区域矿山地质灾害监测技术研究与应用

矿产资源的大规模开采,在满足国家经济建设需要的同时,也会引发地质灾害,破坏矿区的生态环境并威胁人民群众的生命财产安全。对地质灾害隐患的动态监测预警,是矿山地质环境的重要研究课题。本文着重讨论了差分干涉测量技术(Differential InterferometricSynthetic Aperture Radar-DInSAR)和微震监测技术在矿山地质灾害中的应用,前者利用多时相卫星雷达影像,通过相位相减并去除地形、大气等误差,获得大范围高精度的地表形变信息,后者通过实地布设监测系统观测分析生产活动中产生的微小地震事件,并根据震动波在介质中的传播确定破裂的具体位置。地表形变和地下应力监测数据相结合,能够实现对矿区进行实时、全面地一体化监测。     

近20年(2002—2020年)渤黄海真光层深度的时空变化遥感分析EI北大核心CSCD

真光层深度Zeu(Euphotic Zone Depth)是指光合有效辐照度衰减为水体表面处1%时所对应的深度。它是描述水质特性的重要参数,对浮游植物光合作用,全球碳循环以及海洋环境变化的研究具有重要意义。本文基于多年在渤黄海现场实测数据,建立了针对MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)传感器的Zeu遥感估算模型,该模型表现出良好的估算精度。在此基础上,利用2002年—2020年MODIS长时序卫星遥感数据,研究揭示了渤黄海Zeu的时空变化规律,结果显示,渤黄海Zeu具有近岸低、外海高的特点,并且明显表现出夏深冬浅的季节变化特征;长江口北舌状低值区夏季时往东北方向伸展,而在秋初时转向东南;在2002—2020年间,渤海、北黄海以及苏北浅滩的Zeu单调变化,而南黄海、济州岛南及长江口北的Zeu呈现波动式的变化趋势。此外,本文结合多源卫星遥感数据资料分析了Zeu时空变化的驱动因素,结果显示,在渤海、南黄海、北黄海及苏北浅滩,Zeu的时空变异受多种驱动因素的综合影响,其中海表面温度和光合有效辐射对Zeu的变化呈正向驱动,而风速和总悬浮颗粒物浓度呈负向驱动;此外,长江径流量对长江口北Zeu的变化也起着负向驱动作用,两者之间呈现强负相关关系(相关系数R=-0.55)。     

基于奇异值分解技术的近海水体硅藻浓度反演模型研究

浮游植物是水体生态系统中的重要初级生产者,其中硅藻贡献海洋初级生产力约40%,因此估算硅藻浓度对了解海洋生物地球化学过程和生态系统演变至关重要。本文基于2016年6月黄渤海和2018年7月黄渤海航次实测色素浓度数据集,利用CHEMTAX软件,获取硅藻浓度信息;之后,结合实测遥感反射率数据,利用奇异值分解方法,构建硅藻浓度反演模型。检验结果表明：模型的决定系数为0.80(p<0.001),平均绝对百分比误差和中值误差分别为58.62%和39.12%,模型适用度较高;经过卫星验证,该模型适用于GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)传感器。将模型应用于2020年6月份GOCI月平均数据,其硅藻浓度空间分布趋势与前人研究一致。本研究成果可为近海水体硅藻生物量的遥感估算研究提供技术方法支撑。     

基于深度神经网络的海表盐度反演

海表盐度（Sea Surface Salinity,SSS）是研究海洋对全球气候影响的重要参量,欧洲航天局（European Space Agency,ESA）设计研发的SMOS（Soil Moisture and Ocean Salinity）是专用于探测海水盐度的卫星之一。受射频干扰（Radio Frequency Interference, RFI）等因素的影响,SMOS卫星盐度产品的精度难以达到预期效果。为了提高SMOS卫星海表盐度产品精度,本文提出一种基于深度神经网络的海表盐度反演算法。以太平洋中部海域（150°E～180°,5°～30°N）为研究区域,利用Argo浮标实测盐度数据为参考真值,将SMOS卫星L1C、L2级产品与Argo盐度数据进行时空匹配。并根据海洋遥感和辐射传输理论,选取亮温（Brightness Temperature,TB）、海表温度（Sea Surface Temperature,SST）、降雨率（Rain Rate,RR）、波高（Significant Wave Height,SWH）、纬向风速（Zonal Wind Speed,ZWS）、经向风速（Meridional Wind Speed,MWS）和蒸发量（Evaporation,Eva）七个影响盐度的重要参数,利用K折交叉验证法,构建了深度神经网络（Deep Neural Network, DNN）模型,对SMOS卫星L2级数据进行反演。实验结果表明,利用本文算法计算得到的海表盐度数据平均绝对误差为0.159,均方根误差为0.195,均明显优于SMOS盐度产品精度,本文提出的算法能够提供更精准的海表盐度产品。     

关中-天水经济区土地利用变化模拟预测及景观格局动态变化

利用2000年和2010年两期TM影像,应用遥感和GIS技术获取关中-天水经济区2000-2010年土地利用变化数据,对研究区土地利用时空状态进行分析,并借助CA-Markov模型对该地区土地利用变化趋势进行情景模拟,深入分析了10 a来和2020年研究区土地利用变化的数量和空间特征以及由此所引起的一系列生态环境效应,主要表现在：过去10 a来城镇建设用地面积增加迅速,耕地和草地面积则减少,城镇建设用地的扩展是通过占用大量城郊的农田来实现的,通过这10 a间的快速城市化进程看出,研究区的城市扩张和基本农田保护之间已经开始产生矛盾;研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的24.39%,也就是说全区约1/4的土地在这10 a间都发生了变化,从而反映出人类活动之强烈;未来10 a耕地和草地面积将持续下降,耕地面积的减少速度变快,城镇建设用地面积仍然迅速增加,且主要有耕地和草地转化而来,未来10 a研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的11.43%。景观指数的分析结果表明了研究区内的景观趋向破碎化、复杂化和均匀化发展,景观的稳定性和抗干扰性减小。     

层间滑移隔震结构地震作用有限元分析

将二硫化钼作为摩擦材料设计出一种带限位器的滑移隔震支座。根据多层框架结构变形的特点,给出适用于滑移框架隔震结构的计算模型,推导出层间滑移隔震结构的运动方程。运用SAP2000有限元软件建立一层间滑移框架隔震结构的有限元模型,对比分析El Centro地震波下摩擦系数和隔震层位置不同时隔震结构的地震反应。结果表明,上部结构的动力反应随摩擦系数的增加而不断增大,滑移隔震结构的减震效果逐渐减弱,但隔震层的滑移量却在不断减小;摩擦系数的选取应综合考虑减震效果和隔震层滑移量两个因素。随着隔震层的增高,结构的加速度反应和层间位移反应整体上呈增大趋势,隔震效果不断减弱,且隔震层的加速度值下部层比上部层要大得多,一层隔震和三层隔震时的变形主要集中于隔震层,而五层隔震时结构层间位移并未出现突变,说明隔震层设置在较高位置处对结构体系的影响较小。     

基于遥感数据和多因子评价的中国地区建设光伏电站的适宜性分析

中国属于太阳能资源丰富的国家之一,光伏装机量位居世界第一,未来其装机量仍会不断增加。本文拟利用遥感技术获取区域太阳能资源的时空分布,采用多因子评价模型对中国地区大型光伏电站区域适宜性进行评估,以期为光伏电站的选址提供科学依据。结合太阳总辐射、日照时数的稳定程度、离路网的距离、离城镇的距离和坡向5个因子,通过设定海拔以及土地覆盖类型对应的限制区域,利用MuSyQ辐射产品、DEM、道路网数据、VIIRS夜间灯光数据、土地覆盖产品得到因子图层,使用层次分析法确定各因子在模型中的权重,借助GIS进行叠加分析并分为“低适宜”、“较适宜”、“适宜”、“非常适宜”和“限制区”5类,得到光伏电站建设的空间适宜性分布。研究结果表明,西北地区的适宜区占全国的53.0%,“非常适宜”区占全国的47.3%,其累计光伏电站装机量占全国的45.6%。建设光伏电站的“适宜”和“非常适宜”区面积的大小与装机量的多少没有明显的线性关系。“非常适宜”区作为光伏电站的最佳建设场所,光伏发电潜力大于2016年全国发电量的5倍。同时,国家政策制定的装机规模指标以及光电补贴政策对光伏电站的选址也起了一定的指向作用。     

海洋沉积有机物质的降解及其模式

作为长期碳汇,海洋沉积物中埋藏的大量有机碳对全球碳循环和气候变化有重要影响。有机碳从海洋输出到沉积物中后,在沉积物中还要经历有氧降解和无氧降解。有机物降解是一个十分复杂的过程,影响这一过程的因素有很多,包括有机物本身的分子结构和组成种类;氧化还原状态;有机物所附着的基质;温度、压力、盐度等物理环境因素以及生物因素。研究沉积有机碳的含量及埋藏量变化首先需要校正降解对沉积有机碳含量的影响。降解模式是定量估算降解对沉积有机碳的影响的一个主要手段。在前人的研究基础上,讨论了影响沉积有机碳降解的因素,对降解模式的研究进展和应用进行了综述,提出了未来降解模式的发展中存在的问题。     

南黄海表层沉积物中正构烷烃的组成特征、分布及其对沉积有机质来源的指示意义

黄海是1个重要的碳汇,其沉积物有机质来源复杂多样,而且在碳循环中的作用不同。边缘海有机质来源的定量估算是碳循环研究中的1个重要内容。正构烷烃是1种常用的指示有机质来源的生物标志物。本文对南黄海63个表层沉积物中正构烷烃的分布及其组成特征进行分析,并与其它生物标志物指标进行对比。结果显示,南黄海区域表层沉积物中正构烷烃多呈现双峰群分布,前峰群短链烷烃无明显奇偶碳数优势,主要来自海洋浮游藻类和细菌;后峰群长链烷烃具有奇碳数优势,主要来自于陆地高等植物,其中草本植物和木本植物来源所占比例相近。短链和长链正构烷烃在黄海中部都有高值分布,主要受中部细颗粒沉积物的吸附作用及较低的沉积速率影响。陆源海源烷烃含量比(∑T/∑M)和陆源海源优势烷烃含量比(TAR)对沉积有机质来源的指示是一致的,北部和近苏北沿岸处有高比值分布,指示有较高的陆源输入;低比值区分布于中南部,指示陆源输入较少。∑T/∑M(以及TAR)与生物标志物指标(∑T/1.5∑B)的分布趋势相似,只是北部高值区相对明显程度有所差别,可能与北部细菌作用较强、水深较大导致短链正构烷烃降解程度较大有关。     

光合有效辐射遥感产品质量控制与评价

定量遥感产品的质量控制和质量评价是产品生产过程的重要环节,生成的产品质量信息对用户具有重要的参考价值。对于算法较为复杂,涉及诸多输入数据和计算环节的遥感数据产品,质量控制和质量评价是一个难点。本文以一个极轨卫星与静止卫星结合的光合有效辐射(PAR)产品算法为例,分析了定量遥感产品质量控制和质量评价的方法。在确定总体技术框架的基础上,详细描述了数据输入及产品输出质量控制标识体系的建立、质量控制方法实施以及产品质量评价具体方案。光合有效辐射估算需要多源遥感数据和较多空间数据,导致最终产品不确定性的来源较多。本研究通过算法解析、产品的不确定性分析以及建立质量标识体系等方法来确定质量控制方案,从而可以利用质量控制标识追溯到输入数据和每一个中间处理过程的质量或者误差,并最终生成产品的总体质量等级。最后简要介绍了利用地面实测数据和产品质量标识对产品进行质量评价的方法。