A new soil freeze/thaw discriminant algorithm using AMSR‐E passive microwave imagery

The soil freeze–thaw controls the hydrological and carbon cycling and thus affects water and energy exchanges at land surface. This article reported a newly developed algorithm for distinguishing the freeze/thaw status of surface soil. The algorithm was based on information from Advanced Microwave Scanning Radiometer Enhanced (AMSR‐E) which records brightness temperature (Tb) in the afternoon and after midnight. The criteria and discriminant functions were obtained from both radiometer observations and model simulations. First of all, the microwave radiation from freeze–thaw soil was examined by carrying out experimental measurements at 18·7 and 36·5 GHz using a Truck‐mounted Multi‐frequency Microwave Radiometer (TMMR) in the Heihe River of China. The experimental results showed that the soil moisture is a key component that differentiates the microwave radiation behaviours during the freeze–thaw process, and the differences in soil temperature and emissivity between frozen and thawed soils were found to be the most important criteria. Secondly, a combined model was developed to consider the impacts of complex ground surface conditions on the discrimination. The model simulations quite followed the trend of in situ observations with an overall relation coefficient (R) of approximately 0·88. Finally, the ratio of Tb18·7H (horizontally polarized Tb at 18·7 GHz) to Tb36·5V was considered primarily as the quasi‐emissivity, which is more reasonable and explicit in measuring the microwave radiation changes in soil freezing and thawing than the spectral gradient. By combining Tb36·5V to indicate the soil temperature variety, a Fisher linear discrimination analysis was used to establish the discriminant functions. After being corrected by TMMR measurements, the new discriminant algorithm had an overall accuracy of 86% when validated by 4‐cm soil temperature. The multi‐year discriminant results also provided a good agreement with the classification map of frozen ground in China. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ronge-Kutta法在计算复杂构造区域地震波旅行时中的应用

采用Ronge-Kutta射线追踪法对地震勘探中几个典型地质模型的地震波射线路径和旅行时计算的实例和效果进行分析。将Ronge-Kutta射线追踪模拟的结果与程函方程计算的时距曲线结果进行对比,验证了Ronge-Kutta射线追踪法的易实现性和程函方程有限差分旅行时算法的强稳定性,表明Ronge-Kutta射线追踪法在复杂构造区域进行地震射线路径和旅行时计算时能得到较好的模拟效果。     

冰川流域孕灾环境及灾害的天空地协同智能监测模式与方向

随着中国西部暖湿化进程加快,冰川流域孕灾环境快速变化,冰川灾害多发频发.因冰川流域地形极端复杂、地表覆盖变化迅速,冰川流域灾害具有链式发展的特点且物源区远程高位、地势险峻,面向普通地质滑坡和露天矿边坡的天空地协同监测技术难以直接或有效应用.本文基于冰川流域空间环境与灾害的监测内容及技术难点,分析了可用的现代测绘遥感技术及其局限性.针对监测对象、几何要素和质量要求,提出了基于天空地协同的冰川流域孕灾环境与灾害智能监测内涵,即平台协同、时间协同、参数协同和尺度协同,设计了任务驱动、知识引导的智能监测技术模式.面向3类基本监测任务,即个体冰川流域灾变过程情景模拟、冰川流域群孕灾环境差异分析与风险识别、冰川流域灾害事件应急响应,提出相应的天空地协同智能监测初步方案.最后,讨论了基于天空地协同的冰川流域孕灾环境与灾害智能监测关键问题,提出未来的工作方向.     

基于GIS的"三旧"改造项目动态监控和管理

"三旧"改造是广东省特有的改造模式,也是未来城市可持续发展战略的重要组成部分.为了全面掌握"三旧"改造用地的工作情况,实现对"三旧"改造项目有效地动态监控,项目采用地理信息系统(GIS)、三维可视化、倾斜摄影、云计算等先进技术,构建了"三旧"改造数据库,搭建了"三旧"改造信息管理平台,并阐述平台实现的相关关键技术.实践表明,平台在改造项目批后、改造项目建设进度等方面起到良好的监控和管理作用,实现了"三旧"改造的精细化管理.     

多季相混合像元部分分解特征的不透水面分类

针对利用光谱混合分解提取不透水面特征通常受到端元类型和数量的限制,同时植被变化会影响估计精度的问题,该文提出 了一种综合季相和植被变化信息的不透水面提取框架.基于混合像元部分分解算法——混合调谐匹配滤波(MTMF),设计了多季相组合MTMF(SCMTMF)特征和多季相叠加MTMF(SSMTMF)两种策略,构造了不透水面的多季相MTMF特征,将不透水特征与多季相植被指数结合利用支持向量机实现对不透水面的精确分类.结果表明,利用多季相特征得到的不透水面提取效果相较于单季相有较明显的改善,该文所提出的策略有利于提高不透水面的估计精度.     

莒南县路网中心性对建设用地时空格局的影响

针对道路网络复杂性如何影响城市建设用地时空演变这一问题,该文以莒南县为例,计算道路网络中心性指标,并应用地理探测器定量分析其对建设用地时空格局的影响.结果表明:①莒南县道路网络中,全局临近中心性单中心特征强烈,全局介数中心性、直达中心性则表现出多中心的空间态势.②道路网络中心性特征与建设用地空间分布显著相关,全局路网通达效率、通达度对建设用地空间布局影响强烈.③道路网络中心性指标对建设用地扩张均有显著影响,其中又以全局直达中心性对建设用地扩张的影响力最强.     

温州市新型冠状病毒肺炎疫情扩散时空特征研究

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫情爆发以来,温州市疫情形势严峻.本文通过温州市卫生健康委员会官方网站公布的新型冠状病毒肺炎患者的具体信息,利用数据分析法、GIS技术和定量分析法对温州市新冠肺炎疫情的发展变化、分布及扩散特征进行分析.结果显示:1)温州市新冠肺炎确诊病例男性占比高于女性,且以中青年人为主,老年人位列第三,少年儿童最少.2)新冠肺炎患者主要分布在温州中部和东北部人口稠密、经济发达的地区,南部和西南部地区患者数量比较少.3)经济发展较弱的地区扩散风险较高,人群防护意识薄弱也会加剧疫情扩散.本研究可对新冠肺炎等传染性疾病疫情的防控工作起到一定的指导和借鉴作用.     

跨平台高性能地图渲染技术研究

随着终端设备及操作系统多样化的发展,对地图的渲染性能提出了更高的要求.传统的地图渲染引擎,依赖于相应操作系统图形库,存在不能跨操作系统、渲染性能低、渲染风格不一致等问题.针对上述问题,本文提出一种跨平台的高性能地图渲染技术,采用蒙板绘制技术、纹理字典文本绘制技术,基于OpenGL(open graphics library)图形库,实现了在不同的硬件平台、不同的操作系统下,统一的高性能地图渲染引擎,保持了在不同平台下一致的地图渲染风格,性能比通用地图(MapBox)渲染引擎性能提高了1.75倍,矢量切片渲染性能为MapBox的80倍.     

东北地区水稻障碍型低温冷害变化对区域气候增暖的响应

利用东北地区153个气象站1961—2010年逐日气温资料,采用统计学方法分析了水稻障碍型低温冷害的气候变化特征及其对区域气候变暖的响应情况。结果表明,东北大部地区水稻障碍型低温冷害事件呈减少趋势,但区域性较为明显;障碍型低温冷害对关键发育期气温变化响应较为敏感,二者呈显著的负相关关系,表现为气温每升高1 ℃,东北地区冷害减少35个站次。东北地区关键发育期气温均呈上升趋势,但吉林西部地区障碍型冷害却随之增加,分析了关键发育期气温变率和气候变率,将其解释为局地障碍型冷害增加主要受气候变率增大的影响,逐日气温变率对其影响不大。     

月表虹湾Hurst指数分析

月球遥感是在登月技术还不完善的情况下,利用遥感数据,通过各种分析来研究月球演化、内部结果和表面特征的方法。粗糙度是地表隆升、沉降、侵蚀和火山喷射物覆盖在行星表面留下的记录,因此对行星表面粗糙度的定量分析可以精确反映其地质演化过程。而Hurst指数则是粗糙度的精确反映。文中利用LOLA制作的DEM,以月球正面虹湾为例,选取水平方向的12条剖面和垂直方向的15条剖面对其各粗糙度参数进行计算,并结合月表成熟度对Hurst指数与底层年龄的相关性进行了分析,得出如下结论:(1)在1km的剖面长度上,虹湾地区均方根高程的平均值在3m左右;在0.2～3km研究尺度范围内,虹湾地区的坡度不超过2°,说明该地表起伏度小。(2)虹湾地区的Hurst指数跨度比较大,尤其在垂直方向(南北)上,在0.4到0.9之间,表明其构造样式丰富。(3)在0.2～3km研究尺度范围内,Hurst指数自北往南增大、自西往东增大,表示在虹湾地区粗糙度自西北向东南方向增大。(4)虹湾地区地质年龄为自西北向东南方向变小,与Hurst指数增大方向一致。(5)在月表年轻撞击坑地区月表成熟度与Hurst指数大致呈负相关关系。