利用GRACE重力卫星数据反演黑河流域地下水变化

干旱区地表水资源有限, 地下水资源被超采利用, 黑河流域是西北干旱区典型内陆河流域, 有同样的地下水资源利用问题. 然而由于监测地下水变化的测井数目有限且分布不均, 难以从流域尺度上把握地下水资源的时空变化. 利用GRACE重力测量卫星数据反演黑河流域2003-2008年间的地下水时空变化, 为合理分配利用水资源提供科学依据, 为掌握无资料区域地下水水资源及其变化趋势提供了计算方法. 为验证GRACE反演结果的可靠性, 首先将计算出的黑河中上游地下水的变化, 与该区域实测地下水变化数据进行对比分析, 结果显示二者之间相关性较好, 在一定程度上表明GRACE数据具备反演整个黑河流域水储量变化及其各个组分的能力. 此后, 利用GRACE数据反演了全黑河流域的地下水变化, 对其时空变化进行了分析和讨论. 结果表明: 黑河流域2003-2004年间地下水减少的幅度越来越少, 2005年夏季期间地下水资源量增加量最多, 自此地下水增加幅度逐渐减少, 至2008年趋于平衡. 空间上流域局部变化波动较大, 2003-2004年间黑河上游地下水资源量处于减少状态, 2005年相对于6 a地下水平均含量有轻微增加趋势, 2006年处于6 a平均值状态, 2007-2008年有稍微上升趋势; 中游在2005年有略微的上升, 之后3 a下降; 下游地下水含量在6 a中整体呈上升趋势.     

基于类Twitter服务的低成本近实时野外监测数据获取系统

野外实时数据对于研究和预报工作越来越重要,传统的有线、无线或者混合数据传输方案往往建设难度大、成本高,且需处理数据冗余、信息纠错和信息干扰等实际问题.实验基于当前流行的类Twitter网络服务和GSM短信息服务,提出了一套基于无线短信的满足近实时数据获取要求的水文野外数据获取系统,并对其进行初步试验.方案具有低成本、高效率、构建灵活快速等特点,可以被广泛应用于近实时、保密性要求低的科研生产领域数据采集业务.     

基于知识规则的土地利用/土地覆被分类方法——以黑河流域为例

本文提出了一种基于知识规则的土地利用/土地覆被分类的新方法。知识规则是基于专家经验建立起来的,反映研究区内不同分类系统下各类别的地理分布特性与地理分布交叉可能性。基于黑河流域90 m 分辨率DEM、2009 年逐月1 km 分辨率NDVI,参考美国地质调查局(USGS) 1 km分辨率土地利用/土地覆被数据在欧亚大陆上各类别的聚类中心,应用在上、中、下游分别建立的知识规则,以知识规则结合最近距离的USGS 类别聚类的方法,制作了一套与USGS全球土地覆被分类标准一致的、可以用于大气模式以及陆面过程模式的黑河流域土地覆被类型分布数据。本方法分类结果与以往研究采用的类别映射方法的分类结果及实际地物影像进行对比,表明知识规则下的分类结果更能准确表达流域地表覆盖特征,对冰雪、冻土类别和沙地荒漠类别的表现更优。     

基于知识推理的节水型城市评估系统

对专家系统和地理信息系统之间的有效集成与综合应用进行研究,以节水型城市建设、申请及考核的相关指标为例,建立基于专家系统开发工具CLIPS的节水型城市评价知识库,进而以跨平台的Qt/C++为编程语言,实现专家知识库系统和基于ArcEngine组件的地理信息系统集成,完成基于知识推理的节水型城市评估系统原型机.以甘肃张掖为例,演示了专家系统和地理信息系统集成在水资源管理领域的应用,显示出地理信息系统与专家系统的集成可作为解决非结构化、不确定的地学问题的有效手段,具有广阔的应用前景.     

四个概念性水文模型在黑河流域上游的应用与比较分析

首先结合新安江模型、TopModel、HBV模型和Sacramento模型机理,从模型结构的土层划分、土壤水分计算、蒸散发计算、产流区不均匀性的考虑、产流机制、下渗机制等多个方面进行了理论上的比较,然后选择黑河流域上游为研究区,结合模拟结果对这四个概念性水文模型在黑河上游山区流域应用情况,从土壤水分、蒸散发、径流过程和各径流组分四个方面进行了分析比较。结果显示,概念性水文模型对黑河干流上游山区径流模拟有较好的模拟效果,但是对土壤水分、蒸散发等水文过程只能描述其变化趋势,难以定量,同时,我们还可以得出在所用四个模型中,HBV模型在黑河干流上游山区出山口的径流拟合中有和其他3个模型相当的Nash-Sutcliffe效率系数,并且在枯水期的表现也好,适用性最好。     

用于冻土实验大数据文件处理的软件设计与开发

冻土实验是冻土研究的重要基础,长时间的野外冻土监测和高频率采集的室内冻土测试会产出大量数据,传统数据处理程序往往无法有效处理这些大数据文件,因此开发了一个用于冻土实验大数据文件处理的软件系统.首先描述了该软件系统的组成,包括温度转换和显示、冻土力学实验数据转换和冻胀实验数据转换3个功能模块,并介绍了实现过程中涉及的主要关键技术,然后通过一个示例说明此软件具备的实用性和优异的性能.借助系统具备的扩展性设计,未来更多的实用功能将被添加到系统里面.     

MODIS地表温度产品在青藏高原冻土模拟中的适用性评价

利用MODIS地表温度反演产品,以青藏高原为研究区域,通过单点、区域、模型3方面来验证MODIS地表温度产品在青藏高原冻土模拟中的适用性.通过69个气象站点观测的地表O cm温度数据与所在位置的MODIS地表温度数据比较,二者在时间序列上的变化趋势基本一致,但是平均误差较大.在区域验证中,实测地表温度数据采用经纬度海拔...     

基于年平均地温的青藏高原冻土分布制图及应用

年平均地温是指多年冻土年较差为零的深度处的地温,是冻土分带划分的主要指标之一.利用青藏公路沿线钻孔实测年平均地温数据,进行回归统计分析,获取年平均地温与纬度、高程的关系,并基于该结果,结合TOPO30高程数据模拟得到整个青藏高原范围上的年平均地温分布.以年平均地温0.5℃作为多年冻土与季节冻土的界限,对比分析模拟图与青藏高原冻土图,除个别区域有较明显的差异,模拟结果图较好地体现了青藏高原冻土的分布情况.利用模拟结果,根据青藏高原多年冻土分带指标及寒区工程多年冻土区划指标,对青藏高原多年冻土分布进行了分带划分,并统计各分带面积;根据简化的冻土厚度计算公式,计算了青藏高原多年冻土的厚度分布.最后,利用数值预测方法的结果,在气候年增温0.04℃的背景下,对高原未来冻土分布进行了预测.     

"青藏铁路数字路基与仿真平台"体系架构设计

在软件工程流程中, 系统体系结构设计是基础, 不同的体系结构要求不同的底层数据模型及相应的实现手段. 分析比较了适用于网络环境的两种体系结构, 文件服务器架构和客户/服务器(C/S)架构,选择胖客户C/S架构作为本系统的基础体系结构, 并在此基础上结合"青藏铁路数字路基与仿真平台"要求体系结构能支持网络分布式环境、易于功能扩展、具备可操作性等特点, 描述了系统的工作流程, 给出具体的系统配置及开发集成的实现手段.