基于经验线性法的Hyperion高光谱图像地表反射率反演研究

基于经验线性大气校正法,分别选择水体和水泥堤坝作为暗、亮目标,对目前唯一在轨运行的高光谱图像Hyperion进行大气校正。与表观反射率的比较说明大气作用与地物实际反射率大小有关;与实测光谱进行对比研究,表明经验线性法所得结果在近红外和短波红外区域精度较高,绝对误差小于10％,最小值为2．6％,而在可见光波段精度较低,绝对误差在10％～13％。在实际应用中,该方法的关键是合理选择校正目标场。     

中国综合农业分区下的?ngstr?m-Prescott公式系数逐月校正与优选

ngstr?m-Prescott公式是联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的计算地表有效总太阳辐射(Rs)数据以支持参考作物需水量估算等研究的简便方法。本文以优选中国综合农业分区的?ngstr?m-Prescott公式系数as、bs为目标,采用最小二乘回归方法,以全国范围内121个地面气象站点1957—2010年的逐月Rs和日照百分比数据计算获得了各农业区的逐月as、bs系数,并以2011—2016年的Rs观测值为真值,比较验证了分别以as、bs系数回归值和FAO的建议值计算的Rs相对精度。结果表明,38个农业子区逐月的站点平均as、bs系数取值无论是在时间上还是在空间上均存在不稳定性,且与FAO的推荐值存在明显差异。整体上,以as、bs系数回归值计算的Rs相对精度要优于FAO的建议值计算的Rs相对精度,但是在各农业子区内,前者并不是在所有月份均优于后者。综合考虑二者的精度比较结果,建议在全国大规模的实践中,东北区、内蒙古及长城沿线区、黄淮海区、黄土高原区、甘新区仍然使用FAO推荐的?ngstr?m-Prescott公式系数,而在长江中下游区、西南区、华南区、青藏区则建议以矫正后的站点均值作为?ngstr?mPrescott公式的系数;在局部区域高精度的计算中,建议使用优选值作为?ngstr?m-Prescott公式的系数以获得最优的Rs估算值。本研究方法简单、可操作性强,在现有的数据条件下,对提高地表太阳辐射和参考作物需水量的计算精度有一定的参考价值。     

五种潜在蒸散发公式在汉江流域的应用

以汉江流域14个测站1960-2009年逐日气象资料为数据源,采用FAO 56 Penman Monteith以及Hargreaves,Blaney Criddle,Thornthwaite,Hamon 4种温度法计算各测站逐日以及逐月潜在蒸散发量,利用反距离加权插值法得到流域面平均年潜在蒸散发量。以FAO 56 Penman Monteith结果为标准,与温度法年潜在蒸散发量计算结果进行对比,修正温度法计算公式的经验系数,分析修正公式在汉江流域的适用性。结果表明：参数修正前温度法计算结果存在较大误差,相对偏差最大可达41.34%。修正后计算结果相对误差明显减小,最大偏差小于0.1%,并显示出较好的变化趋势和峰谷一致性。修正后的Hargreaves公式与FAO 56 Penman Monteith公式相关性最好,相关系数达到0.94,其次为Hamon公式和Thornthwaite公式,最后是Blaney Criddle公式。     

基于辐射的潜在蒸散量估算方法适用性分析

根据不同气候区4个站的历史数据,选取8种基于辐射的PET估算方法,以FAO56-PM法计算的PET作为参考值进行比较分析,最后用20 cm蒸发皿蒸发量对所有方法在不同气候区的适用性进行评价.其结果表明,采用初始参数时,Hargreaves法在不同气候区估算的逐月以及多年月平均PET误差均较小,其它方法则产生较大误差.校...     

基于ETM+的表观荔枝波谱反射率反演研究

试从现有的大量遥感影像中提取不同环境下地物的反射率,以目前常用的ETM＋影像数据和荔枝波谱数据提取为例,先对影像进行系统校正得到星上反射率,然后采用6S大气校正模型对图像进行订正,反演地物的真实反射率,并采用与野外实测相结合的方法,分析了星上反射率、6S反演的反射率与实测值之间的误差,结果证明6S校正法是一种较高精度的地物波谱反演方法,可以方便、快捷、准确地从现有的大量遥感影像上直接获取荔枝的反射率.为下一步的自动高效从影像反演地物反射率的研究奠定了基础.     

博斯腾湖水面蒸发量计算方法比较与验证

本文应用φ_(20)与E_(601)蒸发器观测资料及蒸发系数订正法和修正的彭曼公式法分别求算了博斯腾湖(下称博湖)的水面蒸发量,其结果是:用φ_(20)和E_(601)系数订正法分别为967.8mm/a和964.3mm/a;用彭曼公式法为981.5mm/a。三者结果基本一致,且与最近发表的有关资料和研究结果也很接近。对确定博湖近实际的蒸发量、丰富其计算方法和资料有一定意义,并且获得的结果能互相验证。     

Priestley-Taylor公式的改进及其在互补蒸散模型中的应用

Priestley-Taylor公式是无平流的假设条件下提出的,而实际情况很难满足。为了消除基本假设所带来的计算误差,原公式中引入修正系数α。但大量研究表明,修正系数α具有很大的时空变异性,取值具有很大的不确定性。本文尝试直接引入平流项的方法来反映平流的影响作用。通过在乌江鸭池河流域进行实例验证分析,结果表明该方法具有一定的合理性,能够为冬季蒸散发的计算提供最小能量保证。相比原有的修正系数法,蒸散发的计算精度得到有效提高。特别是原有公式计算出现的冬季偏小、夏季偏大的情况得到了有效的改善。     

用陆地卫星TM6数据演算地表温度的单窗算法

陆地卫星 TM数据 (TM6)热波段表示地表热辐射和地表温度变化。长期以来 ,从 TM6数据中演算地表温度通常是通过所谓大气校正法。这一方法需要估计大气热辐射和大气对地表热辐射传导的影响 ,计算过程很复杂 ,误差也较大 ,在实际中应用不多。根据地表热辐射传导方程 ,推导出一个简单易行并且精度较高的演算方法 ,把大气和地表的影响直接包括在演算公式中。该算法需要用地表辐射率、大气透射率和大气平均温度 3个参数进行地表温度的演算。验证表明 ,该方法的地表温度演算较高。当参数估计没有误差时 ,该方法的地表温度演算精度达到 <0 .4℃ ,在参数估计有适度误差时 ,演算精度仍达 <1 .1℃。因该方法适用于仅有一个热波段的遥感数据 ,故称为单窗算法。     

冰川冰储量计算方法及发展趋势

冰川冰储量不仅是冰川的重要属性,而且是核算冰川水资源及预测冰川变化的基础数据,因此准确计算冰川冰储量及其变化具有重要的理论与现实意义。目前冰川储量估算的主要方法有经验公式法、冰厚模型估算法、探地雷达法;冰川储量相对变化计算方法有实地测量法和遥感监测法。通过系统分析和讨论各计算方法的原理、现状及存在的问题,以期为冰川储量估算提供方法参考。研究表明：对于冰川冰储量计算而言,经验公式法适用于区域性或全球性的冰川储量估算;模型估算法适用于个体或小范围冰川储量估算;探地雷达法适用于人类易到达区域冰川储量的估算。对于冰川冰储量相对变化计算,实地测量法适用于对精度要求高且满足实地测量条件的单条或中小型冰川,遥感监测法适用于全球性冰储量变化估算,但需改进算法和提高数据空间分辨率。目前,随着无人机技术的逐步应用,以及冰川流速等理论模型的提出,为冰川冰储量估算方法的发展提供了新契机。     

高山峡谷地区遥感图像地形校正

为获得适用于高山峡谷地区遥感图像地形校正的方法,以滇西高山峡谷地区为研究区,在6景Landsat-5TM图像和SRTM-1数据的基础上,采用C校正、Teillet-回归、SCS+C校正、Minnaert校正、b校正和VECA校正进行对比实验。从目视效果看,C校正、Teillet-回归、b-II校正和VECA校正结果的亮度与校正前基本一致;在地形阴影严重地区,SCS+C校正出现过校正,b-I校正出现校正不足,Minnaert校正结果较暗且像元值为空,C校正和VECA校正出现彩色合成异常。从标准差看,Teillet-回归、b-I校正和b-II校正结果的标准差小于校正前;Minnaert校正结果的标准差大于校正前;C校正和VECA校正在TM1-3和高太阳高度角TM4上校正结果的标准差小于校正前,在TM5、TM7和低太阳高度角TM4上校正结果的标准差大于校正前;SCS+C校正在TM1-3、TM4和高太阳高度角TM7上校正结果的标准差小于校正前,在TM5和低太阳高度角TM7上校正结果的标准差大于校正前。从分散指数看,b-II校正在31个波段上的分散指数最小,占波段总数的86.11%。结果表明:C校正、SCS+C校正、Minnaert校正、b-I校正和VECA校正不宜用于高山峡谷地区遥感图像的地形校正;Teillet-回归和bII校正可用于高山峡谷地区遥感图像的地形校正,相比之下,b-II校正的效果优于Teillet-回归。     

中国综合农业分区下的(A)ngstr(o)m-Prescott公式系数逐月校正与优选

(A)ngstr(o)m-Prescott公式是联合国粮食及农业组织(FAO)推荐的计算地表有效总太阳辐射(Rs)数据以支持参考作物需水量估算等研究的简便方法.本文以优选中国综合农业分区的(A)ngstr(o)m-Prescott公式系数as、bs为目标,采用最小二乘回归方法,以全国范围内121个地面气象站点1957-...     

Wind tunnel modeling and measurements of the flux of wind-blown sand

This paper presents a way to empirically fit experimental data for the horizontal flux of various sizes of wind-blown dry sand using data from wind tunnel experiments. We measured vertical wind profiles to derive threshold shear velocity and estimated shear velocity and the flux of sand mass as a function of the height for nine different grain sizes. We propose a fitting model based on the experimental data and a least-squares method and derive an explicit form of sand flux as a function of height and shear velocity for these grain sizes. We also obtained an explicit form of the empirical equation for the measurement of sand transport per unit width and unit time by integrating the empirical equation as a function of height. Finally, we compared the effectiveness of Bagnold's equation, Kawamura's expression and Lettau and Lettau's equation, for predicting sand transport with the results of our empirical equation. The results show that the transport predicted by all of the equations were always lower than the measured results from the empirical equation for all grain sizes and shear velocities. However, the empirical equation matched Bagnold's equation, Kawamura's equation, and Lettau and Lettau's equation if the coefficients in these equations were adjusted instead of using their original coefficients. The empirical equation for sand transport in the present study contradicts previous conclusions generated by Bagnold's equation, which predict that for a given wind drag, the transport of a coarse sand is greater than that of a fine sand.     

Monthly calibration and optimization of ?ngstr?m-Prescott equation coefficients for comprehensive agricultural divisions in China

?ngstr?m-Prescott equation (AP) is the algorithm recommended by the Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations for calculating the surface solar radiation (R_s) to support the estimation of crop evapotranspiration.Thus,the a_s and b_s coefficients in the AP are vital.This study aims to obtain coefficients a_s and b_s in the AP,which are optimized for China’s comprehensive agricultural divisions.The average monthly solar radiation and relative sunshine duration data at 121 stations from 1957–2016 were collected.Using data from 1957 to 2010,we calculated the monthly a_s and b_s coefficients for each subregion by least-squares regression.Then,taking the observation values of R_s from 2011 to 2016 as the true values,we estimated and compared the relative accuracy of R_s calculated using the regression values of coefficients a_s and b_s and that calculated with the FAO recommended coefficients.The monthly coefficients,a_s and b_s,of each subregion are significantly different,both temporally and spatially,from the FAO recommended coefficients.The relative error range (0–54%) of R_s calculated via the regression values of the a_s and b_s coefficients is better than the relative error range (0–77%) of R_s calculated using the FAO suggested coefficients.The station-mean relative error was reduced by 1%to 6%.However,the regression values of the a_s and b_s coefficients performed worse in certain months and agricultural subregions during verification.Therefore,we selected the a_s and b_s coefficients with the minimum R_(s )estimation error as the final coefficients and constructed a coefficient recommendation table for 36 agricultural production and management subregions in China.These coefficient recommendations enrich the case study of coefficient calibration for the AP in China and can improve the accuracy of calculating R_s and crop evapotranspiration based on existing data.     

基于SAR图像纹理的北极海冰厚度的反演研究

基于七景北极Radarsat-2 SAR图像以及中国第六次北极科学考察走航期间利用船侧录像观测获得的平整冰厚度数据,通过灰度共生矩阵计算纹理,确定了最适合反演海冰厚度的纹理参数。并分析了海冰厚度与纹理之间的相关关系,探讨了纹理反演海冰厚度的可能性。选取了最合适的纹理特征进行拟合,并利用所得经验方程进行反演验证,结果与实测数据吻合较好,平均相对误差13.7%。与传统的仅依靠后向散射系数反演海冰厚度进行对比,新方法的误差更小,证明了纹理特征反演冰厚的优势。     

Artificial neural network models for reference evapotranspiration in an arid area of northwest China

We trained and tested artificial neural network (ANN) models for reference evapotranspiration (ET₀) using 50 years’ meteorological data from three stations in northwest China. Multiple linear regressions (MLRs), the Penman equation, and two empirical equations were used to compare the performance of the ANNs. A connection weight method was used to quantify the importance of climate factors in performance. In addition, the error changes of the ANNs with seasons were evaluated according to absolute error, variance, and coefficient of variance. Results showed that in arid and semi-arid areas, the ANNs in which the climate data were used successfully estimated ET₀, and the ANNs with five inputs were more accurate than those with four or three. Relative to the MLRs, the Penman equation, and empirical equations, the ANNs exhibited high precision. Maximum air temperature, minimum air temperature, and relative humidity were the most crucial input of ANN-based ET₀ estimation for arid and semi-arid areas. In the study area, the importance of these three climate factors accounted respectively for 39.82–46.64%, 28.48–33.46%, and 10.73–26.17% to estimation of ET₀. Generally, ANNs underestimated ET₀ from January to July and overestimated it from August to December.     

电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定盐湖水中铀含量

利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术,对比分析了直接稀释法和基体匹配法测定含盐水样中微量铀的精密度、准确度和回收率。结果表明,两种方法的铀标准曲线线性相关系数均大于0.999 9,精密度、准确度和回收率都满足样品测定要求,二者均可用于盐湖水中微量铀的测定。但基体匹配法稳定性高,重现性好,更适合于盐湖水中微量铀的快速、准确测定。     

入室盗窃多尺度地理因子分析

选取N市作为研究区域,以该市2013年全年的入室盗窃案件作为研究对象。将研究区域内入室盗窃与地理因子在不同空间尺度上进行关联性对比分析。首先,从环境犯罪学理论和现有犯罪地理特征研究两方面出发,分析现有研究中的尺度依赖性。每一套环境犯罪学理论均有其适用的空间尺度,在犯罪地理特征研究中会有相应的地理因子与之关联;其次,引入似不相关回归模型获取入室盗窃与地理因子在小区、街区、社区、街道以及区等多个空间尺度上的关联性。并用瓦尔德检验来测试各个关联系数之间差异的显著性。实验结果表明,随着尺度的变化,有些地理因子与入室盗窃的关联性并未变化,有些则发生了显著变化。这些变化可用不同尺度的犯罪地理学理论进行解释;最后,将多个尺度地理因子反演入室盗窃空间分布的结果进行综合,并将之与单一尺度的反演结果进行比较。结果证明,与单一尺度的地理因子反演犯罪空间分布的精度相比,利用多个尺度地理因子解释犯罪空间分布的精度更高。研究表明：在犯罪地理学研究中,环境犯罪学理论、地理因子分析以及犯罪空间分布反演均存在尺度依赖性。综合多个尺度的结果进行分析,不仅有利于准确认识犯罪的地理因子及其对应理论,对于犯罪反演精度也有所提高。     

科尔沁沙地植被恢复过程中群落组成及多样性演变特征

流动沙丘、固定沙丘和沙质草地均是科尔沁沙地土地沙化的产物,植被恢复重建则是该区域流沙治理的主要措施,理解植被恢复过程中群落组成及植物多样性演变特征有利于沙地植被恢复和生态重建.本研究基于连续15年对科尔沁沙地流动沙丘、固定沙丘和沙质草地长期植物群落结构调查数据,分析了 3种沙地类型植物群落年际变化特征及不同生活型植物年...     

中国人口省际流动重力模型的参数标定与误差估算

空间交互模型被广泛应用于地理要素关系强度的模拟,然而目前大量研究或建立在模型参数标定理想化、模式化的假设条件下,或是在暗箱中完成,由此导致模拟结果与实际的偏差却被严重低估。基于2015年中国春运期间人口省际流动的城市间O-D数据,在逐日、分市的研究精度下,实证推算人口流动重力模型变量的回归系数,探究模型代理变量影响效应的空间异质性,并评估重力模型在人口流动模拟上的误差。结果显示：① 重力模型参数标定的复杂性体现在交互对象代理变量影响程度的非对称性,和变量回归系数的空间异质性随研究精度加深显著加剧两个方面,因此模型参数标定的模式化将导致估算结果空间差异的趋势收敛;② 2015年春运期间中国人口省际流动距离衰减系数为1.970,在地级行政单元视角下,人口流出地距离衰减系数值域为0.712（驻马店）~7.699（乌鲁木齐）,人口流入地系数值域为0.792（三亚）~8.223（乌鲁木齐）;③ 应用重力模型模拟人口流动结果与实测流（百度迁徙数据）存在显著误差。就加权绝对平均误差而言,拟合总误差为85.54%,其中空间相互作用效应造成了86.09%的实测流与模拟流的最大误差,相对流出力、相对吸引力分别造成57.73%、49.34%的模型误差。因此,空间交互效应仍然是当前最难以模式化的因素。