城市区域热辐射方向性研究进展

城市是陆地生态系统中极为重要的地表覆盖类型,把握其热辐射特征对于研究城市地表能量平衡和城市热岛具有积极的意义.相对于自然地表,城市区域表现出更为显著的热辐射方向特征,但这方面的研究直到近年来才开始发展起来.对城市区域的航空遥感和地表观测试验均揭示,城市区域热辐射方向性与太阳-地面目标-传感器几何关系、城市形态与结构、地面目标物理性质等密切相关.同时,为描述城市区域热辐射方向性,辐射温度三维格局模型、几何模型以及辐射传输模型都相继建立起来.从热辐射方向性的试验观测、模型建立及其与城市热岛关系等角度入手,系统回顾了城市区域热辐射方向性的研究进展,并对已经取得的研究成果进行了总结.最后,指出了尚待解决的问题及今后应着重研究的方向.     

黑河试验中机载红外广角双模式成像仪的设计及实现

多角度航空遥感飞行试验是黑河试验的重要组成部分,在介绍了机载红外广角双模式成像仪(Wide-angle Infrared Dual-mode line/area Array Scanner,WiDAS)的研制背景、硬件构架和多角度成像原理之后,结合其数据特点,详细描述了WiDAS数据处理流程并设计了WiDAS系统的红外产品体系。最后,用地面同步测量数据对定标后的WiDAS辐射亮温进行了验证,并从飞行数据中提取了黑河试验区6种典型地物的辐射亮温随观测角度的变化情况。     

卫星火情探测灵敏度试验与火情遥感新探测通道选择

2005年10月在广西武鸣机场进行了一系列的人工火情测量试验。进行的100 m2与200 m2火场同步观测试验表明，在EOS TERRA、EOS AQUA和FY 1D等气象卫星遥感图像的人工火场区，中波红外通道均有明显的增温效应，达到了现行业务火情监测的判识标准，表明气象卫星1 km分辨率的中波红外通道完全可以遥感监测到小至200 m2、甚至100 m2完全燃烧的火场。分析BOMEM MR 154 FT高光谱仪测定的火情光谱特征，发现在中波4.34~4.76 μm光谱段的辐亮度比火情监测常用通道3.5~4.0 μm有更强的响应关系。通过初步的大气辐射传输计算，结果表明此波段似为卫星遥感探测火情更为敏感和有效的通道。     

地面辐射气候学研究进展——从卫星反演地面辐射能收支的若干问题

地面辐射气候学研究的开展对了解当今地球气候是一重要步骤。为了能获取全球范围具有一定空间，时间分辨率的资料，卫星观测的应用是必不可少的。本文对地气系统辐射能收支的卫星观测研究取得的成果作简要回顾后，重点介绍了地面短波，长波辐射通地面净辐射的地面短波、长波辐射通量及地面净辐射的卫星反演取得的进展，存在问题及今后的发展趋势。     

花岗岩巷道岩爆过程红外辐射时空演化特征室内模拟试验研究

通过含孔花岗岩的双向加载试验模拟巷道岩爆过程,以红外热像仪为观测手段,利用红外热像和最低红外辐射温度作为监测指标,研究岩爆过程中的红外辐射温度时空演化特征。结果表明：岩爆过程红外辐射时空演化特征与岩爆孕育、发生过程具有良好的同步性。岩爆发生前红外热像上出现低温嵌套于高温条带间的温度场,其在空间上的延伸扩展则是岩爆孕育和发展过程在温度场中的反映,其出现的位置对应着岩爆发生的区域。最低红外辐射温度呈现出上升-短暂下降-上升-下降4个阶段性特征,岩爆发生前最低红外辐射温度出现3个突变转折点。试验结果对于巷道岩爆灾害的时空预测具有一定的理论意义。     

塔里木河下游土地利用覆被MISR多角度遥感制图

通过对塔里木河下游MISR卫星多角度观测数据的不同组合构建多角度数据集,探索多角度观测与传统垂直观测对土地利用覆被遥感制图效果的影响,分别使用SVM(支持向量机)与传统的MLC(最大似然分类法)作为分类器,对分类后得到的混淆矩阵进行分析。结论证实:无论是使用传统的MLC还是SVM作为分类器,多角度观测都取得比垂直观测更高的总体分类精度;MISR近红外波段虽然分辨率较低,但依然含有丰富的信息,对地表覆被的分类有重要影响;无论使用哪一数据集,SVM法都能获得更高的分类精度;不同相机对分类结果的影响各不相同,其中C、D相机的作用更重要。     

利用MODIS热红外数据反演地表温度前应处理的几个问题

中分辨率成像光谱仪(M0DIS)作为甚高分辨率扫描仪(AVHRR)等的换代产品,必然考虑到利用MODIS红外数据来反演地表温度.首先通过大气窗口的分析,在MODIS的16个热红外波段中可以选择7个波段,即波段20、22、23、29、31、32、33.它们与相应的AVHRR波段有着共同的波谱响应范围,但利用反演算法时应注意它们比较大的相关性.在MODIS热红外通道的定标处理中,使其记数值换算为具有物理意义的辐射亮度值.     

青藏高原北麓河地区沥青路面辐射特征分析

沥青路面是寒区道路工程主要路面类型之一, 其对热量的吸收易诱发寒区道路病害. 在青藏高原北麓河试验场对沥青路面和天然地表的太阳辐射和地面辐射通量进行了观测, 对比分析了两种地面类型在能量辐射方面的差异. 结果表明: 天然地表的反照率是沥青路面的2~3倍. 沥青路面和天然地表的辐射通量总体呈夏季 >秋季 >春季 >冬季特点. 到达沥青路面的向下长、短波辐射量均大于天然地表, 沥青路面向上的长波辐射通量大于天然地表. 2009年9月-2010年8月沥青路面的净辐射量比天然地表多302.2 MJ·m^-2, 2010年9月-2011年8月向上的短波辐射相对增加, 使得沥青路面的净辐射量仅比天然地表多28.21 MJ·m^-2. 在5 cm深度, 沥青路面的温度比天然地表高约1.15~8.6 ℃. 对短波辐射的削减和对长波的吸收是其净辐射量增加的重要原因, 在能量辐射方面的差异是造成沥青路面吸热的重要原因之一.     

基于多角度高光谱指数的花岗岩中长石含量反演研究

花岗岩中长石含量的定量估算有助于其定名和分类,为后续相关地质过程研究提供基础数据。在可见光—近红外—短波红外波段范围内（0. 35~2. 5 μm）,传统基于光谱吸收特征参数反演矿物种类和含量的方法,不适用于像长石这类无诊断性吸收特征的矿物。同时,基于物理的辐射传输模型由于计算复杂,在较大程度上限制了该方法在矿物定量反演中的应用。本文基于多角度高光谱数据,通过不同光谱预处理方法及光谱指数类型的组合实验,创建用于估算花岗岩中长石比例的光谱指数模型。结果表明,使用2035 nm波段的反射率二重差分型（CRDDn2035）指数模型,在不同实测数据集中均具有良好表现,估算精度达到0. 81。本研究创建了一种适用于估算长石占比的光谱指数模型,为定量反演具有弱吸收特征的岩矿信息提供了新的技术手段与思路。     

黑河流域遥感-地面观测同步试验:森林水文和中游干旱区水文试验

主要介绍了黑河流域遥感—地面观测同步试验(Watershed Allied Telemetry Experimental Research,WATER)的第二阶段,即以森林水文过程及中游干旱区生态水文过程为主要目标的中游试验。简要阐述了试验目标与研究内容,重点介绍了航空飞行试验、地面同步试验和加密观测试验的样方布置、数据获取与处理以及研究进展与展望。中游试验的核心研究内容是紧密围绕森林水文及中游干旱区水文的水循环问题开展航空遥感、地面同步观测试验和水文与生态参数加密观测试验,改善蒸散发反演模型和算法,探讨尺度转换方法。其中航空试验使用了微波辐射计、激光雷达(LiDAR)、高光谱成像仪、热红外成像仪和多光谱CCD相机5类传感器,飞行了17个架次和72个小时。     

不同卸荷速率下矩形巷道变形及声发射特性试验研究

为研究矩形巷道在不同开挖卸荷速率条件下的变形规律和声发射特性,使用水泥砂浆矩形巷道围岩试件进行快、慢速开挖卸荷试验,得到顶板、隅角、帮部围岩的应变特征和声发射(AE)撞击计数、能量、频谱的演化特点。试验结果表明:(1)快速卸荷,应变释放率高,卸荷后变形不稳定;而慢速卸荷,围岩应力充分调整,有利于应变的充分释放,卸荷后变形相对稳定。(2)矩形巷道的快、慢速卸荷,均以顶板和帮部围岩的径向受拉、隅角围岩的切向受压变形为主;随围岩深度增加,卸荷效应的影响逐渐减弱。(3)两种卸荷速率的AE撞击计数和能量演化特征与应变特性形成良好对应,揭示了围岩内部裂隙与损伤随开挖卸荷的发展过程;峰值频率区段变宽和高幅值信号的峰值频率在某一频段增多的现象可看作围岩发生主破裂的前兆信息。(4)快速卸荷,顶板和帮部周边产生大块剥落现象;而慢速卸荷,顶板和帮部周边每隔一段距离产生垂直于隅角的贯通裂缝,碎胀现象明显但未脱落;两者的隅角围岩破坏程度均较小。     

松辽盆地航放航磁特征及砂岩型铀矿找矿潜力分析

在分析松辽盆地区域航放、航磁特征的基础上,研究了钱家店铀矿床航放、航磁特征,建立了基于该矿床航放特征的神经网络预测模型。提取了全区航放铀含量、活性铀、铀增量、相对变迁系数、铀迁移富集系数、地球化学活动性指数等6种航放多元参量,能够反映盆内铀成矿的地质、地球化学背景及水文动力环境,可指示找铀有利部位。据此,圈定了15个砂岩型铀矿找矿预测区,指出除钱家店-宝龙山铀成矿带外,盆地西南部开鲁坳陷和西南隆起区的东来-大林、巴颜塔拉西南、阿鲁科尔沁旗东、奈曼旗西南、新开河北、詹榆-新华-太平川,以及盆地西部斜坡区的双岗、白城东-舍力、泰来北东等地区均具有较好的找矿潜力;盆地西南部伊胡塔镇、林海-小城子,西北部七棵树东等地区也应给予一定的关注。     

桂西北南丹-荔波地区中、新生代构造演化:来自古构造应力场的证据

桂西北南丹-荔波地区是我国重要的锡多金属矿床富集地,近年来油气勘探显示该区亦具有极大的海相页岩气成藏潜力。因此,深入探讨和认识该区中、新生代构造应力场特征及其构造演化是成矿规律研究和页岩气勘探过程中不可或缺的重要环节。本文以南丹-荔波地区广泛发育的褶皱、共轭节理和断层为研究对象,在详细野外观测的基础上,利用叠加褶皱、共轭节理分析以及断层滑动矢量等方法,反演了研究区中、新生代构造应力场变化。构造解析表明,该区中、新生代共经历了四期构造应力场的交替和演化,分别为NNE-SSW 向挤压、NW-SE 向挤压、NEE-SWW 向伸展和近E-W 向挤压。结合区域构造演化特征,推测NNE-SSW 向挤压应力场的形成可能与印支期华南大陆南北边缘与印支/华北板块碰撞闭合有关;NW-SE 向挤压应力场和NEE-SWW 向伸展应力场可能分别对应于燕山早期古太平洋板块向华南大陆之下的俯冲消减以及燕山晚期发生的弧后伸展作用;近E-W 向挤压应力场可能形成于喜山期印度?欧亚板块陆陆碰撞所产生远程效应的构造背景之下。     

西安地区含水系统释水压密效应及微结构变化

西安地区诱发地面沉降地裂缝灾害最主要的因素是过量开采地下水。承压水地下水头下降引起的含水层骨架有效应力增加,粘性土释水压密一方面造成了地面沉降地裂缝灾害;另一方面引起含水层孔隙率、储水系数、渗透系数等水文地质参数的变化。笔者选取西安地裂缝最活跃的F4号地裂缝两侧钻孔岩心进行了压密CT扫描,获取了300m以浅地层粘性土在不同压力(水头下降幅度)条件下的空隙大小的微结构变化,并建立了渗透系数与微结构变化耦合关系。结果显示:在地下水开采引起的土层应力增加过程中,大孔隙度、长孔隙度会随着压力增加而明显降低,地裂缝上盘和下盘含水层大孔隙分别降低了39.05%和9.22%,不利于水分在孔隙间运移,中小孔隙度基本保持不变或略有上升;渗透系数随压力的增加呈现出减小趋势,最大下降幅度为71.08%,且随深度增加含水层渗透系数减小幅度逐渐降低。研究结果对于科学评价和预测西安地区地面沉降地裂缝地质灾害具有指导意义。     

南海及周缘地区地幔组成和动力学的岩石地球化学制约

南海及其周边(包括雷州半岛、海南岛、印支半岛)广泛分布新生代以来形成的板内玄武岩(弥散火成岩省),本文搜集了该区已发表的新生代玄武岩的地球化学数据并据此进行了总结分析。结果显示,该区板内火山岩主要分为拉斑玄武岩和碱性玄武岩两个系列,其微量元素组成为典型的洋岛玄武岩(OIB)特征。Sr-Nd-Pb-Hf同位素结果指示其源区为亏损地幔端元(DMM)与富集端元(EM2)二端元混合。总体上,相对橄榄岩源区形成的熔体而言,这些玄武岩具有低的CaO、较高的Fe/Mn、Zn/Mn及Zn/Fe值;同时,南海海盆玄武岩、海南岛和印支半岛玄武岩中的橄榄石斑晶相对典型地幔橄榄岩部分熔融形成的玄武岩橄榄石斑晶具有低的Ca和Mn含量,以及高的Ni含量和Fe/Mn值,显示其源区辉石岩组分含量较高。南海停止扩张后出现碳酸盐化火山岩并在地球化学上表现为向碱性玄武岩连续转化,同时海南岛和印支半岛的新生代玄武岩整体具有低于亏损橄榄岩地幔的Mg同位素组成,这些都表明南海及周缘地区的地幔源区中有俯冲板块带入的沉积碳酸盐混入。综上认为,该弥散火成岩省在地幔源区组成上均体现有"俯冲-再循环"组分的加入,该再循环地幔组分可能与该地区长期俯冲滞留板块的重熔有关。     

西安市地下水与地面沉降地裂缝耦合关系及风险防控技术

西安市地面沉降地裂缝发育,世界罕见,一直是该领域研究的热点地区。近年来又出现新的发展趋势,严重制约城市发展和威胁地铁等重大工程安全运营。笔者依据254个地下水动态监测资料,总结了西安地下水资源开发历史与地下水头动态变化规律,耦合分析了地面沉降地裂缝与地下水位下降之间的关系,提出了基于地下水头管理的地面沉降地裂缝风险防控技术。结果显示:西安市地面沉降地裂缝是多种因素综合作用的结果,其发生和发展过程及其严重程度均与地下水头下降密不可分,并受黏性土层厚度的影响;空间上地下水头降落漏斗中心与地面沉降中心基本吻合,时间上地面沉降发育时间滞后地下水头降落2-3年,沉降速率是地下水头每下降1m的累计最大地面沉降量50mm;地下水头回升会引起短时和少量地面回弹量,并能够缓解或遏制地面沉降。挖掘历史地下水头与地面沉降地裂缝监测数据,建立了基于地下水头的地面沉降地裂缝预警阈值和风险防控技术。     

大兴安岭中北段大金山地区早侏罗世埃达克质花岗闪长岩的成因及构造环境

对大兴安岭中北段大金山地区的花岗闪长岩进行了锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学和岩石地球化学研究,以便了解其形成时代、成因及构造背景。结果表明,花岗闪长岩为早侏罗世(183. 2±1. 0 Ma)岩浆事件的产物,具有较高的SiO_2(>56%)、Al_2O_3(>15%)和较低的MgO(<3%),较高的Na_2O/K_2O值(1. 12～2. 04),为高钾钙碱性岩浆系列;具有较高的Sr含量(>400×10^-6),不明显的Eu异常,轻重稀土分异明显,强烈亏损Yb和Y;富集轻稀土元素,具有埃达克岩的地球化学特征。大金山岩体表现为富钾、低镁(Mg~#为38. 70)特征,属于C型埃达克质岩,推测其形成于加厚的玄武质下地壳的部分熔融。早侏罗世埃达克岩的发现表明大兴安岭中北段大金山地区有陆壳加厚的过程,大陆发生过垂向增生;大金山岩体可能形成于蒙古-鄂霍茨克洋俯冲作用下的活动大陆边缘环境。     

基于倾角仪与测量机器人的异形桥变形监测研究

为研究影响异形结构桥梁变形的因素,分析不同测量手段反映异形桥变形的灵敏度,以吉林省延边朝鲜族自治州安图县二道白河镇美人松空中廊桥公园内空中廊桥为例,采用倾角仪和测量机器人联合的方式,在顾及荷载、风向和风速的作用下,测定廊桥的倾斜角和位移量,获取两套独立观测数据。通过正交试验分析荷载、风向和风速对廊桥倾斜程度的影响,并通过灵敏度试验分析两种测量手段反映廊桥变形的灵敏度。研究结果表明,倾角仪和测量机器人都能较高精度地反映廊桥变形且数据相近,倾角仪反映廊桥变形灵敏度更高,廊桥变形主要受荷载和风速影响。     

衢州市上方镇方解石矿床碳、氧同位素地球化学特征

为研究浙江省衢州市上方镇方解石矿床的成岩成矿环境,采集了上方镇方解石矿床中的大理岩样品,用MAT-253型气体同位素质谱仪对其进行了碳、氧同位素分析测试。结果表明,样品的δ¹³C_PDB和δ¹⁸O_SMOW均值分别为-1.32‰和18.25‰,计算的盐度指数Z值为97.42～130.08,均值为118.50,在δ¹⁸O_SMOW-δ¹³C_PDB图解上大多数样品点落于海相碳酸盐与碳酸盐溶解作用范围内,上方镇方解石矿床大理岩的原岩应为沉积成因,可能形成于宽阔的海洋环境。     

激光焦平面变化对LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的影响

元素分馏是影响LA-ICPMS锆石U-Pb定年准确度的重要因素之一,通常利用标样进行校正。激光聚焦位置变化会引起剥蚀坑形貌及U-Pb分馏的改变,标样和样品聚焦条件不一致将导致标样难以准确校正样品,并最终影响定年结果的准确性,但影响的程度、机制及可容忍范围目前尚不清楚。为此,文章以91500为标样、GJ-1为样品,详细研究了聚焦偏离30μm范围内剥蚀标样与样品锆石的剥蚀坑形貌变化以及由此导致的U-Pb定年误差。实验表明,在距离锆石表面30μm范围内,标样和样品焦平面同步变化时,二者U-Pb分馏形式及程度基本一致,激光焦平面偏离所引起的样品年龄与TIMS推荐值的偏差小于1%;当二者聚焦不同步时,标样与样品的U-Pb分馏差别显著,年龄偏差最大可超过3%。激光聚焦不同步导致的标样与样品剥蚀坑纵横比差异是引起年龄误差的根本原因,激光焦平面偏离锆石表面超过15μm,剥蚀坑坑口明显变大,纵横比减小,U-Pb分馏形式及程度发生改变。通过预剥蚀锆石,观察剥蚀坑轮廓,使激光焦平面在距离锆石样品表面15μm范围内,可确保标样与样品剥蚀坑形貌及U-Pb分馏状态一致,提高LA-ICPMS定年的准确度。