海洋自然资本评估中生物能值转换率的研究

自然资本评估是研究生态系统服务与社会经济发展的重要方式。由于海洋具有特殊性和复杂性、开放性、流动性和多层次耦合性等特点,海洋自然资本评估方法的研究进展缓慢。能值分析理论通过能值转换率将生态系统内流动和储存的各种不同类别的能量和物质转换为同一标准的能值,可衡量和比较不同等级的能量价值,系统完整地反映自然资本价值,这一特点是其他评估方法所缺乏的。为精确量化海洋生物资本价值,本研究引入海洋食物网信息能流图和生态系统能量传递规律,提出了生物能值转换率的经验公式,即Tn=T1·E^1-nL(T1为初级生产者的太阳能值转换率,n为营养级,EL为林德曼效率)。为验证经验公式的可行性,选用相关案例进行了研究,得到海洋食物网中不同食性生物所处营养级及其相应的能值转换率。经验公式有一定误差,具体应用时应通过调研文献和相关数据,确定关键参数的取值范围以提高准确性。本研究得出的经验公式简化了海洋生物能值转换率的计算方法,促进了能值分析理论在海洋自然资本评估中的进一步应用。     

春季南黄海、东海浮游植物群落结构与环境因子

2017年春季(04-20—05-09)在南黄海和东海海域(119°30′～125°00′E,26°00′～36°00′N)67个站位进行水文、化学和生物的综合调查,使用水采方法研究调查海域的浮游植物群落结构,并将群落数据与环境因子(温度、盐度和营养盐)进行相关性分析。调查中共鉴定出浮游植物4门55属146种,主要由硅藻和甲藻组成,还有少量的金藻和蓝藻,生态类型以温带近岸性和广布性物种为主。优势物种组成方面,南黄海和东海海域存在差异,其中南黄海海域优势物种为诺氏海链藻(Thalassiosira nordenskioldii)、太平洋海链藻(Thalassiosira pacifica)、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)和具槽帕拉藻(Paralia sulcata)等,东海海域优势物种为柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、柔弱角毛藻(Chaetoceros debilis)和具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)等。调查区浮游植物细胞丰度为(0.07～547.87)×10~3个/L,平均值为29.45×10~3个/L,高值区集中在南黄海中部和闽浙沿岸区域,其中在南黄海中部的10～30 m水层发生硅藻水华。与环境因子的相关性分析表明,南黄海海域浮游植物细胞丰度与硅酸盐和磷酸盐浓度呈现显著正相关性,与其他环境因子相关性不明显;东海海域浮游植物细胞丰度与温度和盐度呈现显著负相关性,与硅酸盐、铵盐和硝酸盐浓度呈现显著正相关性。调查区香侬-威纳多样性指数介于1.05～4.86,平均值为2.48,高值区出现在调查区的北部近岸区域;Pielou均匀度指数介于0.02～0.97,平均值为0.57,高值区集中在南黄海北部近岸区域和东海外侧区域。     

遗传算法优化的BP神经网络卫星钟差预报

针对BP (Back Propagation)神经网络模型预测卫星钟差中权值和阈值的最优化问题, 提出了基于遗传算法优化的BP神经网络卫星钟差短期预报模型, 给出了遗传算法优化BP神经网络的基本思想、具体方法和实施步骤. 为验证该优化模型的有效性和可行性, 利用北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite system, BDS)卫星钟差数据进行钟差预报精度分析, 并将其与灰色模型(GM(1,1))和BP神经网络模型预报的结果比较分析. 结果表明: 该模型在短期钟差预报中具有较好的精度, 优于GM(1,1)模型和BP神经网络模型.     

基于MODIS积雪产品的高亚洲融雪末期雪线高度遥感监测

以2001—2016年逐日MODIS积雪产品为主要数据源,在高亚洲区域发展了大尺度融雪末期雪线高度的遥感提取方法,并对其2001—2016年的时空变化特征进行了分析。提取方法首先对逐日的MODIS积雪覆盖率产品进行去云处理,获得积雪覆盖日数（SCD）数据集;并用冰川年物质平衡观测数据、融雪末期Landsat数据对提取终年积雪的MODIS SCD阈值进行率定;最后以MODIS SCD提取的终年积雪面积结合地形“面积—高程”曲线实现大尺度融雪末期雪线高度信息的提取。结果表明：① 高亚洲融雪末期雪线高度的空间异质性较强,总体上呈南高北低的纬度地带性分布规律;并因受山体效应的影响,雪线高度由高海拔地区向四周呈环形逐渐降低的特点。② 高亚洲2001—2016年融雪末期雪线高度总体上表现为明显的增加趋势。在744个30 km的监测格网中,24.2%的格网雪线高度呈显著增加,而仅0.9%的格网呈显著下降。除兴都库什、西喜马拉雅外,其他地区雪线高度均表现为升高趋势,显著上升的地区主要分布在天山、喜马拉雅中东部和念青唐古拉山等,其中以东喜马拉雅升高最为显著（8.52 m yr ^-1）。③ 夏季气温是影响高亚洲融雪末期雪线高度变化的主要因素,两者具有显著的正相关关系（R = 0.64,P < 0.01）。     

1949—2019年中国自然地理学与生存环境应用研究进展

自然地理学是一门以基础研究见长的自然科学,其研究对象是与人类生存和发展密切相关的自然环境。中国的自然环境复杂多样,自然地理学家根据国家需求和区域发展在应用基础和应用研究方面同样取得显著成效,为国家重大经济建设、社会发展的规划,宏观生态系统与资源环境保护及区域可持续发展做出了重要贡献。本文总结了1949—2019年中国自然地理学在自然环境区域差异与自然区划、土地利用与覆被变化、自然灾害致灾因子和风险防控、荒漠化过程与防治、黄淮海中低产田改造、冻土区工程建设、地球化学元素异常和地方病防治、自然地理要素定位观测、地理空间分异性识别和地理探测器等方面的实践与应用,指出了未来自然地理学的应用研究方向。     

北斗一张网业务管理与服务系统设计与实现

针对北斗一张网体系建设与运营项目的实际需求与现状,整合已有基础设施资源,深入研究挖掘了潜在的信息资源,搭建了一个标准化管理与服务应用统一平台——业务管理与服务系统,提高了系统的移动管理能力、系统管理水平及系统服务效率,改变了传统CORS的管理与运维模式,同时也为海量用户提供了更高效便捷的个性化服务,真正从应用层面上实现了规范化、体系化与便捷化。在这一系统的支撑下,北斗一张网服务体系确立了全新的管理机制,也为北斗未来更广泛地推广应用打下坚实基础。     

空-谱融合的条件随机场高光谱影像分类方法

高光谱遥感数据具有光谱信息丰富、图谱合一的特点,目前已经广泛地应用在对地观测中。传统的高光谱分类模型大多过分依赖影像光谱信息,没有充分利用空间特征信息,这使得分类精度还有很大的提升空间。条件随机场是一种概率模型,能够较好地融合空间上下文信息,在高光谱影像分类中已经得到越来越多的关注,但大部分条件随机场模型存在超平滑的现象,会导致影像细节丢失。针对该问题,本文提出了一种优化融合影像空-谱信息的高分辨率/高光谱影像分类方法,该方法将影像的纹理信息与原始光谱信息进行融合,利用SVM分类器对其进行预分类,并将各类概率定义为一元势函数,以融合空间特征信息;然后将空间平滑项和局部类别标签成本项加入二元势函数中,以考虑空间背景信息,并保留各类别中的详细信息。最后,通过两组的高分辨率/高光谱影像数据进行试验。结果表明,与SVM算法、传统的条件随机场方法和面向对象的分类方法相比,本文提出的算法在整体分类精度上分别提高了10%、9%和8%以上,同时在保持地物边缘完整性、避免“同谱异物”与“同物异谱”的现象方面有较明显的优势。     

山地叶面积指数反演理论、方法与研究进展

叶面积指数LAI（Leaf Area Index）是表征叶片疏密程度和冠层结构特征的重要植被参数,在气候变化、作物生长模型以及碳、水循环研究中发挥着重要作用。遥感是获取区域及全球尺度LAI的一个重要手段,当前LAI产品主要基于遥感数据反演得到,但是多数LAI产品算法并未考虑地形特征的影响,导致山地LAI遥感反演精度不确定性大。提高山地LAI遥感反演精度亟需考虑地形因子对冠层反射率的影响,其中山地冠层反射率模型和遥感数据地形校正是提升山地LAI遥感反演精度的关键。本文围绕山地LAI遥感反演理论与方法,综合分析了国内外山地冠层反射率模型和地形校正模型的研究进展,总结了目前山地LAI遥感反演存在的问题,并讨论了未来研究的发展趋势。     

沉积物干容重分析及其沉积学意义:以东海内陆架海区为例

干容重是沉积学研究中用于计算物质通量的一个重要参量,对于正确认识沉积物的收支平衡、源汇通量以及地貌演化等问题具有重要意义。然而,干容重的分析流程和计算方法仍然缺乏统一的规范,导致干容重的取值不尽合理,影响了沉积学研究的定量化和精准度,这个问题需要引起足够的重视。本文选取了东海内陆架的表层沉积物和柱状沉积物,运用实验测试和间接公式计算两种方法获得了沉积物的干容重,对比分析了两种方法的精准度。研究发现,东海内陆架的细颗粒沉积物的干容重的数值范围是1.1—1.5g/cm~3;影响沉积物干容重的主要因素是沉积物的成分与粒度,前者通过颗粒态物质的密度起作用,后者通过孔隙度来影响。建议:干容重的分析测试工作应在采样后尽快完成;运用干容重进行沉积通量计算时,应根据沉积物的平均粒度和孔隙度的空间变化选择合适的数值,以获得更加合理的结果。     

Analysis of Safe Span Length and Fatigue Life of Submarine Pipelines

Owing to the complex environmental conditions, suspension could induce complicated forces on submarine pipelines and even cause vortex-induced vibration, resulting in fatigue damage of pipelines. Through aiming at the 28-inch submarine pipeline in the East China Sea, the pipeline was segmented according to the similarity, considering the factors of pipe assembly, typhoon, current, wave and seabed topography. The effects of span length on natural frequency in each section of submarine pipeline were analyzed by finite element model. The maximum safe span length allowed by each pipeline section was verified by fatigue cumulative damage theory, and the fatigue life of each pipeline section were predicted. The results showed that each order natural frequency of the pipeline decreased with the increase of span length. The calculated results of empirical formulas were much smaller than those of the FEM analysis. The increase of the gap between the suspended pipeline and the seabed was beneficial to enhance the fatigue life of the suspended pipeline.