基于“DEM-NDVI-土地覆盖分类”的天山博格达自然遗产地山地垂直带提取与变化分析

本文基于Landsat影像数据获取天山博格达自然遗产地土地覆盖分类,结合归一化植被指数（NDVI）和数字高程模型（DEM）构建“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图分析研究区植被受海拔和坡向的水热空间变化影响的分布特征,通过概率统计分析提取博格达遗产地山地垂直带,并结合研究区的气温、降水数据和NDVI变化特征分析垂直带变化的原因。研究结果表明：① 本文利用“DEM-NDVI-土地覆盖分类”散点图,揭示了研究区1989年和2016年的NDVI值和分类类别随着海拔上升的变化特征,其中NDVI值随着海拔上升呈现“倒U形”变化,而不同分类类别在一定的海拔区间内呈现出聚集效应,且不同分类类别有明显的高程界限。② 1989年和2016年博格达遗产地山地垂直带分带上限分别为：1278 m和1185 m（温带荒漠草原带）、1784 m和1759 m（山地草原带）、2706 m和2730 m（山地针叶林带）、3272 m和3293 m（高山草甸带）、3636 m和3690 m（高山垫状植被带）。③ 博格达遗产地1989年和2016年山地垂直带受区域气温升高和降雨增加的影响有较为明显的改变,其中温带荒漠草原带最为敏感,其上限变化最大,向下收缩93 m;山地针叶林带的分布范围则向两侧扩张49 m;山地草甸带带宽基本保持不变,但整体上移了约20 m;冰雪带则受到全球气候变暖的影响向上退缩54 m。     

面向稀疏散布数据集的时空Kriging优化

时空Kriging法通过将变异函数向时空域进行扩展得到时空变异函数,有效地利用时空邻近的采样点综合进行插值,由于时空稀疏散布数据集具有单一时刻下样本点数量少以及时空分布不规律的特点,难以满足使用时空Kriging插值法的基本条件,导致插值精度不高,据此本文提出了优化方法：通过多时段叠置拟合空间变异函数的方法,综合利用时空邻域内的采样点以解决单一时刻下空间邻域内数量不足情况;控制时间变异对空间变异函数拟合的误差影响;采用积合式模型构建时空变异函数进行插值。最后使用Argo海温数据进行插值实验,在相同条件下与时空Kriging法以及时空权重法的交叉验证结果对比得出,该方法在保证拟合所需采样点数量要求的同时,有效削减了一般时空Kriging法中时间变异对空间变异函数拟合结果的干扰,插值结果的绝对误差均值从0.5降低至0.2以内,稳定性进一步增强,改善了时空Kriging法在稀疏散布数据条件下精度上的不足。     

基于分布式控制力矩陀螺的水下航行器轨迹跟踪控制

基于控制力矩陀螺群(CMGs)的水下航行器具有低速或零速机动的能力。采用基于分布式CMGs的水下航行器方案,并研究其水平面的轨迹跟踪控制问题。通过全局微分同胚变换将非完全对称的动力学模型解耦成标准欠驱动控制模型,并根据简化的模型构建其轨迹跟踪的误差动力学模型,将轨迹跟踪控制问题转化为误差模型镇定问题。基于一种分流神经元模型和反步法设计了系统的轨迹跟踪控制律,该控制器不需要对任何虚拟控制输入进行求导计算,且能确保跟踪误差的最终一致有界性。仿真结果表明该控制器能够实现在不依赖动力学参数先验知识的情况下对光滑轨迹的有效跟踪。     

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。     

国产高分辨率遥感影像农村公路核查方法及其应用

传统的农村公路核查需要人工实地抽查或通过GNSS设备进行信息采集验核，存在成本高、效率低等问题。遥感影像具有成像范围广、时效性高、成本低、能客观反映现实情况等优点。相比于传统方法，将遥感影像引入农村公路核查，能客观、准确、高效地对农村公路相关信息进行核查。本文基于国产高分辨率遥感影像，结合农村公路遥感核查业务，采用遥感影像道路提取算法，设计并实现了一种农村公路核查方法。将本方法应用于某中部省份农村公路遥感核查业务，实际应用表明该方法能有效提高现有农村公路遥感核查的工作效率。     

乌兰布和沙漠典型植物群落土壤风蚀可蚀性研究

为探明植被恢复对乌兰布和沙漠土壤风蚀可蚀性的影响，以乌兰布和沙漠内不同沙地固 定阶段的 8 种典型植物群落及群落内表土作为研究对象，对土壤物理因子（可蚀性颗粒含量、土壤 含水量、有机质含量）、土壤结皮因子、植被因子 3 类土壤风蚀可蚀性因子指标进行监测，分析土壤 风蚀可蚀性因子在不同植物群落类型间、沙地固定阶段间的差异。结果表明：（1）在乌兰布和沙漠 典型植物群落中，沙蓬、沙生针茅、盐爪爪等草本植物群落的土壤风蚀可蚀性最强，白刺、梭梭、沙 冬青等灌木植物群落土壤风蚀可蚀性弱于草本植物群落，说明灌木林能显著降低土壤风蚀作用。 （2）随着沙地的不断固定，土壤结构不断发育，土壤可蚀性不断降低，土壤风蚀可蚀性强弱表现为 固定沙地<半固定沙地<流动沙地。（3）土壤可蚀性颗粒含量、土壤有机质含量、土壤含水量、土壤结 皮、植被因子与植被类型及沙地固定阶段具有显著相关关系。因此，在沙区生态建设工程中，为了 减少土壤风蚀量，不仅要考虑物种的选择，还要促进人工生态系统的演替和恢复，从而有效降低土 壤风蚀可蚀性。研究结果可为乌兰布和沙区植被生态系统服务功能的科学评价、防沙治沙工程的 建设与管理提供一定参考。     

环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量协调度

解决好新疆环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境质量之间的关系，对"一带一路"倡议顺利实施及新疆社会稳定具有十分重要的作用。基于2004-2017年环塔里木盆地绿洲城市发展与水环境变化状况，构建城市发展与水环境质量的综合评价模型及二者的协调度模型，以探讨环塔里木盆地绿洲城市发展、水环境质量变化及二者的协调关系。结果表明：2004-2017年，（1）环塔里木盆地绿洲城市发展综合指数呈现出逐年稳定上升的趋势，经济发展和城镇空间规模扩大是环塔里木盆地绿洲城市发展的主要形式；（2）环塔里木盆地绿洲城市的水环境质量综合指数呈现出逐年降低的趋势，水环境质量形势严峻；（3）环塔里木盆地绿洲城市发展-水环境质量系统的协调度呈现倒U型的稳定发展趋势，但总体上两者的协调度较低，城市发展和水环境质量之间的矛盾日益突出。     

日照市土壤地球化学元素分布规律及成因探讨

在日照市开展多目标区域地球化学调查，获取了表层土壤和深层土壤地球化学数据，通过对获得的地球化学参数进行统计分析，确定了日照市土壤地球化学基准值和背景值，认为日照市除部分元素或指标外，大部分元素或指标土壤地球化学基准值和背景值与全省土壤地球化学基准值和背景值接近。研究发现，日照市As，Cd，Cr，Cu，Hg，Ni，Pb，Zn等8种重金属元素背景值含量低于国家土壤环境质量标准的土壤一级标准限值，日照市土壤质量基本保持自然背景水平；而受工业化生产和城市化建设等后期人为活动影响，日照市表层土壤中Cd，C，Hg，N，P，S，Se，Corg等元素或指标出现明显富集，应引起重视。     

基于SPEI的渭河流域干旱时空变化特征分析

以标准化降水蒸散指数（SPEI）作为评估指标，基于渭河流域28个气象站点1961—2017年实测降水量和气温数据，采用Mann-Kendall（M-K）趋势检验、经验正交函数以及小波变换等方法分析渭河流域干旱时空变化特征，并研究渭河流域干旱与6种大尺度气候因子之间的相关关系，进一步探讨主要气候因子对流域干旱时空分布特征的潜在影响。研究表明：渭河流域在1961—2017年间整体呈现出变旱的趋势。通过经验正交函数分解，渭河流域干旱分布场主要有3种典型模态类型，分别为全局型、西北—东南反向分布型以及东—西反向分布型；同时，大尺度气候因子南方涛动指数SOI与流域干旱分布场具有更好的相关关系，对该区域内干旱变化有较强的影响。     

大西安地区土地利用类型时空演变分析

通过多种方法分析大西安地区土地利用类型演变特征、空间变化特征及其影响因素，旨在为大西安地区土地利用优化发展提供科学基础。在GIS和RS技术的支持下，对区域1996年、2006年、2016年3期LANDSAT TM（OLI）遥感影像进行解译，采用土地利用转移矩阵和土地利用变化模型对大西安1996 年以来土地利用类型和土地覆被时空动态变化进行量化分析，结果表明：（1） 大西安近20 a来建设用地面积不断增加，耕地、林业用地面积总体减少，草地小幅增加，水域略有萎缩，各地类间相互转换频繁。（2） 土地利用综合程度较高且不断加强，土地利用结构趋于均衡。（3） 空间变化上，土地利用变化区域差异显著，建设用地、耕地、林业用地重心转移的速度呈现出先快后慢的阶段性特征。（4） 综合相关文献，大西安地区土地利用变化的驱动因素主要为政策因素。论文从时空变化角度首次提出大西安地区的土地利用演变规律，该结果可为大西安地区发展过程中的土地优化提供科学基础。