The Bear Brook Watershed in Maine: Multi-decadal whole-watershed experimental acidification

The Bear Brook Watershed in Maine (BBWM) is a long-term research site established to study the response of forest ecosystem function to environmental disturbances of chronic acidic deposition and ecosystem nitrogen enrichment. Starting in 1989, the West Bear (treated) watershed received bimonthly applications of ammonium sulfate [(NH₄)₂SO₄] fertilizer from above the canopy, whereas East Bear (reference) received ambient deposition. The treatments were stopped in 2016, marking the beginning of the recovery phase. Research at the site has focused on soils, streams, and vegetation. Here, we describe data collected over three decades at the BBWM—input and stream output nutrient fluxes, quantitative soil pits and soil chemistry, and soil temperature and moisture.     

A New Retracking Technique for Brown Peaky Altimetric Waveforms

A new Brown-Peaky (BP) retracker has been developed for peaky waveforms that usually appear within ～10 km to the coastline. The main feature of the BP is that it fits peaky waveforms using the Brown model without introducing a peak function. The retracking strategy first detects the peak location and width of a waveform using an adaptive peak detection method, and then estimates retracking parameters using a weighted least squares (WLS) estimator. The WLS assigns a downsized weight to corrupted waveform gates, but an equal weight to other normal waveform gates. The BP retracker has been applied to 4-year Jason-1 waveform (2002–2006) in two Australian coastal zones. The results retracked by BP, MLE4 and ALES retrackers have been validated against tide-gauge observations located at Burnie, Lorne and Broome. The comparison results show that three retrackers have similar performance over open oceans with the correlation coefficient (～0.7) and RMSE (～13 cm) between altimetric and tide-gauge sea levels for distance >7 km offshore. The main improvement of BP retracker occurs for distance ≤7 km to the coastline, where validation results indicate that data retracked by BP are more accurate (15–21 cm) than those by ALES (16–24 cm) and MLE4 (19–37 cm).     

基于连续帧间差分的抛弃式探头三维下沉运动处理方法研究

抛弃式探头由无人机装载,能够在较远目标区域和危险海域开展海洋水文环境剖面参数的测量。通过安装不同传感器,可以实现对温度、盐度的剖面测量,其深度的测量采用数学方法计算得到。针对双摄像机水箱实验获得的5个不同攻角实验结果,分析了常用的运动目标的检测方法,最终选择基于连续帧间差分法,确定探头的三维坐标位置,进而得到探头下沉运动的三维运动轨迹和速度曲线等信息。探头从水面释放后攻角在下沉过程中不断调整,改变运动姿态,同时伴随自身的旋转,抵消水平方向阻力作用,初始攻角产生的深度测量误差主要体现在加速过程,探头达到匀速运动后测量误差不变,在不考虑横流的情况下,探头最后以匀速垂直下落运动。     

宁夏生态移民村空间剥夺测度及影响因素

生态移民村是一种具有扶贫脱贫与生态保护双重意义的特殊乡村类型,是乡村振兴不可或缺的重要对象。在空间重构过程中形成的空间剥夺现象,是当前生态移民村全面振兴面临的一个新问题。为探究生态移民村空间剥夺规律,以宁夏70个生态移民村2017年相关数据为基础,构建了以收入就业、教育培训、社会生活、居住环境及公共服务可达性为主要内容的空间剥夺指标体系并进行水平测度,进而运用地理加权回归和地理探测器对其影响因子进行探测。结果显示：① 宁夏生态移民村空间剥夺整体水平较低,但总指数均值相对于非生态移民村显著高出0.023;② 宁夏生态移民村空间剥夺时空分异特征明显,总指数均值在时间上呈现“先较低—后上升—再下降”趋势,在空间上呈现“北部低—中部高—南部次高”分布;③ 民族构成、地形地貌、移民时段、依托资源和经济区带是影响生态移民村空间剥夺的重要因子,前3项对空间剥夺总指数的解释力分别达到了22.4%、10.6%和14.0%。空间剥夺水平测度为生态移民生产生活评价和政策调整完善提供新的客观依据,相关部门可据此优化调节生态移民村空间资源配置,增加其获取资源的能力和机会,推动生态移民村全面振兴。     

A-FPN算法及其在遥感图像船舶检测中的应用

光学遥感图像船舶检测主要面临两个挑战:光学遥感图像背景复杂,船舶检测易受海浪、云雾及陆地建筑等多方面干扰;遥感图像分辨率低,船舶目标小,对于其分类与定位带来很大困难;针对上述问题,在FPN的基础上,提出一种融入显著性特征的卷积神经网络模型A-FPN (Attention-Based Feature Pyramid Networks)。首先,利用卷积提取图像特征金字塔;然后,利用顶层金字塔逐级构建显著特征层,抑制背景信息,通过金字塔顶层的细粒度特征提高浅层特征的表达能力,构建自上而下的多级显著特征映射结构;最后利用Softmax分类器进行多层级船舶检测。A-FPN模型利用显著性机制引导不同感受下的特征进行融合,提高了模型的分辨能力,对遥感图像处理领域具有重要应用价值。实验阶段,利用公开的遥感目标检测数据集NWPU VHR-10中的船舶样本进行测试,准确率为92.8%,表明A-FPN模型适用于遥感图像船舶检测。     

毛乌素沙区1961-2016年降水特征

基于毛乌素沙区10个气象站1961-2016年观测资料，应用Mann-Kendall方法和t检验法对各气象站年降水量进行了突变检验，借助小波分析讨论了各气象站年降水量的周期特征，根据降水量等值线划分结果对整个研究区分区分析了年、季、月和日尺度上的降水变化特征，并在两个时段上分析了季节性降水的差异。结果表明：毛乌素沙区年降水量空间特征差异明显，东部亚区呈上升趋势，中西部亚区呈下降趋势，但变化趋势不显著且无突变发生；降水年内分配不均，干湿季分明，降水集中在5-9月，夏秋季降水占全年降水比重大，季、月和日尺度降水量存在梯度递减变化；年降水量的年际变化过程存在多重时间尺度的自相似结构；近26年的冬春季降水增加显著，但降水波动幅度小于前30年。     

Peaks of People: Using Topographic Prominence as a Method for Determining the Ranked Significance of Population Centers

This article borrows a statistical method from physical geography—topographical prominence—to suggest a new technique for measuring the relative significance or rank of population centers. Unlike raw population measures, prominence gives consideration to both the spatial intensity of concentrated population areas as well as the spatial dependence or independence of neighboring settlement clusters in relation to one another. We explain how to apply the topographic prominence calculation method to gridded population data and examine its practical utility through case studies of several U.S. states. We then discuss some ways in which parametric choices about point-to-surface transformations can result in considerably different outcomes and offer further suggestions for conceptualizing and measuring population center significance.     

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。     

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。     

抽油机悬点投影测量仪

油田抽油机的抽油杆幌动幅度过大，是引起抽油杆断裂的一个重要因素，检测这种幌动幅度是防止抽油杆断裂的一种有效手段。设计了一种基于面阵CCD和普通半导体激光器（LD）测量这种幌动的悬点投影测量方法，通过数字卷积滤波，达到了范围为0－40mm，误差＜0.2mm的技术检测指标。