地理学时空数据分析方法

随着地理空间观测数据的多年积累,地球环境、社会和健康数据监测能力的增强,地理信息系统和计算机网络的发展,时空数据集大量生成,时空数据分析实践呈现快速增长。本文对此进行了分析和归纳,总结了时空数据分析的7类主要方法,包括：时空数据可视化,目的是通过视觉启发假设和选择分析模型;空间统计指标的时序分析,反映空间格局随时间变化;时空变化指标,体现时空变化的综合统计量;时空格局和异常探测,揭示时空过程的不变和变化部分;时空插值,以获得未抽样点的数值;时空回归,建立因变量和解释变量之间的统计关系;时空过程建模,建立时空过程的机理数学模型;时空演化树,利用空间数据重建时空演化路径。通过简述这些方法的基本原理、输入输出、适用条件以及软件实现,为时空数据分析提供工具和方法手段。     

干旱区绿洲城市化发展与耕地保护协同性分析——以张掖市甘州区为例

城市化水平是衡量一个国家经济发达程度,特别是工业化水平高低的一个重要标志,而耕地非农化是城市化过程中的一种必然现象,耕地数量变化体现一定的社会经济发展规律。因此,研究耕地资源与城市化的关系具有一定的现实意义,有助于为当地政府城市规划和进一步发展提供参考依据。处在脆弱敏感的自然环境下,干旱区绿洲城市发展与耕地资源保护存在着显著矛盾。本文基于1996-2008年的统计数据,利用回归分析法和协调度分析法分析了甘州区城市化水平与耕地资源变化的相关性及协调性。结果表明:1996-2002年耕地资源与城市化水平呈现出一定相互促进的正相关关系;2003年耕地资源变化略有波动,耕地面积有所减少。2004-2008年耕地资源变化逐渐趋于平稳,而在此过程中城市化水平一直处于稳步上升状态。协同度除2004年呈不协调状态,其他年份呈基本协调或较协调趋势。     

2000—2015年中国荒漠化土地识别和监测

荒漠化是生态退化的极端表现形式,包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱区的土地退化。快速和准确地识别中国荒漠化地区,是防范和治理荒漠化的关键。针对2000-2015年我国陆地生态系统NPP的变化趋势、稳定性和荒漠化敏感性进行了综合分析,构建了识别荒漠化土地的技术方法。结果表明：（1）近16 a以来,我国内蒙古阴山以南、新疆天山以北、西藏阿里地区、长江以南大部地区,植被净初级生产力均出现了不同程度的下降趋势,且一半以上的区域处于植被生态系统不稳定状况;在全国56.2%的国土属于荒漠化敏感区内,上述区域容易受气候、自然条件、人为干扰等影响而发生荒漠化。（2）2000年以来,我国土地荒漠化退化区域面积约20.74×10⁴ km²,占国土总面积的2.16%。主要为五大分布区域,即内蒙古高原中部的典型草原和荒漠化草原区、新疆天山-阿尔泰山山地草原区、新疆塔里木河下游的温带荒漠和绿洲区、青藏高原的阿里-昆仑山高寒荒漠区、青海省的青南山高寒草原区。（3）荒漠化进程伴随有生产力下降、植被盖度降低和地表温度不断攀升的地表关键参数演变特征,荒漠化的形成受气候影响显著,降雨的减少是造成土地荒漠化进程突出的主要因素;人类活动、不合理的种植业、畜牧业等在一定程度上对土地荒漠化起到推动作用。     

中国国际河流研究进展及展望

我国因发育了亚洲大陆的主要国际河流而成为全球最重要的上游水道国。近30年来,在全球化趋势下,国际河流的合理利用与保护、生态变化与跨境影响、地缘合作与安全维护等,广受国际关注,成为地理、生态和地缘政治等学科交叉研究的热点。本文按“国际河流”、“跨境水资源”、“跨境生态安全”等关键词,从《地理学报》及其英文版J. Geographical Sciences中检索近30年来发表的相关文献,以此为主要依据,回顾地理学对我国国际河流研究取得的主要进展,判识存在的问题和所面临的挑战;在此基础上,结合科学发展的趋势和我国地缘合作等重大需求,展望研究前景。     

北固山淡水潮汐湿地土壤对铜(Ⅱ)和铬(Ⅵ)的吸附特征研究

以长江河口地区北固山淡水潮汐湿地为研究对象,采用一次平衡法研究了生长有芦苇(Phragmites austra-lis)、虉草(Phalaris armdinacea)植物的湿地土壤和边滩裸地对重金属Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附特征。结果表明,湿地土壤对Cu(Ⅱ)的吸附受到植物类型与温度变化效应的交互影响。20℃时,生长有芦苇的湿地土壤对Cu(Ⅱ)的吸附量最大,生长有虉草的湿地土壤次之,边滩裸地最小;当温度的升高至30℃时,上述差异明显减小。对以阴离子形式存在的Cr(Ⅵ)而言,湿地土壤和边滩裸地对其吸附量的植物类型差异性不明显。当温度从20℃升高至30℃时,湿地土壤和边滩裸地对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)的吸附量都减小,反映出研究区湿地土壤对两种重金属的吸附机制表现为化学吸附作用较弱,物理吸附作用相对较强,吸附呈放热过程。Freundlich方程是描述淡水潮汐湿地土壤Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)等温吸附的最佳模型,方程中常数n和k的大小能够体现吸附过程中存在的植物类型与温度变化影响效应,比较真实的反映了吸附的过程。     

西昆仑塔什库尔干布伦阔勒群的岩石地球化学特征及变质P-T轨迹

西昆仑布伦阔勒群变质岩是西昆仑造山带的重要组成部分,但其成因一直存在争议.在塔什库尔干县的马尔洋地区,布伦阔勒群主要由石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩组成.根据地球化学特征,石榴斜长角闪片麻岩稀土元素配分曲线可以分为两种类型:一种稀土总量较高(∑REE=190.2×10-6 ～ 359.1×10-6),从轻稀土到重稀土逐渐亏损((La/Yb)N =4.28～5.79),与E-MORB类似;另一种稀土总量较低(∑REE=89.28×10-6～113.0×10-6),轻稀土亏损((La/Yb)N=0.59 ～0.84),重稀土曲线平坦((Gd/Yb)N =0.99 ～ 1.07),与N-MORB类似.微量元素蛛网图中石榴斜长角闪片麻岩具有Ba正异常,Sm、Cr、Zr、Hf和Ti的负异常,轻微的Nb、Ta的负异常,显示为岛弧拉斑玄武岩的特征.孔兹岩的原岩判别图解显示其原岩可能为岛弧环境沉积的页岩和硬砂岩.因此,推测塔什库尔干布伦阔勒群的石榴斜长角闪片麻岩和孔兹岩的原岩形成于岛弧环境.根据岩相学观察、矿物化学分析和温压计算,石榴斜长角闪片麻岩经历了三个变质阶段:M1为高压变质阶段,矿物组合为Grt+ Hbl(1)+ Pl1+ Qtz,变质温压条件为850～ 870℃/12.9 ～13.3kb;M2和M3为两期角闪岩相退变质阶段,矿物组合分别为Hbl2+ Pl2+Qtz和Hbl3+ Pl3+ Kfs+ Bt+ Qtz,变质温压条件分别为730 ～ 770℃/7.3～7.8kb和680 ～ 740℃/4.7 ～5.7kb.孔兹岩也经历了三个变质阶段,推测其早期M1阶段变质温压条件可能与石榴斜长角闪片麻岩的峰期变质阶段相同(850～870℃/12.9 ～ 13.3kb);峰期M2和峰期后M3阶段变质矿物组合分别为Grt2+ Pl2+ Bt2+ Sil+ Qtz和Grt3+ Pl3+ Bt3+Sil+ Mus+ Qtz,温压计算结果分别为800～830℃/7.9～9.2kb和670～700℃/5.1～5.6kb.孔兹岩的M1、M2和M3变质阶段对应于石榴斜长角闪片麻岩的M1、M2和M3变质阶段.上述温压计算结果形成顺时针的P-T轨迹,表现为峰期高压变质作用后叠加了由高角闪岩相-中压麻粒岩相到低角闪岩相的退变质作用,反映了西昆仑与碰撞相关的大地构造背景,这可能与海西期古特提斯洋的闭合有关,之后叠加了印支期构造抬升过程中的剪切作用.     

真空预压在沿海软土地基加固中的应用

宁波安博（北仑）港物流中心拟在海滨软土地基上建造2幢1—2层厂房。根据场地条件和土层特性,其软基采用真空预压法加固处理。施工过程中注意质量控制点的把握,精心组织施工;同时认真有效地对施工过程中和施工后对各种原位测试数据进行系统采集研究分析,结果证明,本次真空预压加固达到地基处理目标的各项要求,取得了成功。     

中地壳的地球化学动力学和矿石成因

笔者重点进行了大于300℃——在近临界区至超临界区条件下的硅酸盐矿物与水反应动力学实验。矿物(钠长石Ab、透辉石Di、阳起石Act和磁铁矿Mt)的溶解反应动力学实验是使用流体通过叠层反应器的开放体系在25～400℃和22MPa下完成的。实验发现矿物在300℃至400℃范围,在跨越水临界点时出现反应速率的涨落。各种多金属氧化物硅酸盐与水反应时,各个元素溶解到溶液里的释放速率一般不一样,常称为一致溶解作用。但是,在近300℃变为一致溶解作用。实验发现在22MPa时硅酸盐矿物的最大溶解反应速率多是在300℃,如硅的最大释放速率是在300℃。其余元素如Na、K、Mg、Ca、Fe、Al等释放速率在<300℃22MPa时都高于硅的释放速率,在>300℃时硅的释放速率要高于其它元素的释放速率。确切地说,金属与氧之间的键的性质决定了它们(金属氧化物)与水之间反应速率。在一般情况下,Na-Obr,Ca-Obr,Mg-Obr,Al-Obr和Si-Obr的键桥(br),它们之间相对地由具有离子键性质逐步变为具有极性键的性质。由常温常压到亚临界区(300～374℃22MPa),再到大于临界点374℃、22MPa进入超临界区,水的性质随温度、压力变化。水由容易溶解离子键逐渐变为容易打破极性键。笔者还研究了黑钨矿、锡石(玄武岩、花岗闪长岩)与水在250～400℃条件下的反应动力学过程,得出了相同的结果。实验均发现在跨越水临界点时矿物(或岩石)与水反应的动力学涨落。这些实验结果可以用于说明中地壳上部的水/岩相互作用的特征。发生于中地壳的水、岩相互作用大多是在300～450℃和20～50MPa条件下进行的。各地区的地壳厚度不一,中地壳温度压力并不完全相同。模拟中地壳条件下水/岩相互作用实验,目的主要是研究矿物(或岩石)在300～450℃条件下反应动力学过程。已有热液矿床矿物流体包体数据表明:有一批矿床的主要矿石形成于300～500℃,低于NaCl H2O溶液临界线的条件。中地壳的流体处于由亚临界态跨越临界态,进入超临界流体太的演化过程。这种流体的性质变化会引起水/岩相互作用的反应动力学涨落和矿石大量沉淀。     

以高斯理论为基础计算弯曲钻孔节点空间坐标

为了拟合出更加接近钻孔实际的曲线,结合钻孔测斜实际,以严密的高斯理论为基础,给出了以钻孔天顶角和倾角为参数的弯曲钻孔的参数方程。并在此基础上,推出了钻孔曲线各点的计算公式,更准确地描述了钻孔的实际情况,为后续工作剖面图的绘制和储量计算提供了基础。这里使用高斯和折线法作为一个实例,对比计算了赤土店铅锌矿区ZK13002钻孔。计算结果表明:在钻孔曲线形状、累计弧长、插值点特征等多个方面的高斯法都优于折线法,而因算法的改变引起的工作量又是很小的。     

复合桩基设计与沉降分析

介绍了复合桩基的设计理论和步骤,分析了复合桩基的沉降发展过程,用Geddes应力解的分层总和法计算桩群分担荷载所引起的地基沉降,以Boussinesq应力解的分层总和法计算承台下土分担的荷载所引起的地基沉降,将二者之和近似作为复合桩基的沉降。对某住宅楼基础采用复合桩基设计,布桩数约为常规桩基设计的1/3,节约造价近35％。复合桩基最大沉降量较常规桩基设计大,但仍在基础容许沉降范围内。