地理信息科学发展与技术应用

本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所在地理信息科学研究与技术应用方面的历史过程,从早期的测量和制图的研究,到开创中国地理信息学科,建立资源与环境信息系统国家重点实验室的历史,是中国特色原创地理信息理论发展的历史,是中国具备自主研发世界级地理信息软件的历史,是地理信息为国家重大战略提供坚实科技支撑的历史。本文主要从地图学、地学遥感、地理信息科学、地学数据共享、重大技术突破和国家战略支撑等方面进行概述,最后从地学知识图谱、地理大数据分析、遥感人工智能、地理系统模拟和知识服务角度展望地理科学发展的新科学范式。     

澜沧江流域居民点空间分布格局及影响因素研究

居民点空间分布是区域自然、社会、经济以及历史发展的综合反映,影响着区域经济发展的规模、方向以及发展的可能性。区域自然环境是居民点形成和发展的基础,社会经济因素也对居民点的分布产生重要影响。基于澜沧江流域数字高程模型(DEM)提取坡度、坡向和地形起伏度,结合1∶5万地名数据库的居民点及国家1∶25万基础地理信息数据库的河流、道路信息,研究了澜沧江流域居民点的空间分布格局,并对澜沧江流域居民点分布的影响因素进行定量了分析。研究结果显示,海拔、坡度、坡向、地形起伏度对居民点的分布有显著影响,居民点倾向于分布在海拔较低、坡度和起伏度较小、东南坡向的地区,各级居民点沿河流、道路分布明显。另外,较高级别的居民点更趋向于分布在自然条件较好的区域。研究结果可为澜沧江流域综合开发和生态环境保护提供科学依据。     

中国及邻近地区地壳结构

利用中国及邻近地区数字地震台网提供的三分量地震波形记录，应用转换函数及快速模拟退火算法对中国及邻区61个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演. 结合已发表的人工地震测深资料获得了该地区地壳厚度分布，为进一步揭示中国大陆的动力学演化过程、建立大陆动力学理论提供了可靠的地球物理证据. 结果表明中国及邻区地壳厚度分布的特点为从东到西逐渐增厚，可分为：地壳厚度缓变地区，如蒙古高原,华北，华中，华南，青藏高原内部；地壳厚度递变带，如沿大兴安岭—太行山—秦岭—大巴山—云贵高原一带；地壳厚度陡变带，主要为青藏高原边缘地区. 除青藏高原外，其他地壳厚度缓变区速度结构较简单，壳幔边界明显. 青藏高原及其南缘，台湾—菲律宾一带，台站下方速度结构复杂，反映了板块边界处构造活动、物质交换活跃，表明这些地区还未达到均衡.      

用转换函数研究那木错站地壳结构

青藏高原是研究地球动力学问题天然的试验场,也是研究全球变化的关键地区之一,中国科学院青藏高原研究所于2004年在西藏那木错建立了圈层相互作用综合观测研究站.为了解那木错站下方的地质构造,于2005年8月在本站布设了宽频带地震仪(记录器为Reftek130,摆为STS2),并于2006年5月取得首批数据.本文利用宽频带地震仪提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对那木错站下的地壳横波速度结构进行了反演.反演结果表明,那木错站Moho面深度在85公里左右,地壳结构复杂,尤其在中上地壳,明显呈高低速互层结构,反映了该地区构造活动、物质交换活跃,表明这些地区还未达到均衡;同时,为了便于研究该地区地壳结构,还对IRIS提供的临近地区的地震宽频带进行了处理,为研究那木错地区圈层结构提供地球物理依据.     

德日进与中国旧石器时代考古学的早期发展

德日进是中国旧石器时代考古学的开拓者与奠基人之一.他与桑志华发现并发掘了水洞沟和萨拉乌苏遗址,参与了关于中国史前考古的第一本专著<中国旧石器时代>的写作.他作为中国地质调查所新生代研究室的顾问参与和指导了周口店遗址的发掘和研究工作,对确认北京猿人石器的人工属性和用火遗迹起过重要的作用,与裴文中一道对周口店的石器工业进行了系统研究,奠定了中国旧石器时代考古学的基础,并与杨钟健等一起建立了周口店遗址的地层层序和地质时代框架.他对中国旧石器时代考古的第一代学人裴文中和贾兰坡有过多方面的指导和帮助,进而对中国旧石器时代考古学的后续发展产生了深远的影响.     

川滇地区横波Q值动态变化

Q值的动态变化能够反映地壳应力、裂隙、地下流体等的变化趋势,为进一步理解地震的孕育发生提供证据.文中尝试将选自中国地震年报、四川省地震台网观测报告及云南省地震台网观测报告的数据分成6个时间段,分别对每个时间段的数据进行成像,来获得Q值的动态变化图像.首先选择一个具有超过14000条射线数据的时间段,通过原始数据加噪音的方法和Bootstrap方法对M_L振幅成像的结果进行误差和可信度分析,然后在误差可接受的基础上,再对每个时间段的数据进行成像.研究结果发现:(1)原始数据的观测误差和忽略震源辐射花样对成像结果的影响比较小,40%的噪音所造成的结果误差最大不超过6%.(2)用Bootstrap方法获得的结果最大误差不超过平均Q值的8%,说明振幅层析成像方法在川滇地区的应用因采用大量数据所获得的结果是稳定可靠的,误差是比较小的.(3)分辨率测试发现,川滇地区在射线超过50条的区域,分辨率能够达到20'.(4)分别对每个时间段进行成像,从而获得Q值变化的动态图像.每个时段的区域平均Q值与中强地震的个数有明显的正相关关系,即地震个数越多,则区域平均Q值越大,这可能是区域整体应力变化的结果.通过分析地震的分布和Q值动态变化的关系还发现,大多数中强地震不是分布在Q值变化最大的区域,而是分布在Q增加和降低最大区域之间的过渡区域,这可能是由于差应力变化在过渡区最大,更容易触发地震造成的.     

四川雅安芦山地震灾区次生地质灾害评估及对策建议

2013年4月20日08点02分,四川雅安芦山县发生了7.0级强震。此次地震发生的区域地形条件复杂,地震烈度大,使得震区地质条件进一步恶化,在强降雨等叠加等条件下,次生地质灾害风险显著加剧。本文收集了震区地形、地质、构造断层分布、地震烈度分布、历史灾害、降雨以及卫星影像等资料,对震区的次生地质灾害的危险性从以下3个方面进行了评估:① 地震力触发下震区次生地质灾害空间分布;② 不同降雨触发下震区次生地质灾害空间分布及趋势分析;③ 地震与降雨共同作用下震区次生地质灾害空间分布。在此基础上圈定了震区次生地质灾害高危和需要重点监测防范区域,为灾害救援与重建过程中次生地质灾害的防范提出了对策建议。     

用转换函数方法研究喜马拉雅地区速度结构

利用流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录,应用转换函数及快速模拟退火算法对喜马拉雅山脉地区46个地震站下的地壳横波速度结构进行了反演,为进一步揭示青藏高原喜马拉雅山脉地区的动力学演化过程提供了可靠的地球物理证据.根据本文结果可清晰看到,喜马拉雅山脉地区作为当今地壳活动最活跃的地区,物质交换非常活跃,地下结构远远未达到平衡,地壳速度有很大差异,在板块边界处莫霍界面速度间断不是非常明显,自喜马拉雅南坡向高原腹地,地壳厚度大致从55 km增加到80 km;沿经度方向,莫霍面也有一定的起伏.通过研究得到另外一个证据是,在喜马拉雅的主中央逆冲断裂,由大陆碰撞产生的主要构造,其深度可能要大于80 km.     

资源环境研究中的几个科学问题

资源环境科学是当前的热点学科和基础学科。在介绍资源和环境概念的基础上,分析了资源环境科学的内涵和学科任务、学科特点及发展趋势,评述了资源环境科学研究的科学方法等有关问题。