基于随机森林的光子计数激光雷达点云滤波

新一代星载激光雷达卫星ICESat-2首次采用了微脉冲光子计数激光雷达技术,由于单光子探测的灵敏性导致数据在大气和地表下层产生了大量噪声,因此对光子计数激光雷达点云数据实现信号和噪声的分离是开展进一步应用研究的前提和基础。本文选择美国俄勒冈州和弗吉尼亚州2个研究区,采用MATLAS数据,根据光子点云数据的特点构造了12个光子点云特征,对所构造的特征利用随机森林进行变量筛选,用机器学习方法对光子点云进行分类,并将建立好的模型推广到整个研究区。研究结果表明,本文构建的分类器分类总精度达到了96.79%,Kappa系数为0.94,平均生产者精度和用户精度分别为97.1%和96.8%。在相对弱噪声、平坦地形区域和强噪声、复杂地形区域都取得较好的分类结果。本文结果显示了基于少量样本通过机器学习的方法构建模型,可以推广到较大范围区域的光子点云分类应用中。     

基于支持向量机的京津冀城市群热环境时空形态模拟

城市群热环境作为区域生态重要组成部分,已成为近年来的研究热点。而如何选择针对城市群这种复杂地地貌特征的热环境量化工具一直是亟待解决的技术难点,基于此本研究提出了一种解决多样本、非线性、非平稳及高维函数拟合的计算方法,并建立了基于支持向量机(SVM)的京津冀城市群热环境曲面模型来揭示城市群热环境的时空形态变化。研究结果表明：① SVM模型在刻画多核心、多种土地利用类型城市群热环境的空间分布方面具有理论与实践可行性,能够根据热环境的整体空间布局通过高斯核函数进行局部优化差值,最大限度减少缺省值对模型拟合结果的影响。相比于对照方法可以模拟出更高精度的复杂地貌特征城市群热岛空间分布格局;② 在SVM模型曲面拟合的过程中,拟合精度和拟合时间是衡量拟合结果的重要指标,而原始影像的分辨率则是影响该指标的决定性因素;③ 2003-2013年区域内北京市与天津市的城市热岛效应变化最为明显,热岛面积分别增加7091 km²与4196 km²,空间上呈现出逐年接近连片发展趋势,热岛重心移动轨迹具有明显的时空分异性。北京城市热岛特征为东南部地区异速增长,西部地区缓慢增长;天津城市热岛特征为以城市中心为圆心向周围扩展。本研究进一步丰富了城市群热环境评测的定量方法,可以在实践上对城市群的城市规划、城市建设、环境保护和区域可持续发展等提供定量化、可视化的决策支持。     

基于GPT2w模型化加权平均温度反演可降水量

提出一种基于GPT2w模型化加权平均温度反演大气可降水量的方法,并分析附加系统偏差改正的模型化加权平均温度对可降水量的影响。结果表明,基于GPT2w模型化加权平均温度反演的大气可降水量的精度与基于Bevis公式计算的加权平均温度反演的大气可降水量的精度相当;对GPT2w模型化加权平均温度进行系统偏差改正后,大气可降水量的精度有一定改善,但改善率不到1%。     

Growth inhibition and oxidative stress in two species of marine diatoms exposed to 1-phenylethanol

1-phenylethanol(1-PEA)is a flavor extensively used in the production of co smetics,beverages,and food.The release of 1-PEA into coastal environments has aroused great concern.However,its potential effects on marine organisms are still unknown.In order to provide a better understanding of the ecological risks of 1-PEA in marine environments,this study determined the toxic effects of 1-PEA on two marine diatoms(Phaeodactylum tricornutum and Skeletonema costatum).The diatoms were grown in culture medium containing different concentrations of 1-PEA for 96 h.The contents of chlorophyll a,chlorophyll c,glutathione(GSH),malondialdehyde(MDA),and the activities of superoxide dismutase(SOD),catalase(CAT)and glutathione peroxidase(GPx),were measured at the end of the exposure period.1-PEA was shown to significantly inhibit the growth of diatoms,with 96-h EC_(50) values of 257.14 mg/L and 126.46 mg/L in P.tricornutum and S.costatum,respectively.In P.tricornutum,the levels of SOD,CAT,GPx,GSH,and MDA were stimulated only when 1-PEA concentrations were close to or greater than the 96-h EC_(50)value.However,in S.costatum,the activities of SOD and CAT,and the syntheses of two chlorophylls were inhibited even at an exposure concentration below the 96-h EC_(50) value.Taken together,these findings indicate a potential ecological risk by discharging 1-PEA into coastal areas and its species-specific toxic effects on marine organisms.     

Fish Assemblage Responses to a Low-head Dam Removal in the Lancang River

Dam removal is becoming an effective approach for aquatic biodiversity restoration in damming river in order to balance the aquatic ecosystem conservation with large-scale cascade damming. However, the effects of dam removal on fish communities in Asian mountainous rivers, which are dominated by Cypriniformes fishes, are still not well known. To determine whether dam removal on a mountainous river benefit restoration of fish diversity, we investigated the response of fish assemblage to dam removal using a before-after-control-impact design in two tributaries of the Lancang River(dam removal river: the Jidu River, and control river: the Fengdian River). Fish surveys were conducted one year prior to dam removal(2012) and three years(2013–2015) following dam removal. We observed rapidly and notably spatio-temporal changes in fish biodiversity metrics and assemblage structure, occurring in the Jidu River within the first year after dam removal. Overall, fish species richness, density and Shannon-Wiener diversity all increased immediately in above-and below-dam sites, and maintained a stable level in subsequent years, compared to unchanged situation in the control river. All sites in the Jidu River experienced shifts in fish composition after dam removal, with the greatest temporal changes occurred in sites below-and above-the former dam, resulting in a temporal homogenization tendency in the dam removed river. These findings suggest that dam removal can benefit the recovery of habitat conditions and fish community in Asian mountainous rivers, but the results should be further evaluated when apply to other dammed rivers since the dam age, fluvial geomorphology and situation of source populations could all affect the responses of fish assemblages.     

基于TCP-InSAR的采动区铁路动态沉降监测与时序分析

为高效获取采动区长时间序列形变,监控煤炭开采对矿区铁路的影响,研究一种基于TCP-InSAR(temporarily coherent point interferometric synthetic aperture radar)的采动区铁路形变监测方法。该方法根据时间序列SAR影像间的相干性,选取临时相干点构建Delaunay三角网,并通过离群值探测去除具有相位模糊度的TCP间的弧段,最后采用最小二乘解算得到区域地表变形。实验使用2016-10～2017-04时间段内的15景Sentinel-1A数据,利用TCP-InSAR技术获得某矿区的铁路形变。结果表明,受采动影响,该时间段内铁路最大下沉值为95mm,最大倾斜坡度为0.37‰。利用TCP-InSAR技术可实现采动区内铁路长时间的动态形变监测。     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

基于PS-InSAR技术的地表沉降分析

由于传统测量手段对于地表沉降监测不足,PS-InSAR技术具有高空间分辨率和一定程度能克服时间、空间以及大气的影响等优势,因而逐渐成为一种大范围地表沉降监测的主要方法。本文利用PS-InSAR技术,通过SARscape软件对收集到的34幅覆盖日本千叶市地区的ENVISAT ASAR遥感影像进行沉降监测实验。实验结果表明:日本千叶市地区最大累计沉降量为58.965 mm,主要集中在城市地区,并且该地区的沉降和地下矿藏开发有关。     

基于FME实现CAD向GIS数据转换的关键技术研究

针对CAD数据与GIS数据的转换问题,本文探讨了CAD图层与GIS图层对应关系、CAD块转换、CAD注记转换、CAD扩展属性转换和CAD面转换5个技术点,研究成果应用于多个项目中,为实现CAD数据与GIS数据的转换提供了技术思路与技术指导。     

盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

坡缕石是一种21型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明：明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg2+占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al3+占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd2+的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb2+的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。