大气、陆面与水文耦合模式在中国西北典型流域径流模拟中的新应用

水文模式在较长的发展阶段由简单的概念模型逐步演变复杂的分布式物理模型,大气学科的各类气候模式在近年来迅猛发展同时也逐步带动了水文学的发展。从大气、水文两个学科发展角度纵向开展研究,通过分析以往研究成果认为,虽然大气、水文模式在其各自的发展已经到达了较为完善的地步,然而其相互耦合并取长补短的优势并未发挥。在探讨大气、陆面及水文模式发展的基础上,选取XJLDAS(Xinjiang Land Data Assimilate Datasets)大气陆面同化系统,CLM3.5(Community Land Model,Version 3.5)公用陆面模式及快速汇流模式RAPID(Routing Application for Parallel computation of Discharge)作为关键耦合对象,利用以上耦合系统对新疆精博河流域径流过程进行模拟。通过研究分析,认为:XJLDAS+CLM3.5+RAPID模式可较好地重现流域地表径流年内分布状况,然而,由于陆面参数化方案选取等原因,研究区径流量出现一定偏差。此外,在本研究中发现,陆面模式径流汇流模拟结果与实际结果存在一定偏差,将这种偏差进行分析后发现:在进行大尺度水文模拟时,需要在考虑在研究区相关地理特性(如地质构造、地表覆被)基础上进行模式相应改进,以最大限度的重现大尺度径流真实过程。     

大气水文模式耦合研究综述

首先阐明大气水文模式耦合的必要性,总结作为二者耦合的共同界面——陆面模式的发展过程。在此基础上,从耦合研究方法和目的出发,分4个类别详细论述当前国内外大气水文模式耦合研究的现状。指出了单向耦合不足和进行双向耦合所面临的几个关键问题包括：尺度问题、次网格分布非均匀性、降水模拟等。未来要求充分利用“3S”、四维变分同化等新技术和新方法,加强多学科的联合研究,深入开展大气水文模式的双向耦合试验和敏感性分析,研究大气—植被—土壤—水文系统的交互影响,从根本上提高大气和水文模式的模拟和预报水平。     

泥炭沼泽化类型、控制因素及聚炭水文模式

水体沼泽化与陆地沼泽化这2种基本类型,已为众多学者公认,但它们的组合类型即水一陆转换式沼泽化类型,尚未引起学术界足够的重视。导致某泥炭层形成过程中泥炭沼泽化类型及其转换的直接原因是水文条件,特别是覆水深浅的变化与稳定程度,而引起后者变化的主导因素是地质构造、气候或二者的综合。马来西亚沙捞越巴兰河三角洲泥炭地和广东湛江遂溪下某泥炭地是第3种泥炭沼泽化（水-陆转换式）类型的现代实例。根据对泥炭沼泽化作用控制因素和国内外古今泥炭沼泽演化类型实例分析,归纳了3种聚炭水文模式。     

珠江流域大尺度陆面水文耦合模式的构建及应用

以珠江流域为研究对象,通过更新陆面水文模式所需的下垫面参数数据库,建立适合于珠江流域的大尺度陆面水文耦合模式系统,并利用该模式开展了1963~2006年流域水文水循环过程的数值模拟,通过与实测流量比较,系统考察了陆面水文耦合模型对珠江流域水循环各分量的模拟性能。分析结果表明,该陆面水文耦合模式对珠江流域年平均各水循环要素具有良好的模拟能力;模式对珠江流域干流主要控制水文站的月平均流量也有较高的模拟精度,模式模拟的水量平衡系数均接近1,相关系数均高于0.84,IOA相似度系数均高于0.9;相对而言,模式对流量峰值的模拟能力还有待提高。     

气候模式中关键陆面植被参量遥感估算的研究进展

卫星遥感资料对于改善气候模式的强迫场,改进相关物理参数,提高数值模式模拟的准确性具有重要作用。目前,全球已经积累了多年的卫星遥感资料,并且已有多种陆面参量遥感产品。然而,卫星遥感资料在气候模式中的应用还非常有限。充分利用卫星遥感资料,对于提高气候模式模拟能力具有重要作用。选择植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)、叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)和地表反照率(Albedo)3个关键陆面参量的遥感估算方法进行评述,并分析了陆面参量真实性检验的尺度转换问题,还以WRF(Weather Research and Forecasting model)为例,阐述了遥感估算的陆面参量应用于模式的表达方式。最后讨论了关键陆面参量遥感估算的不确定性和遥感参量应用于气候模式的尺度匹配等亟待解决的问题,并对这些问题的未来改进方向进行了展望。     

冻土过程参数化方案与中尺度大气模式的耦合

将发展的冻土过程参数化方案与耦合了NCARLSM陆面过程模式的中尺度大气模式MM5相耦合,对包括我国北方,蒙古国,东西伯利亚的高纬度地区进行了模拟.模拟时间选为北半球季节冻土生成的10月份.模拟结果表明,模式能够较好地模拟出该区域的冻土分布,并且对大气模式中海平面气压场、气温场的模拟改进显著.     

中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究进展

综述了国家自然科学基金“八五”重大项目“中国陆地生态系统对全球变化的反应模式研究”的最新进展，主要有对全球变化反应的植物生态生理学基础模型研究，对全球变化反应的植物群落学模型与气候（植被关系，全球变化中的我国生物群区遥感监测技术与相关模型研究，以及生态系统对全球气候变化响应的预测。最后指出未来中国进行全球变化与陆地生态系统关系研究拟注重各计划间的交叉及应加强研究的领域。     

沉降统一计算模式及其可视化实现

利用VC++6.0编译平台,通过编制可视化应用程序,对浅基础与桩基础的沉降统一计算模式进行了探讨.这一模式对计算荷载的确定、附加应力的计算及孔隙比的确定进行了统一,从而,不需要分别编制应用程序来计算浅基础与桩基础沉降,提高了编制应用程序的效率,数据输入、输出及沉降计算过程均通过可视化界面进行操作,计算过程简单方便,计算结果重复性好,具有很好的实际应用价值.     

评估两类模式对陆面状态的模拟和估算

针对夏季土壤变干过程,利用观测系统模拟试验,比较离线的陆面模式(LSM)和耦合大气边界层的陆面模式(SCM)对土壤温度、湿度和地表热通量等陆面状态的模拟,然后借助数据同化方法,评估2类模式对陆面状态的估算能力.结果显示:2类模式除对地表长波辐射和感热通量的模拟差别较大外,对其余量则较小;只同化表层土壤湿度观测时,LSM对土壤湿度和感热通量的估算好于SCM,对土壤温度的估算则相反,而对潜热通量估算的差距很小;同时同化表层土壤温度、湿度观测会使地表热通量的估算差距增大;最后对2类模式不同表现的可能原因进行分析讨论.上述数值模拟和同化结果:当用某一类模式的模拟结果或同化产品为另一类不同模式提供初边界条件时必须注意它们之间的差异,避免出现输入量引起的模式状态量间的动力不协调现象.     

陆面模式CLM4.5在青藏高原土壤冻融期的偏差特征及其原因

利用中国区域地面气象要素数据集制作的大气强迫场驱动通用陆面模式CLM4.5（Community Land Model version 4.5）对青藏高原区域进行离线模拟试验,模拟结果与D66、沱沱河（TTH）和玛曲（Maqu）3个站点的观测资料以及GLDAS（Global Land Data Assimilation System）-CLM2模拟结果进行了对比,并分析了陆面模式对冻融过程中土壤温度和湿度模拟的偏差及其可能原因。结果表明：CLM4.5对土壤温度模拟较好（平均RMSE≈3℃）,而GLDAS-CLM2计算的土壤温度偏高,偏差较大（平均RMSE>6℃）,且其偏差大于CLM4.5,尤其在冻融期;CLM4.5能较好地模拟出冻融过程中土壤湿度季节变化,但土壤湿度的模拟值与观测值存在一定偏差（平均RMSE≈0.1 mm³·mm^-3）,GLDAS-CLM2不能反映出土壤湿度在冻融过程中的变化特征。CLM4.5的模拟偏差主要来自大气强迫场,而GLDAS-CLM2的偏差除了大气强迫场的不确定性外,还来自于模式冻融参数化方案的不完善。大气强迫场中的气温和降水对土壤温度和湿度的影响在冻融期和非冻融期表现不同。在非冻融期,土壤温度的模拟主要受气温的影响（r>0.6）,气温偏差对土壤温度偏差的贡献率大于50%;土壤湿度的变化则主要受降水的影响,降水偏差对土壤湿度偏差的贡献率为20%~40%。在冻融期,受土壤水热相互作用的影响,气温和降水对土壤温度和湿度的作用效果减弱;土壤湿度的变化受气温影响显著,其贡献率为10%~20%。陆面模式中冻融参数方案的不完善是冻融过程中土壤温度和湿度偏差的重要来源之一。     

基于GDW的空间数据融合

空间数据融合是目前地学信息领域面临的难题。通过介绍Oracle数据仓库系统架构和其在地学信息存储和分析方面的优点,深入分析ArcInfo中的Geodatabase的空间数据组织模型,重点研究了Oracle Spatial的空间数据存储模型、空间数据和空间索引组织模式,并给出了空间数据融合的具体实现过程。针对具体项目,结合GIS二次开发,能非常高效地实现空间数据的融合。     

数据同化算法研究现状综述

近年来,全球环境变化对人类生存影响日益突出,为了加强对陆地—大气—海洋的监测,全球对地观测系统计划(GEOSS)和全球环境与安全监测计划(GMES)等相继被提出。数据同化算法作为连接观测数据与模型模拟预测的关键桥梁也得到了迅速发展,显著标志新的数学研究成果不断被引入数据同化算法中。在国家重大科技基础设施项目"航空遥感系统——地球科学数据处理软件系统"需求背景条件下,梳理遥感数据同化算法的国内外发展现状,明确数据同化算法开发的技术主线和重点内容,稳步推进数据同化算法理论研究和软件开发。     

属性数据与空间数据连接对土壤有机碳储量估算的影响

土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC) 库在陆地生态系统中具有重要作用。在基于GIS利用土壤类型法估算SOC储量时,由于土壤图比例尺的限制,属性数据与空间数据的连接会导致对SOC储量的估算结果产生很大不确定性。利用中国滇黔桂地区（云南省、贵州省和广西壮族自治区）798个土壤剖面及1∶[KG-*2]50万土壤图在不同的制图单元水平上,分别采用算术平均值法、中值法和面积加权平均值法（以土种志中的面积为权重）估算了该地区1 m深度SOC储量,并与基于土壤学专业知识连接方法（Pedological Knowledge Based Method, PKB）的估算结果进行了比较。结果表明：面积加权平均值法比中值法和算术平均值法的估算结果更为准确,而且在土类、亚类和土属水平上应用面积加权平均值法对SOC储量的估算结果差异不大。在采用较大比例尺、较为详细的土壤图时,PKB法较理想;反之,则面积加权平均值法较好。     

基于RS、GIS的人口空间分布研究

人口的空间分布问题涉及人口学、经济学、地理学等多个学科,统计型人口数据的空间化是"数字地球"的重要研究内容。阐述了人口地域分布的基本理论,回顾了人口空间分布的研究进展,结合研究实践,提出了在遥感、GIS技术支持下,统计型人口数据空间化的研究思路和技术流程,并对该方法的特点和应用前景做了展望。     

空间数据挖掘系统及其应用

近年来，空间数据挖掘系统的开发及应用已取得了极大的进展。文章在介绍已有空间数据挖掘系统的基础上，简述了空间数据挖掘与空间数据仓库、空间数据挖掘与地理信息系统的关系，阐述了空间数据挖掘的智能分析及其应用，探讨了目前空间数据挖掘系统开发及应用中存在的主要问题及未来的主要研究方向。     

Spatio-temporal Pattern of Remote Sensing Data Sources and Study Areas in Papers on Vegetation Cover Changes in China

The study on vegetation cover changes based on remote sensing data sources is an important component and frequent topic of earth surface process research. In order to review and summarize the remote sensing data sources and the spatio-temporal pattern of the study areas for vegetation cover changes in China from the perspective of bibliometrics and GIS spatial presentation， the information of remote sensing data sources and study areas were extracted from 1 021 papers on vegetation. Then the composition of remote sensing data sources and their temporal changes in heat which is termed as study frequency， the spatio-temporal scale characteristics of remote sensing data sources and study areas， and the distributions and change characteristics of hot study regions were analyzed. The results show that \mathrm{①} the number of papers is increasing gradually， and the frequency of each remote sensing data source is basically consistent with its available timing； \mathrm{②} the average period length of the remote sensing data used is gradually elongated， and the spatial resolution of remote sensing data is positively correlated with the size of study areas stably； \mathrm{③} the hot study regions are concentrated in the Loess Plateau area， and the core of the northern arid and semi-arid areas. These results can provide a basic reference for understanding the spatio-temporal pattern and the change trend on the utilization of remote sensing data sources and hot regions for vegetation change studies.     

城市景观格局的大气环境效应研究进展

城市规划不仅需要适应区域气候,更需要通过城市自身的合理空间配置来缓解因城市化引起的城市大气环境问题,因此,加强城市景观格局大气环境效应的研究对于提高城市规划的水平具有重要的意义。从城市下垫面的大气环境效应、大气数值模式、遥感应用技术以及城市规划的气候适应性等方面综述了城市景观格局的大气环境效应的研究进展,并分析了城市景观格局的大气环境效应应用于城市规划面临的主要问题。尽管城市景观组分的大气环境效应已经得到充分认识和应用,但是景观组分的空间组合,即城市景观格局对城市大气环境的影响及其应用研究仅仅处于起步的阶段。为了推动城市景观格局的大气环境效应研究并应用于城市规划之中,除了需要深入研究“格局影响过程”的机制外,还需要重点解决2个问题：一是寻找能够用来研究城市景观格局与大气环境相互作用的格局参数;二是确认具有一般意义的理想城市景观格局模式。     

基于Google Earth的遥感影像数据资料归档系统

将Google Earth应用于遥感影像数据资料归档系统中,是一种新的遥感资料归档方法,能将归档的成果文件整合,克服了传统归档方式不能快速查看数据效果、位置、属性信息的缺点,很好地适应了信息化工作程序对图像数据库的快速响应的要求.ARCGIS补充了Google Earth薄弱的空间分析功能.系统再联合EXCLE表件,方...     

Urban Sustainability Evaluation Based on Remote Sensing and Network Data Support: Progress and Prospect

The sustainable development of the city is the key to the realization of the global sustainable development goals. Urban sustainability evaluation is a measure to the sustainable development of cities, and basis of sustainable urban development. The current evaluation method is based on statistical data which is low spatial resolution, long period and high cost. In recent years, remote sensing data, network data and the multivariate data have been used for the evaluation for the sustainable development of cities, and there have been many related research cases, which provides a new idea and method to carry out the high resolution evaluation of urban sustainable development rapidly, accurately and cheaply. This article reviewed the remote sensing data and network data in the progress of the application in the evaluation to the sustainable development of cities, and discussed the advantages of remote sensing and network big data in the objectivity, accuracy, and timeliness of evaluation compared with traditional data. Based on the sustainable urban development indicators of the United Nations Sustainable Development Goals (SDG), a basic framework for the evaluation of sustainable development of cities with high temporal and spatial resolution of big data such as remote sensing data and network big data was proposed. The introduction of remote sensing and network big data will change the inherent paradigm of sustainability assessment, make high-resolution real-time evaluation possible, further innovate analytical techniques, improve data accuracy, and make clear the alternative relationship with traditional data being the focus and the only way to realize the replacement of traditional data by remote sensing and network big data.     

一种基于光谱角和光谱距离自动加权融合分类方法

高分辨率遥感影像分类一直是业内研究的热点之一,考虑到影像地物光谱角和光谱距离在分类中具有较好的互补性,提出了一种基于光谱角和光谱距离自动加权融合的分类方法,对传统多分类器分类的融合策略进行改进,能够在训练阶段根据样本自动地调整好各分类器对各类别进行分类的权重系数,使得融合后的分类结果更加科学和准确。QuickBird影像的分类实验表明,方法的分类精度明显优于单纯的光谱角或距离法,可广泛用于各种高分辨率影像的分类识别。