利用卫星红外高光谱资料反演大气甲烷浓度垂直廓线

基于欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)大气廓线库和RTTOV9.3辐射传输正向模式,探讨了大气CH₄混合比浓度垂直廓线和柱总量的经验正交函数(EOF)反演方法,并利用地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测数据和红外EOSAQUA卫星的大气红外传感器(AIRS)实际观测资料进行反演实验和验证。并且与地基傅里叶热红外光谱仪(FTS)观测结果相比,300hPa以下EOF模型反演的CH₄混合比均方根相对误差小于AIRS的CH₄产品,CH₄柱总量的相对误差也小于AIRS产品。与AIRS的CH₄产品相比,EOF模型反演的CH₄混合比廓线相关系数为0.97,均方根相对误差小于2.5%。验证结果表明EOF模型可以为物理反演提供很好的初始值,由于其稳定且运算更快捷,在业务化运行方面具有很大应用前景。     

GPS矿区地面近井网的建立实践与分析

结合GPS矿区地面近井网建立实例,阐述GPS在矿区地面近井网建立过程中的诸多问题,如等级确定、网型结构、分级构建、重点观测等,意在服务于矿山井下大型巷道贯通工程及后续工程的定向边的基准;通过该网的建立,获得了某矿山的地面与井下的长度和方向基准。该网已为某12km长的大型贯通工程应用,工程贯通平面方向误差为1．7cm,远小于工程贯通平面方向限差20cm。实践证明该做法具有积极的示范作用。     

周口市近地面臭氧浓度变化特征及其影响因素分析

利用国控观测点位的空气质量监测数据,揭示了周口市主城区2019年近地面臭氧(O3)浓度的时间变化特征以及与前体物的相关性;并采用遥感解译与实地调查相结合的方法,分析了人类活动类型对周口市主城区近地面O3浓度的影响.结果 表明,O3浓度具有明显的日、月、季节变化规律,在前体物中与二氧化氮浓度存在负相关性.人类活动与近地面...     

基于集成学习方法的中国近地面臭氧浓度时空分布

自2013年大气污染防治行动以来，PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂等空气污染物浓度都有不同程度下降，但臭氧污染仍有上升趋势，臭氧污染已成为制约中国空气质量持续改善的关键问题。地基站点可以提供空间上特定点的臭氧浓度，但无法获得近地面臭氧连续的空间分布。由于臭氧大量分布于平流层，遥感卫星反演的臭氧柱浓度产品仅能反映整层臭氧柱浓度，但整层臭氧柱浓度与近地面浓度无明显相关性，因而无法体现近地面臭氧浓度。本文综合地基监测数据、再分析资料、卫星产品，采用不同的模型方法，得到近地面臭氧浓度的时空分布，结果表明集成学习方法可以准确估算近地面臭氧在空间上的分布状况和在时间上的变化趋势。本文对比了梯度提升回归树(GBRT)、极端随机树(ERT)、极端梯度提升器(XGBoost) 3种不同的集成学习方法在近地面臭氧污染估算的效果表现，3种集成学习方法在2019年—2020两年的十折交叉验证R2都在0.89以上，极端梯度提升器(XGBoost)方法在RMSE、MAE指标上有最好的表现，2019年—2020年两年的平均R...     

近40年波密县积雪时空分布特征分析

基于1977—2017年的Landsat卫星数据,研究区域积雪季节变化特征以及积雪变化与气候特征之间的响应机制。对Lantsat数据采用面向对象法、雪盖指数法提取波密县流域的积雪像元,研究结果表明,近40年来波密县流域积雪面积在年际尺度上整体面积急剧下降,40年间积雪覆盖率由67%下降至18%,尤其是2007—2017这10年,波密县流域的积雪面积呈现明显下降的趋势。全球气候变暖可能是波密县流域积雪面积不断变小的主要原因。     

滨州市PM2.5浓度时空分布研究

目前,我国已经成为PM2.5污染的重灾区,由此引发出一系列的大气环境和人类健康问题。因此,研究PM2.5的时空分布及其演变规律显得尤为迫切。本文对滨州市六个大气环境监测点2013年1月到2014年12月的PM2.5浓度数据进行分析整理,运用数理统计分析方法,结合地理信息系统技术,综合分析滨州市PM2.5污染水平、时空分布特征。结果表明,综合GIS手段的PM2.5浓度可视化分析方法能够较好的弥补传统图表、文字等表达方式的不足。     

运用贝叶斯方法的PM2.5浓度时空建模与预测

针对当前我国大部分地区正面临严重的空气污染问题,对重污染区域进行时空建模具有重要的意义。该文基于贝叶斯时空模型建立了京津冀区域的PM2.5浓度时空预测模型,该模型充分考虑了PM2.5浓度的时间变异特性与空间分布特性,并引入了气象数据作为协变量对没有监测站的位置进行预测。实验结果表明,该方法具有很好的预测精度,其在测试站点上的拟合优度达到了0.9以上,能够应用于区域级PM2.5浓度的时空分布建模与预测。     

2016年四川省PM2.5浓度时空分布研究

PM2.5导致大气能见度下降,造成雾霾天气.本文基于2016年四川省89个空气质量监测站的PM2.5数据,对2016年四川省PM2.5浓度时空分布特征进行研究分析.结果表明,2016年四川省PM2.5浓度空间分布呈现出西北部PM2.5浓度较低、空气质量较好,东南部PM2.5浓度较高、空气质量较差的趋势;时间分布呈现夏季PM2.5浓度较低、空气质量较好,冬季PM2.5浓度较高、空气质量较差的趋势,从而得出四川省PM2.5浓度时间和空间分布规律及分布图.     

顾及平稳特征的PM2.5浓度时空趋势拟合研究

针对PM2.5浓度估算中全局平稳因素和局部非平稳因素同时存在的问题,该文以京津冀地区2015年1月—7月的PM2.5浓度为研究对象,人口密度、GDP、AOD、温度、相对湿度、风速和大气压强为影响因子,利用混合时空地理加权回归模型对PM2.5浓度进行估算。结果显示,考虑全局平稳特征时能有效地提升PM2.5浓度估算的精度,PM2.5浓度与风速、温度呈负相关关系,京津冀地区PM2.5浓度呈北低南高的趋势。     

黑河流域MODIS气溶胶产品时空对比分析

卫星遥感监测提供的气溶胶产品很多,而当前使用最多的是Terra和Aqua卫星上搭载的MODIS传感器获得卫星影像数据反演气溶胶光学厚度AOD。MODIS数据反演得到的气溶胶光学厚度产品目前经历了C002、C003、C004、C005、C006等版本。为了对比分析黑河流域的MODIS气溶胶产品,本文首先对黑河流域范围内C006版本的气溶胶光学厚度产品的精度进行了验证,然后对比分析了研究区气溶胶光学厚度的时空变化特征。采用黑河生态水文遥感试验（HIWATER）气溶胶光学厚度地基观测数据验证MODIS气溶胶光学厚度产品的精度。验证结果显示MODIS气溶胶产品的精度较高,可信度也较高,具有显著的适用性。对比分析发现研究区的气溶胶光学厚度的时空变化特征很明显,下午星Aqua的气溶胶光学厚度值比上午星Terra的高,并且中下游气溶胶光学厚度值比上游地区较高。夏季的气溶胶光学厚度比其他季节的气溶胶光学厚度值高,春季气溶胶光学厚度高值区域集中分布在下游地区,夏季的高值区域分布在上游区域,秋季的高值区域分布比较均匀,冬季高值主要分布在研究区的西部地区。     

城区空气质量指数时空分布特征及影响机制分析

济南市是中国雾霾最严重的城市之一,探究该地区大气污染的时空分布及影响机制具有重要意义。利用地统计插值分析了济南市主城区AQI的时空分布特征,并利用地理探测器定量分析了AQI的风险因子及影响机制。研究结果表明,年际尺度上,济南市主城区AQI在时间上呈逐年降低趋势,在空间上大致呈现出东南低西北高的分布态势;季节尺度上,济南市主城区AQI在时间上具有鲜明的季节性差异,从高到低依次为冬季、春季、秋季、夏季,在空间上则呈现出春季和冬季东南低北部高、夏季整个主城区均低、秋季南低北高的分布态势;月尺度上,济南市主城区AQI呈现出典型的“U”形分布特征,最高值为1月和12月、最低值为8月;各因子交互作用的影响力远大于单因子的影响力,其中,土地利用类型∩年均降水量的交互作用对济南市主城区AQI的影响力最大。研究显示,济南市主城区AQI受土地利用类型和年均降水量的共同影响最大。     

安徽省近50余年降水量时空变化特征分析

利用安徽省内15个和周边17个气象台站1957-2008年的降水资料,运用线性倾向估计和ArcGIS软件的空间分析等方法,分析从1957-2008年安徽省降水量的时空分布规律和长期变化趋势,并选取900mm,1200mm,1500mm为特定等值线,通过对特定等值线的变化来分析不同年代降水量的空间差异.研究结果表明：安徽省近50余年来降水整体上呈上升趋势,省内各区域降水差异较大,呈南多北少,山区多平原少的特点;从各区域降水的变化趋势来看,南方山区逐步减少,而北方平原呈逐步增加的趋势,南北降水差距在不断缩小.     

基于遥感反演结果的悬浮泥沙时空动态规律研究--以珠江河口及邻近海域为例

选择了珠江口及其邻近海域1995年~2000年152个时相的NOAA/AVHRR影像反演的悬浮泥沙浓度结果,通过对悬浮泥沙反演结果影像的叠加,求算叠加像素点像素平均值,计算了研究海域在1995~2000年间月、季及丰枯水期几个时间尺度上的悬浮泥沙平均浓度及其平均变化。结果大致表明了陆地径流对海域的影响范围和悬浮泥沙在海域的运动方向。     

湖北省气溶胶光学厚度时空分布特征研究

利用MODIS遥感数据反演湖北省2003～2008年气溶胶光学厚度(AOD)数据,研究了AOD平均值的空间分布与时间变化特征;利用自组织映射(SOM)模型与线性模型,分析了湖北省AOD与人口密度、人均工业产值、森林覆盖率之间的关系。结果表明,在空间分布上,AOD高值区主要位于地势较低、人口密度较大、人均工业产值较高、森林覆盖率较低的湖北中南部;AOD次高值、低值区位于地势较高、人口密度较小、人均工业产值较低、森林覆盖率较高的湖北西部、东北部和东南部,对高值区呈环绕之势。在时间变化上,AOD年均值呈逐年增加的趋势;四季均值及细粒比分布存在明显差异;月平均值在冬春、春夏之交分别呈上升与下降趋势。在AOD时空分布的影响因素上,SOM模型与线性模型分析结论一致,AOD分布与人口密度、人均工业产值呈正相关,与森林覆盖率呈负相关。     

基于过程的空间环境数据模型

针对现有时空数据模型的不足之处,该文在分析空间环境数据特点的基础上,将过程思想引入空间环境数据模型的研究中,将空间环境过程概括为点过程、线过程、面过程和场过程四类过程对象,并以此建立其逻辑模型和物理模型,并给出时空过程插值与聚合、查询和提取等时空分析方法,最后实例验证的结果表明:基于过程的空间环境数据模型可有效组织、管理空间环境数据。     

GOSAT卫星数据监测中国大陆上空CO2浓度时空变化特征

中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外CO2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCCON站点CO2观测对GOSAT CO2数据进行精度验证,结果表明,GOSAT CO2具有较高的精度,相对TCCON CO2的偏差为-1.04±2.10 ppm,两者的相关系数高达0.90;利用中国地区7年的GOSAT CO2观测数据分析研究显示,CO2浓度高值主要分布在中国的浙江-江苏-安徽地区、京津冀地区和湖南-湖北-河南-陕西地区;截至2016年,中国大部地区CO2浓度超过400 ppm;中国大陆CO2平均浓度呈现明显的逐年增长趋势,从2010年的387.76 ppm增长到2016年的402.18 ppm,年增长率约为2.31 ppm/a,略高于同期全球平均水平。     

中国东部海域气溶胶光学厚度时空变化研究

结合船基海上现场实测资料与卫星遥感MODIS光学厚度资料,分析了中国东部海域气溶胶光学厚度(AOD)的季节变化和地理分布特征。中国东部海域平均气溶胶光学厚度存在以中纬度为中心的纬向分布;同时受到陆源物质的影响,近海气溶胶光学厚度大于远海,且随着离海岸距离变大有线性递减的趋势。受沙尘、季风气候的影响,各海域气溶胶光学厚度存在明显季节变化和分布特征。渤海、黄海及东海有类似的变化特征,春季都受到沙尘气溶胶的影响,气溶胶平均光学厚度值为全年最高0.12,并且对东海的影响最明显;夏季最小,秋、冬季逐渐变大。     

Exploration of spatial and temporal characteristics of PM2.5 concentration in Guangzhou,China using wavelet analysis and modified land use regression model

ABSTRACT

This article attempts to detail time series characteristics of PM2.5 concentration in Guangzhou (China) from 1 June 2012 to 31 May 2013 based on wavelet analysis tools, and discuss its spatial distribution using geographic information system software and a modified land use regression model. In this modified model, an important variable (land use data) is substituted for impervious surface area, which can be obtained conveniently from remote sensing imagery through the linear spectral mixture analysis method. Impervious surface has higher precision than land use data because of its sub-pixel level. Seasonal concentration pattern and day-by-day change feature of PM2.5 in Guangzhou with a micro-perspective are discussed and understood. Results include: (1) the highest concentration of PM2.5 occurs in October and the lowest in July, respectively; (2) average concentration of PM2.5 in winter is higher than in other seasons; and (3) there are two high concentration zones in winter and one zone in spring.     

Development of a GIS data model with spatial, temporal and attribute components based on object-oriented approach

1 lntroductionA Mraphical object normal1y poSSeSSes threecomPOnents: spatiaI, temporal and attribute asPeCts.The first comPOnent describes the spatial extent ofan object, such as the boundary of a Iand parcel.The second describes timesrelated information, fOrinstance, the beginning and end time of a land Par-cel. The third describes the attribute characteristicsof obects, fOr example, the type of land cover.These three comPOnents constitute a complete im-age of an object.In most of the…