空间数据挖掘方法综述

空间数据挖掘和知识发现是空间数据库技术、空间数据荻取技术、计算机技术、网络通信技术和管理决策支持技术等发展到一定阶段的产物,是多学科相互交融和相互促进的新兴边缘学科,汇集了人工智能、模式识别、数据库、空间信息学、统计学等各学科技术的成果。如何在浩瀚的空间数据和人们的知识渴求之间建立一个桥梁的确是一个巨大的挑战,而以聚类、分类等人工智能技术为基础的空间数据挖掘为迎接这个挑战提供了新的支撑技术。总结了空间数据挖掘方法的国内外研究现状,为深入研究空间数据挖掘方法提供参考价值。     

一种边缘特征增强的多源遥感影像融合方法研究

基于分频分策略的融合思想,提出了一种边缘特征增强的多源遥感影像融合方法。实验证明,融合后的影像不仅在很大程度上保留了多光谱影像的光谱特征,还提高了空间分辨率,特别是边缘特征得到进一步增强。     

华北板块北缘中段二叠纪岩浆岩年代学、地球化学及锆石Hf同位素测试数据集

华北板块北缘中段位于华北板块与白乃庙弧的结合处,以赤峰-白云鄂博断裂为界,南、北归属不同的大地构造单元,并且具有不同的基底属性。二叠纪岩浆岩在华北板块北缘广泛分布,断裂带两侧均有出露,源区组成十分复杂,制约着对其岩石成因及构造背景的深刻认识。本文通过对横跨赤峰–白云鄂博断裂的“北柳图庙幅等4幅区调”和“乌兰布拉格幅等2幅区调”2个项目的1∶50 000区调工作,共计6个1∶50 000图幅内的二叠纪岩浆岩的年代学、地球化学及锆石Hf同位素测试数据进行整合、分析,为进一步研究华北板块北缘中段二叠纪岩浆岩的源区及构造-岩浆演化过程提供详实的数据支撑。区内二叠纪侵入岩广泛出露,岩石类型以花岗闪长岩、（石英）闪长岩及二长花岗岩为主,并含有少量的正长花岗岩。二叠纪火山岩主要分布在断裂带以南,岩性包括安山质、英安质及少量流纹质火山岩。锆石U–Pb测年表明工作区内二叠纪岩浆岩的形成时代主要为中–晚二叠世,断裂带南北两侧的岩浆岩具有截然不同的锆石Hf同位素特征,总体而言,南侧相对富集,北侧相对亏损。本数据集包括3个.xls类型文件（Zircon U–Pb dating data.xls,Zircon Hf isotope data.xls,Whole-rock geochemistry data.xls）,分别记录了104件样品的地球化学数据、16件样品的锆石U–Pb测年数据和12件样品的锆石Hf同位素数据。本数据集测试样品主要在中国地质调查局天津地质调查中心实验测试中心完成,数据质量可靠。     

内蒙古居力格台幅1∶50 000地质图数据库

内蒙古居力格台幅（K48E017019）1∶50 000地质图是根据《区域地质调查技术要求（1∶50 000）》（DD 2006-XX）和行业统一标准及要求,充分利用1∶200 000区域地质、1∶50 000矿产调查资料,结合Spot、ETM、Aster等多种遥感影像,以造山带理论指导填图的重要成果图件之一。本次运用复杂构造区的地质填图方法,创新性地在地质图上表达了多期构造形迹及其产状要素;图件全面反映了狼山地区乌拉特后旗一带不同侵入体的空间展布和侵入岩的岩浆序列,以及渣尔泰山群变质沉积岩的韵律和变形特征、沉积时代和沉积环境;进一步明确了霍各乞大型铜矿的赋矿围岩为阿古鲁沟组二段炭质–钙质板岩,矿床总体位于该地层中片理褶皱形成的转折端部位。图幅数据库的数据内容包含有3个非正式填图单位,12个正式填图单位、3期岩浆事件和3期构造变形,以及120个岩石化学分析数据,13个样品的锆石U-Pb年龄数据,数据量为106 MB。数据库成果为1∶50 000造山带地质调查示范性成果,对造山带填图的图面表达具有引领作用,可为后续地质基础研究及找矿提供重要的基础资料支撑。     

内蒙古狼山地区早二叠世花岗闪长岩的年代学、地球化学特征及其构造背景

内蒙古狼山山脉西侧分布有大面积的晚古生代岩浆岩,其时代集中在早石炭世—晚二叠世,不同时代岩浆岩岩石组合对于认识狼山地区晚古生代构造背景具有重要的意义。文章通过岩石学、岩相学、地球化学及Hf同位素等方法,对狼山地区查干乃呼都格一带花岗闪长岩体进行了研究。该岩体岩性为花岗闪长岩,LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄显示,其206Pb/238U加权平均年龄为(299±1)～(293±2) Ma。岩石暗色矿物为角闪石及黑云母,富含闪长质包体,P_2O_5含量与SiO_2含量之间显示良好的负相关性,富钠(Na_2O含量为3.45%～4.96%),高钠钾比值(Na_2O/K_2O比值为1.33～2.52),岩石地球化学特征显示花岗岩成因类型为Ⅰ型花岗岩。岩石具有负的ε_(Hf)(t)值(-6.3～-2.0)及T_(DM2)为1437～1704 Ma(平均值为1606 Ma),显示了古—中元古代古老地壳熔融的特点,ε_(Hf)(t)-t及角闪石成因图解显示源区有幔源岩浆参与。花岗岩富集大离子亲石元素Rb、K、Pb,不同程度的亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti,轻稀土富集,重稀土亏损,弱的负Eu异常,显示了岩浆弧的地球化学特征。结合晚石炭世—早二叠世狼山地区侵入岩岩石组合为闪长岩+石英闪长岩+花岗闪长岩(英云闪长岩),早—中二叠世大石寨组火山岩岩石组合为玄武岩+玄武安山岩+安山岩+英安岩,总体反映了陆缘弧的岩石组合;狼山地区早二叠世处于大陆边缘弧的构造背景,与华北地块北缘中东部可以对比。     

典型风力条件及水力调度下太湖藻华高频时空动态监测

湖泊藻华问题已成为全球水生态环境领域面临的长期挑战,风力条件变化和引调水工程的水力调度能改变湖体水动力结构,对藻类的生长和聚集过程产生影响,进行该过程的精细化监测和机制分析对于湖泊藻华预报预警和应急处置具有重要意义。本研究基于Hiamwari-8/AHI卫星遥感高频监测数据,对比分析了归一化差异植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和浮游藻类指数(FAI) 3种不同指数对太湖藻华的反演效果,开展了典型风力条件下和水力调度下太湖藻华生消过程的持续监测分析。结果表明,FAI对藻华区域和非藻华区域的区分更加明显,其阈值提取的藻华面积与基于MODIS图像解译的藻华面积的相对误差最低,为-2.27%。当营养盐充足且水温持续保持在蓝藻大量生长增殖的阈值以上时,风力条件是导致太湖藻类迁移聚集的关键因子,风向主要影响藻类的水平迁移,使其进行方向性迁移并逐渐形成大面积藻华区域。风速主要影响藻类的垂向迁移并存在临界阈值,当风速低于约2.5 m/s的临界风速时,藻华面积随风速增加而增加;当风速高于临界风速时,藻华面积随风速增加而降低。水力调度对距离较近的贡湖湾区域具有显著影响,主要通过水动力扰动来影响...     

近三十年保安湖大型底栖动物群落结构演变及其构建机制

保安湖是江汉湖群的一个典型浅水湖泊。近几十年来,随着经济的快速发展,保安湖面临多重人类压力影响,富营养化问题日趋严重。历史上曾开展过数次的保安湖底栖动物调查,但有关群落结构的长期变化及其驱动机制改变的认知仍为空白。本研究基于30余年（1986 2019）的多次调查数据,探索保安湖底栖动物的群落演变规律及其群落构建机制。研究共记录保安湖底栖动物5门10纲25目49科110属170种（历史记录154种,现场调查51种）。总物种数由1992年的107种降为2019年的51种;平均密度由1992年的433 ind．/m2增加到2019年的2177.6 ind．/m2;平均生物量由2001年的160.6 g/m2降低为2019年的26.7 g/m2。优势种在1987年有寡毛类、水生昆虫和软体动物多个类群,其后逐步演变为现阶段少数几种耐污的寡毛类和摇蚊类,如霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）、中国长足摇蚊（Tanypus chinensis）、红裸须摇蚊（Propsilocerus akamusi）等,而多年生大型软体动物衰退明显。PERMANOVA和SIMPER分析结...     

赤峰托河盆地流纹岩年代学、地球化学特征及其地质意义

赤峰托河火山盆地位于大兴安岭南端内蒙古赤峰市克什克腾旗境内,处于西拉木伦河-长春缝合带以南、康宝-围场-赤 峰-开源断裂带以北的辽源地块,盆地中的长英质火山岩系角度不整合于下二叠统额里图组、于家北沟组之上,并被新近系汉诺 坝组玄武岩不整合覆盖。SHRIMP 锆石U-Pb年龄表明,盆地火山岩系中流纹岩锆石的206Pb/238U年龄为158.5±1.3 Ma,属晚侏罗 世早期岩浆活动的产物,应归入新民组。托河流纹岩具有较高的SiO2含量（68.6%~72.6%）,A/CNK值<1.1,标准矿物刚玉的含量< 1%;ΣREE含量较高,轻稀土富集,负铕异常显著;(87Sr/86Sr)i= 0.709244~0.713168,εNd(t)=-8.76~-8.42,TDM2=1656~1629Ma,(206Pb/ 204Pb)i=17.271~17.326,(207Pb/204Pb)i=15.401~15.413,(208Pb/204Pb)i=37.614~37.696,δ18OV-SMOW=4.1‰~4.5‰。经对比托河盆地流纹岩与 红山子盆地、芝瑞盆地流纹岩、流纹斑岩,它们主量元素、微量元素和Sr-Nd-Pb-O同位素地球化学特征基本一致,指示各盆地的 物质来源相同。文章证实赞同前人提出的物质来源既与地壳（特别是下地壳）有关,也与地幔特别是EMI型地幔有关的观点。在 (Yb+Ta)-Rb和Y-Nb图解上,托河盆地流纹岩均显示板內拉张的构造环境。类比红山子盆地的岩石组合、地质时代、同位素组 成、铀矿化特征等,提出托河盆地条件更优越,认为今后盆地内的铀矿勘查工作可参照红山子铀钼矿床的模式开展。     

景观指数的并行计算方法

随着地理信息科学和系统的发展,GIS数据的时空分辨率和数据量呈现爆炸式的增长趋势。传统的基于个人计算机的景观指数计算软件难以有效快速地完成海量数据的空间分析。针对该问题,本文提出了一个高效的景观指数并行计算方法。首先对原有的并查集连通域标记算法进行了2点改进：① 在第2次遍历数据时,增加了计算斑块面积、周长等斑块基本信息的功能,为景观指数的计算提供必要参数;② 在第2次遍历过程中,增加了重新标记连续序号的功能,减少了原有算法在合并操作后造成的序号不连续,需要重新遍历数据的开销。在此基础上,本文利用MPI并行编程库,采用数据分割和主从进程协同的并行计算模式实现了景观指数的并行计算。实验表明,在保证计算正确性的基础上,本文的并行算法大幅度提高了景观指数的计算性能,为快速分析大规模数据的景观形态和格局提供了有效手段。     

基于局部均值分解的地震信号时频分解方法

在分析地震资料时,因吸收和衰减等原因,地震信号往往呈现出非稳态性。时频分解方法能将地震信号分解成多个稳态的子成分,从而为描述和分析地震信号的属性提供了便利,如短时傅里叶变换、小波分析、经验模式分解(EMD)等方法。本文引入了一种新的时频分析方法——局部均值分解(LMD)。该方法将地震信号按其时频属性分解成多个乘积分量信号(PFs),较EMD分解所得的固有模态函数(IMFs)保留了更多的局部信息,同时模态混叠效应更少。对模型数据和实际数据的处理结果验证了LMD方法能够合理地分解地震信号,更准确地描述地震资料中不同时间尺度的构造信息,为进一步的地震数据处理和解释提供参考。