从“运动中的雪讨论会”看国际积雪研究

去年八月我们参加了在美国科罗拉多州科林斯堡举行的国际“运动中的雪科学讨论会”,使我们开阔了眼界,增长了知识,结交了朋友,较具体地了解了国际雪崩、风雪流和冰川研究的成就与特点。会上共选用78篇论文,分别论述了山坡积雪稳定性、雪崩     

雪崩与气象

山坡积雪在本身重力作用下,由于某些原因引起的崩坍,这种现象称为雪崩。在我国东北,尤其是西北和西南高寒山区,雪崩比较普遍,每年冬季,以至夏季都能发生。它不但能摧毁山区的森林和工程设施,还能埋没道路和牲畜,危及人民的生命财产的安全。因此,雪崩问题已引起有关方面的重视。 山坡积雪一经形成、直至消失,始终受到如下两     

渤海海峡跨海通道建设前后区际城市群物流网络结构的时空演变

随着网络社会不断崛起,城市空间内涵发生了明显改变,已经成为人文地理学研究的新的重要内容。通过改进重力模型,基于有向加权网络分析方法以及BRIM算法,探讨了渤海海峡跨海通道建设前后山东半岛城市群与辽中南城市群物流网络结构的演变过程,研究发现：①渤海通道建设主要影响城市低等级物流联系,对高等级网络的影响局部集中在辽中南南部和山东半岛东部且自身物流规模较大的城市之间,其中大连、沈阳以及青岛、烟台、潍坊、济南等少数重点城市之间垄断了大量的物流资源;② 通道建设促进了“双通道双向合成流”格局形成,在各自城市群内部,物流结构将出现陆、海方向上的分离性变化,大连、烟台作为通道门户城市的地位逐渐确立;③ 首位离心流、向心流格局在演变过程中均表现出渤海通道指向性,仅有沈阳⇄济南、沈阳⇄淄博、大连⇄青岛、鞍山⇄潍坊等少数城市之间保持了常态化互惠关系,但互惠程度并不对称,辽中南地区城市的物流输出规模普遍高于具有互惠关系的山东半岛城市,前者表现为典型的“双核-边缘”结构,后者具有多极网络化特征;④ 通道建设前后山东半岛城市群的物流城市类型保持稳定,辽中南地区的向心流主导型城市则不断向铁岭、抚顺、本溪等东北部城市蔓延;⑤ 大连在渤海通道建设后首次与烟台、青岛等山东半岛城市群东部城市实现了同一子群结构衔接,总体上优化了山东半岛与辽中南城市群的物流空间格局。     

基于路网数据和复杂图论的中国城市交通布局评价

城市化的快速发展推动了我国城市道路网的不断扩张和发展。城市道路网是一个动态、开放、自组织的空间复杂网络,构成了城市的结构框架,研究城市道路网的结构特征对路网规划和城市建设有着重要的应用价值。在国内城市道路网络结构特征的相关研究中,很少有学者基于道路走向的视角对整个城市路网结构进行研究,也缺少对全国主要城市路网的整体性评价。本文选取我国一、二线及新一线49个城市作为研究区和2020年2月的城市道路网作为实验数据,首先采用图论和玫瑰图的方法对49个城市的道路网方向特征进行可视化,定性分析城市路网的复杂结构,然后基于最值比R、道路首位度S、过阈值比T、走向顺序φ和路网密度δ等5个路网指标对49个城市的道路网进行聚类分析,从而探究我国城市路网的分布特征。结果表明,我国城市主要以南北和东西走向为城市道路的主导向,部分城市因地形的影响沿着有利于城市交通和居民生活的方向规划道路;基于路网指标的聚类得到了十字正交型、十字状向风车状扩散型、风车状向圆弧四角星扩散型和混合复杂型等4类城市道路网类型,这4类城市路网在方向分布特征上具有显著差异,突出表现在有序性和复杂性;从路网类型的空间分布来看,十字正交型和十字状向风车状扩散型路网大多分布在我国的内陆地区,而风车状向圆弧四角星扩散型和混合复杂型路网则大多分布在沿海地区。本文主要通过分析我国一、二线及新一线城市道路网的分布特征,探究了我国主要城市交通路网的布局现状,能够为城市新区道路规划和路网布局优化提供参考依据。     

CSD和CDD结合下的最优遥感特征指数集构建及其在湿地信息提取中的应用

依托中分辨率成像光谱仪完整的数据序列和丰富的光谱信息,遥感特征指数在湿地生态系统发展变化的状态、趋向和规律研究方面发挥着不可替代的优势。传统类间距离判别的遥感特征指数选取中常存在过分依赖数据统计特征、入选指数与目标地类间生态学意义不明确、分类模型普适性差等局限性。基于此,本研究以河北省白洋淀湿地自然保护区为例,提出类可分离性距离判别（Class Separation Discrimination,CSD）与类间距离判别（Class Distance Discrimination,CDD）相结合的方法构建最优遥感特征指数集,并采用QUEST算法和马氏距离判别法构建分类决策树模型用于白洋淀湿地信息的提取研究,尝试克服传统类间距离指数选取中的不足。结果表明：运用CSD和CDD相结合的方法所选取的遥感特征指数在研究区湿地信息提取过程中的总体分类精度达到了91.32%,Kappa系数0.88,较传统的分类与回归树（Classification and Regression Tree,CART）方法,分类精度提高了1.67%;其次选取的最优指数与待提取的湿地类型均具有明确的生态学意义,如挺水植物在立地干湿交替条件下的潴育化过程决定了氧化铁比率IO可成功的将混分的耕地和挺水植物进一步分离;进一步将基于研究区2017年OLI影像构建的CSD和CDD相结合方法与CART方法的模型分别应用于研究区2019年OLI影像进行分类,基于CSD和CDD相结合方法构建的模型分类总体精度和Kappa系数分别为：86.97%、0.83,基于CART方法构建的模型无法满足分类需求,研究结果较好地证明了基于CSD和CDD相结合方法构建的模型在年际之间具有良好的适用性和稳定性。总之,CSD和CDD相结合的方法在不降低湿地信息提取精度的基础上,有效避免了传统遥感特征指数选择方法的局限性,提高了分类模型的普适性,是遥感特征指数选择算法和决策树相结合在湿地信息提取方面的有益尝试。     

基于PLSR的典型沼泽湿地植物叶片性状与光谱模型构建——以三江国家级自然保护区为例

通过植物光学特性测量叶片性状是一种非破坏性的、长期的湿地动态监测方法。选择三江国家级自然保护区多种典型湿地植物为研究对象,探究植物性状与叶片光谱之间的联系。研究表明：叶片氮含量与光谱的模型构建效果最好,模型R²为0.61,均方根误差（RMSE）为2.3862;叶片含水量、叶片磷、可溶性糖、纤维素和木质素含量之和的模型一般,R²在0.38~0.55范围内,RMSE在0.0004~10.7019范围内;淀粉含量拟合效果较差, R²为0.29,RMSE为0.0106。光谱预测重要性的结果表明,可见光与近红外边缘范围内的光谱信息对于叶片含水量、叶片氮含量、叶片磷含量、单位叶面积质量、纤维素和木质素之和、可溶性糖和淀粉的预测具有最高的重要性。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

《三维地理信息系统》课程的组合教学方法

针对现有教学过程中,大部分教师仍然是以"满堂灌"、"填鸭式"的教学方式为主,背离了"以学生为中心"的课堂教学初衷,导致学生的学习热情和学习兴趣不高的问题,探索了将多种教学方法组合运用教学方式,并以《三维地理信息系统》课程为例进行了实践。     

年轻造山带洋板块地层*

重点分析和总结了由显生宙增生复合体和造山带混杂岩重建的年轻造山带洋板块地层--太平洋洋板块地层,也简要介绍了东古印度洋(东新特提斯洋)和古亚洲洋洋板块地层的重建情况。通过对阿拉斯加南部中生代增生地体、俄罗斯远东和中国东北侏罗纪-早白垩世增生复合体、日本二叠纪-侏罗纪-白垩纪等不同时期的增生复合体、菲律宾侏罗纪增生复合体和美国加州海岸山脉中侏罗世-古新世弗朗西斯卡杂岩体等不同单元的岩石学特征、古生物地层学、年代地层学、因逆冲导致的构造叠置和混杂失序特征及演化阶段的分析,重建了太平洋洋板块地层。其中加州海岸山脉中侏罗世-古新世弗朗西斯卡杂岩体的研究比较深入,对该区俯冲带上叠蛇绿岩(大峡谷群弧前盆地蛇绿岩)和弗朗西斯卡北部马林海岬杂岩体(原岩为洋中脊玄武岩)进行了有效区分,不仅还原了太平洋板块的俯冲碰撞过程,还厘清了与之伴生的弧前盆地裂陷和扩张过程。另外,板块俯冲的滞留和幕式增生在活动时间较短的板块俯冲体系中可能不容易识别。     

热-机碎岩孕镶金刚石钻头的设计及试验研究

为提高钻进效率,合理利用钻进过程中产生的热量,本文采用摩擦热能辅助机械能碎岩（简称：热-机碎岩）的方法,将氮化硅作为摩擦元件引入孕镶金刚石钻头中,以提高钻头工作层的钻进性能。本文通过对钻头水口、摩擦元件的尺寸计算,钻头胎体、结构的设计,制造了一种新型热-机碎岩孕镶金刚石钻头（简称：热-机碎岩钻头）,并与常规六水口钻头和三水口钻头开展了室内钻进试验对比。结果表明,与六水口钻头和三水口钻头相比,热-机碎岩钻头加入摩擦元件后能够因摩擦生热而使岩石产生弱化作用,钻头钻速提高,在相同钻井液流量下最高可比六水口钻头的机械钻速高33.3%。热-机碎岩钻头胎体的磨损程度比三水口钻头小,热-机碎岩钻头可用于强研磨性地层的钻进。