次和105894个匹配点上南京雷达和TRMM PR的反射率因子的相关系数增大,南京雷达-TRMM PR值的标准差减小。     

雨滴谱仪与风廓线雷达反射率对比试验

针对风廓线雷达估算的反射率数据需要进行验证。开展雨滴谱仪与风廓线雷达反射率对比试验,通过两种不同探测设备观测数据的对比,以验证风廓线反射率数据的可靠性和可用性。结果表明:确定了以风廓线低模360~1440 m采样体积内的反射率与3 min雨滴谱反射率数据对比方法能最大程度的减少时空差异;在雨滴谱仪反射率小于40 dBz时,对应的风廓线雷达反射率数据是可靠和可用的;同时由于风廓线雷达有限的动态范围造成反射率低估的现象,使得风廓线雷达反射率在大气垂直结构以及微物理特性等方面应用受到一定的局限性。     

从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

Android平台下地形图编号查询转换系统的设计实现

首先对国家基本比例尺地形图编号的查询与转换的方法进行了研究与探讨,然后利用JAVA语言编程实现了根据经纬度查询不同比例尺地形图的新、旧编号、根据地形图新、旧编号查询地形图图幅范围、地形图新、旧图幅编号的相互转换等功能,最后利用Eclipse软件生成*.apk文件,将其安装在Android手机中,生成地形图编号查询与转换系统,为相关工作提供了便利条件,大大提高了工作效率。     

体素模型的战场环境建模研究

针对基于面模型的战场环境建模难以展现战场环境要素的内部属性和规律等的不足,该文提出了利用体素模型实现战场环境建模的基本方法。该方法能够记录战场环境各要素的不同属性,反映其内部属性和规律,准确地模拟战场地理环境的变换过程,可实现战场环境各要素的统一建模。文章利用体素模型实现了对战场环境的认知与抽象,对战场环境体素数据模型进行了分类。最后以战场地形环境要素为例,利用战场环境基本体元实现了对战场地形环境的体素建模。     

柳江盆地亮甲山组岩石地层组成及一维数字描述

岩石地层数字化与可视化是数字地层研究的基础, 是地层学从传统离散式描述中解脱出来探索简明的、科学的描述模式的开始.以基本岩石地层单元为“地层细胞”, 探索了一个简单的沉积单元是如何经历侵蚀、改造、埋藏、成岩, 最终形成多种复杂成层岩系的地质过程, 并以自主研发的一维岩石地层数字描述系统为平台实现了对亮甲山组岩石地层的一维数字描述.经调查证实, 虚拟运算的结论符合野外地质调查所观察到的现象.亮甲山组岩石地层的数字描述揭示, 尽管不同地区亮甲山组地层记录表象差异显著, 但它们都源自于相同的基本岩石地层单元, 为定义亮甲山组岩石地层单位提供了一种新的理论、程序与技术方法, 同时为定量描述古盆地系统的运动幅度、速率等细节提供了理论基础与技术方法, 既节省了野外及室内研究的重复工作量, 还可实现对岩石地层蕴藏信息的深度挖掘.