High-frequency monitoring of hydrological and biogeochemical fluxes in forested catchments of southern Chile

The variability of rainfall-dependent streamflow at catchment scale modulates many ecosystem processes in wet temperate forests. Runoff in small mountain catchments is characterized by a quick response to rainfall pulses which affects biogeochemical fluxes to all downstream systems. In wet-temperate climates, water erosion is the most important natural factor driving downstream soil and nutrient losses from upland ecosystems. Most hydrochemical studies have focused on water flux measurements at hourly scales, along with weekly or monthly samples for water chemistry. Here, we assessed how water and element flows from broad-leaved, evergreen forested catchments in southwestern South America, are influenced by different successional stages, quantifying runoff, sediment transport and nutrient fluxes during hourly rainfall events of different intensities. Hydrograph comparisons among different successional stages indicated that forested catchments differed in their responses to high intensity rainfall, with greater runoff in areas covered by secondary forests (SF), compared to old-growth forest cover (OG) and dense scrub vegetation (CH). Further, throughfall water was greatly nutrient enriched for all forest types. Suspended sediment loads varied between successional stages. SF catchments exported 455 kg of sediments per ha, followed by OG with 91 kg/ha and CH with 14 kg/ha, corresponding to 11 rainfall events measured from December 2013 to April 2014. Total nitrogen (TN) and phosphorus (TP) concentrations in stream water also varied with rainfall intensity. In seven rainfall events sampled during the study period, CH catchments exported less nutrients (46 kg/ha TN and 7 kg/ha TP) than SF catchments (718 kg/ha TN and 107 kg/ha TP), while OG catchments exported intermediate sediment loads (201 kg/ha TN and 23 kg/ha TP). Further, we found significant effects of successional stage attributes (vegetation structure and soil physical properties) and catchment morphometry on runoff and sediment concentrations, and greater nutrients retention in OG and CH catchments. We conclude that in these southern hemisphere, broad-leaved evergreen temperate forests, hydrological processes are driven by multiple interacting phenomena, including climate, vegetation, soils, topography, and disturbance history.     

基于GIS的石家庄市雾霾分析

为了得出雾霾气象成因机制、影响因素和时空分布特征,以石家庄市区与郊县为研究区域,将2013年9月至2016年12月石家庄市各市区、郊县的PM2.5历史监测数据中的有效数据进行了数据分析处理得到雾霾浓度数据,还有温度、降水、风速、地形和人口密度等数据,运用GIS分析的方法,模拟绘制石家庄雾霾的时空分布图、雾霾与各影响因子的专题对比图,得到雾霾形成机制的因子、雾霾的时空分布规律、雾霾季节变化特征、雾霾与地形间的关系等;运用数据分析软件OriginPro8.SR3分析雾霾浓度与风速数据、降雨数据、温度数据间的相关性。     

路网约束条件下热力规则设计与试验

热力图是一种能直观准确展示空间观测值的有效工具，在多个领域具有广泛应用。本文在分析设定不同道路层权重、道路技术等级分类的基础上，以反距离权重、直方图均衡化、密度补偿、参数多次迭代等方法，研究构建了以热力方式展示道路网分布及发达程度的相关规则体系。热力规则通过道路赋权、路线曲面化、密度协调、图面综合等多套规则的有机结合，实现了道路网总体发达水平信息的提取与展示，并以全球地理信息资源建设项目路网成果中的亚洲和非洲部分国家数据为例，进行了信息提取与热力分布试验。     

波段选择协同表达高光谱异常探测算法

高光谱遥感影像具有光谱分辨率极高的特点,承载了大量可区分不同类型地物的诊断性光谱信息以及区分亚类相似地物之间细微差别的光谱信息,在目标探测领域具有独特的优势。与此同时,高光谱遥感影像也带来了数据维数高、邻近波段之间存在大量冗余信息的问题,高维度的数据结构往往使得高光谱影像异常目标类和背景类之间的可分性降低。为了缓解上述问题,本文提出了一种基于波段选择的协同表达高光谱异常探测算法。首先,使用最优聚类框架对高光谱波段进行选择,获得一组波段子集来表示原有的全部波段,使得高光谱影像异常目标类与背景类之间的可分性增强。然后使用协同表达对影像上的像元进行重建,由于异常目标类和背景类之间的可分性增强,对异常目标像元进行协同表达时将会得到更大的残差,异常目标像元的输出值增大,可以更好地实现异常目标和背景类的分离。本文使用了3组高光谱影像数据进行异常目标探测实验,实验结果表明,该方法与其他现有高光谱异常目标探测算法对比,曲线下面积AUC(Area Under Curve)值更高,可以更好地实现异常目标与背景分离,能够更有效地对高光谱影像进行异常目标探测。     

自然资源全要素自适应野外调查框架设计

针对自然资源全要素调查工作中分类标准不同、调查口径不同、调查方法不同，造成的各部门调查软件平台重复开发建设和调查数据结果地理信息特征表达不清晰等问题，本文结合自然资源全要素野外调查工作的实际需要，以山水林田湖草生命共同体为统一对象，构建了自然资源语义化特征模型，提出了表征不同自然资源类型的自适应野外调查方法，实现了灵活性高、性能优异的自然资源调查技术平台，形成了统一的自然资源全要素野外调查框架，可以有效提升多门类自然资源基础调查、专业调查、动态调查的能力与水平，为自然资源治理能力现代化提供了可靠技术保障。     

资源三号和天绘一号卫星影像无控联合平差精度分析

近年来国产卫星传感器类型日益丰富，使用自主可控的国产卫星影像进行生产和研究的需求越来越大，多源国产卫星影像联合平差的精度分析显得尤为重要。本文针对在立体测图生产中，资源三号卫星影像在时相较旧、噪声较大、云覆盖和摄影漏洞等特殊困难的条件下，利用天绘一号卫星影像进行补漏生产的情况，最终分析并验证了两者无控联合平差的可行性和成果精度。     

贵州夜郎湖表层水体地球化学昼夜变化及其影响因素

为探究岩溶水库水文地球化学行为过程,对贵州普定夜郎湖表层水体进行了为期3 d的高分辨率昼夜监测。结果表明：1）多变的天气和水文条件叠加导致水体离子指标昼夜变化不显著,规律性较差。而水温、DO、pH值、SpC、SIc、pCO₂等常规理化指标受水温变化和生物作用表现出明显的昼夜波动。2）利用亨利常数和主成分分析,得到温度变化、生物作用、人类活动、水库的蓄水与放水对夜郎湖水库水文地球化学特征变化的贡献率分别为21.66%、17.28%、14.08%和10.22%,说明作用于水库水文地球化学行为的因子具有多元性。3）δ ¹⁸O表现出与DO一致的波动趋势,即白天上升,晚上下降,反映在短时间尺度上,氢氧稳定同位素变化受控于生物过程（主要是呼吸作用过程）;而对比水库水体和大气降水的d-excess（d值）发现,水库水体的d值（8.21‰）显著偏低于当地大气降水的d值（9.64‰）,说明在长时间尺度上,主要受蒸发效应引起的不平衡分馏影响。     

黑河中游夏季昼夜水汽同位素特征及水汽来源分析

基于2012年6~8月的实测水汽同位素数据及相关气象数据，对黑河中游夏季昼夜的同位素基本特征、水汽来源方向及潜在蒸发源地进行了研究。结果表明：空气水汽线斜率白天大于夜晚和水汽过量氘值白天大于夜晚，综合说明白天局地蒸发较夜晚强烈；夏季受西风水汽影响显著。其中，6月主要受西风水汽和北冰洋水汽影响，7、8月主要受西风水汽和东南方向水汽影响，且8月受东南方向水汽影响最为明显；水汽运移路径上下垫面地形和气压带移动会影响水汽后向轨迹高度，西北方向上水汽输送通道较顺畅，风速较大，有利于水汽的输送；水汽蒸发源地主要集中在研究区周围及以东、以北部，其次是西北部。绿洲是主要的水汽蒸发源地，其次是城市和河流，白天较夜晚局地蒸发强烈且面积大。     

西南矿区山体崩塌成因机制分析及防治对策

西南地区的矿区具有相似的地理、地质环境,通过四川芙蓉煤矿白岩崩塌的典型实例,对西南矿区山体崩塌的成灾环境进行调查研究,揭示了西南矿区山体崩塌的成因机制,并简要提出了对该煤矿开发与综合治理建议,指出了加强防治工作的紧迫性,强调开展系统工程防灾的重要性,并为该煤矿解决正常采掘接替及工作面的布置问题作出了科学的指导.     

交通流量分析与实时最优控制

通过将车流量的增大或减小转化为路长权重的变化。将交通流量的动态问题转化为静态问题，用解决最短路问题的Dijkstra方法，给出交通流量实时最优控制的可行性模型及其有效算法。