基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线匹配算法

当影像中存在多个相同或相近的直线特征时,仅利用单直线特征间的相似性进行匹配容易导致算法失效,因此本文提出基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线匹配算法。该算法利用直线间的拓扑关系分别对2幅影像上提取的直线进行编组得到特征直线组,并将其作为匹配基元;然后利用核线约束确定候选同名直线组的搜索范围,精简了候选直线组的数量;依据直线间几何属性特征向量的仿射不变性建立直线组的匹配关系,将仿射不变量交比作为基础几何不变性测度,并延伸设计仿射相似度参数,计算出目标直线组与每个候选直线组的仿射相似度或一般相似度,确定2种相似度下总体相似度值最大的特征直线组为其同名直线组,最后将同名直线组分裂为2对同名单直线,对分裂后的结果进行整合可以显著降低冗余匹配,得到“一对一”的匹配单直线。为了验证算法的可靠性,实验选取网上公开的5组典型近景影像进行测试,通过与其他匹配算法的对比分析,结果表明该算法应对影像间存在的视角、旋转和尺度变换等复杂条件均取得了较高的匹配精度,匹配正确率最高有14.5%的提升,且阈值的选择对匹配结果影响微弱,验证了基于直线间几何属性特征相似性约束的组直线算法鲁棒性和匹配稳定性较强。     

组网雷达在暴雨过程低层水平风场反演试验初步研究

从实际应用考虑,略去基于组网雷达的两步变分法目标函数中与反射率因子有关的约束项。为验证简化后的两步变分法的风场反演能力及稳定性,设计了水平分辨率、垂直层数、垂直分辨率、反演区域以及反演中心等约束条件对水平风场反演结果影响的敏感性试验。通过对重庆地区的2次暴雨过程在3 km高度上的水平风场反演试验分析,发现简化后的两步变分法对暴雨过程低层水平风场的反演具有较高的可靠性,且各设计试验条件下的反演结果较稳定。具体表现为反演的水平风场能够反映出暴雨过程的中-β尺度流场结构特征,且2次过程在低层存在的中-β尺度强回波区与反演风场辐合区配置较好。     

三角高程法超长距离跨海高程传递实验研究

针对三角高程法跨海高程传递测量误差的来源问题,该文提出了基于三角高程法的超长距离跨海高程传递方法,设计了具体的测量方案,包括跨海场地选定与布设,观测标灯设计与制作,跨海观测时段数、测回数及组数设计,观测程序与观测方法、观测成果的限差验算与成果取舍等,并提出了跨海高程传递精度评定的两种方法。在平潭海峡公铁两用大桥工程现场选定两条跨海线进行了实验研究,实验结果表明,13.9km和18.0km跨距的跨海高差平差值与已知高差的较差均小于二等水准测量限差,每千米跨海高程测量中数的中误差分别为±0.68mm和±0.63mm。     

鸿沟引水口与渠首段经流考辩

鸿沟是先秦至魏晋时期中原地区一条重要的人工运河,对古代北方地区水运交通有着极其深远的影响。但其引水口和渠首段经流的问题,至今仍存歧见。本文在实地考察的基础上,通过对史料及考古资料的系统梳理与分析,深入探讨了战国至魏晋时期鸿沟引水口与渠首段经流的变迁过程,结果表明：① 战国时期,魏国在荥阳一带的实际控制线当在魏长城以西,包括当时的卷邑、衍邑等,魏惠王初开鸿沟运河时,其渠首段是利用流经魏国境内的济隧河道,而不是利用流经韩国境内的荥渎河道;② 秦兼并六国过程中,消除了国界的障碍,并在广武山设置了敖仓,为水运转输方便,遂将引水渠道西移至距敖仓较近的荥渎河道,并在荥口设置水门,以控制航运;③ 东汉后期,荥渎被黄河泥沙侵淤,鸿沟渠首段再次西迁至有柳泉、广武涧等清澈溪水注入的石门水河道,并一直沿用至隋开通济渠。     

开采沉陷工程岩体本构关系研究

传统开采沉陷理论存在对采动岩体本构关系研究不够的问题, 本文在运用现代工程地质学理论和现代数学力学理论相结合, 对采动岩体本构关系进行深入研究的基础上, 提出了用黑箱问题灰箱化的全息反分析法, 确定采动工程岩体本构关系及其有关参数。实例分析表明, 对于复杂岩体结构的开采沉陷问题, 能够取得满意的结果。     

新疆地区蒸发皿蒸发量变化及基于小波的周期分析

Φ20 cm和E₆₀₁型蒸发皿在新疆均有使用,但两种数据序列自观测开始至今均不完整,尤其自2003年以后数据未进行整合和校正,使得对蒸发皿蒸发量数据的使用和深入分析受到限制。本研究基于Φ20 cm （E₂₀）和E₆₀₁型蒸发皿蒸发量（E₆₀₁）的共同观测期数据,选取新疆地区57个气象站,分析4~10月E₂₀和E₆₀₁的换算系数K。以数据序列较长的喀什（隶属南疆）和塔城站（北疆）为例,分析了逐日和逐月尺度下K的变化,并将各月K值用于两个典型站2003-2016年期间4月1日~9月30日E₂₀的估算,得出1961-2016年完整的日E₂₀序列。进一步基于复Morlet小波函数对月及年尺度E₂₀的波谱特性和周期变化进行了分析,结果表明：（1）新疆地区E₂₀和E₆₀₁的换算系数在4~10月期间具有较大的空间差异,南疆K值较北疆大。（2）喀什和塔城站插补后完整的1961-2016年期间日E₂₀序列具有以年为周期的典型变化,月E₂₀在7月最大,年E₂₀均具有明显的增加趋势;日、月及年尺度下喀什站E₂₀均高于塔城站。（3）两站点1~12月E₂₀的主周期和准周期具有2~16 a的波动,年E₂₀的主周期均为7 a,喀什站准周期为3 a和6 a,塔城站准周期为2 a和4 a。本研究可为新疆地区蒸发量序列的插补及进一步应用提供参考。     

基于MODIS数据中国天山积雪面积时空变化特征分析

基于2011-2015年MOD10A2积雪产品和气象数据,通过几何校正、去云预处理,应用归一化差分积雪指数算法等获取中国境内天山山区积雪覆盖面积数据,分析了积雪面积的时空变化特征及与气温降水的关系。结果表明：（1）年内积雪面积呈单峰变化,9月开始积累,次年1月达峰值,3月气温回暖消融加速,至7月最小。春秋季波动较大但没有明显的增减趋势,夏季积雪面积最小,冬季最大且呈减小趋势。（2）2001-2015年积雪覆盖面积整体上呈减少趋势,积雪覆盖率最大值的波动比最小值的波动更加剧烈。（3）积雪覆盖率随着海拔升高而增大,海拔<1 500 m区域积雪覆盖率低于10%,海拔>4 500 m以上区域平均可达70%,为常年稳定积雪区。积雪覆盖率在西北坡最高,南坡最低。（4）年均气温升高是积雪覆盖面积减小的主因,年积雪覆盖面积变化与年降水量变化保持一致的下降趋势。     

太行山淇河流域2000-2015年土壤侵蚀和水源供给变化研究

山地生态系统的土壤侵蚀和水源供给变化对评估区域生态环境质量有重要意义。基于2000-2015年四期土地利用数据,借助InVEST模型对淇河流域近16年间山地生态系统的土壤侵蚀和水源供给变化进行评估。结果表明：① 研究区主要土地利用类型为耕地、草地和林地,共占流域总面积的90%以上。近16年间淇河流域的耕地面积显著减少,草地和水域面积大幅增加,建设用地扩张明显。② 平均土壤侵蚀模数显著降低,2000年土壤侵蚀模数为154.27 t/（hm²·a）,2015年减少到32.09 t/（hm²·a）;强度侵蚀、极强侵蚀和剧烈侵蚀由9.03%、12.19%和25.96%分别减少到7.17%、6.36%和4.21%,微度侵蚀、轻度侵蚀和中度侵蚀由24.31%、16.96%和11.57%增加到41.89%、27.71%和12.68%;退耕还林、还草措施优化了土地利用格局,促进植被恢复,对治理土壤侵蚀起到了显著效果。③ 水源供给量整体呈现先增加后减少的趋势,2005年达到峰值（1.79亿m³）。相邻两期水源供给量增减变化不一,2000-2005年水源供给量增加的面积大于减少的面积,其水源供给的量值也呈增加趋势,水源供给能力整体增强;而2005-2010年、2010-2015年的水源供给能力随之减弱,其中,2010-2015年水源供给减少的较小;林地和草地面积的增加造成水源供给量降低,土壤水源涵养能力增强。土壤侵蚀和水源供给是山地生态脆弱性响应的重要指标,制定合理的水土保持措施对增强山区生态系统的服务能力具有重要意义。     

基于栅格的豫西山区地形起伏特征及其对人口和经济的影响

地形起伏是约束山区人口分布和经济发展的关键因素,尤其在山地平原过渡带其约束作用更为显著。以位于秦岭-黄淮平原过渡带的豫西山区为例,基于200 m分辨率DEM数据,采用均值变点法确定地形起伏度的最佳统计单元,并提取地形起伏度;以1∶10万土地利用、乡镇人口和县域各产业数据为基础,建立人口和经济空间化模型,同时生成200 m分辨率的栅格人口和经济密度图;在系统分析地形起伏度、人口和经济密度空间分布规律的基础上,借助统计分析方法基于栅格单元定量揭示了地形起伏度对人口和经济的影响,并与其他地形因子的影响进行对比分析。结果表明：① 豫西山区地形起伏度以低值为主,58.6%的区域地形起伏度小于等于0.5个基准山体的高度（相对高差≤ 250 m）;空间上呈西高东低、中间高南北低的格局,与海拔、坡度均呈较强的正相关,且与坡度的相关性更大。② 被选作验证的人口和经济数据与对应模拟值的线性拟合度分别为0.943和0.909,表明空间化结果能反映人口和经济分布的实际状况。③ 地形起伏度对人口和经济的影响强于其他地形因子的影响,与人口密度和经济密度呈较好的对数拟合关系,拟合度分别为0.911和0.874;豫西山区88.65%的人口居住在地形起伏度不超过0.5的地区,88.03%的生产总值分布在地形起伏度不超过0.3的地区。相对人口分布,研究区的经济发展向地形起伏度低值区的集聚态势更加明显。     

元代前期省域耕地面积重建（英文）

Reconstructing historical land use and land cover change(LUCC) at the regional scale is an important component of global environmental change studies and of improving global historical land use datasets. By analyzing data in historical documents, including military-oriented cropland(hereafter M-cropland) area, the number of households engaged in M-cropland(hereafter M-household) reclamation, cropland area, and the number of households, we propose a conversion relationship between M-cropland area and cropland area reclaimed by each household. A provincial cropland area estimation method for the Yuan Dynasty is described and used to reconstruct the provincial cropland area for AD1290. Major findings are as follows.(1) Both the M-cropland and cropland areas of each household were high in the north and low in the south during the Yuan Dynasty, which resulted from different natural conditions and planting practices. Based on this observation, the government-allocated M-cropland reclamation area to each household was based on the cropland area reclaimed by each household.(2) The conversion relationship between M-cropland and cropland areas per household showed conversion coefficients of 1.23 and 0.65 for the south and north, respectively.(3) The cropland area in the entire study area in AD1290 was 535.4×106 mu(Chinese area unit, 1 mu=666.7 m~2), 57.8% in the north and 42.2% in the south. The fractional cropland areas for the entire study area, north, and south were 6.8%, 6.6%, and 7.1%, respectively and the per capita cropland areas for the whole study area, north, and south were 6.7, 15.6, and 4.1 mu, respectively.(4) Cropland was mainly distributed in the middle and lower reaches of the Yellow River(including the Fuli area), Huaihe River Basin(including Henan Province), and middle and lower reaches of the Yangtze River(including Jiangzhe, Jiangxi, and Huguang provinces).