顾及水陆差异的高分五号影像条带去除

高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有十分广泛的应用前景。但高光谱卫星遥感数据往往无法避免条带噪声的干扰,进行条带去除是数据预处理中不可缺少的步骤。传统方法往往对地物的异质性与丰富的细节纹理考虑不足,导致条带不能被彻底地消除。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,采用水体与陆地区别统计的策略,解决条带噪声在异质区域的统计特征差异问题,并结合优化统计和一维变分滤波技术实现水陆区域参考统计特征的精确估计,最终基于矩匹配方法分别实现条带去除。实验结果表明:无论是真实实验还是模拟实验,本文提出的算法相较于传统条带去除算法,能更加稳健地去除数据条带噪声,还原地表真实辐射信息;在模拟实验中,本文算法处理结果的峰值信噪比(PSNR)达到46.58,且平均绝对误差(MAE)仅有11.56,均明显优于用于比较的3种传统算法,且算法执行效率也具备优势,能够更好地适用于高分五号大数据量的处理需求。     

A hierarchical indexing strategy for optimizing Apache Spark with HDFS to efficiently query big geospatial raster data

ABSTRACT

Earth observations and model simulations are generating big multidimensional array-based raster data. However, it is difficult to efficiently query these big raster data due to the inconsistency among the geospatial raster data model, distributed physical data storage model, and the data pipeline in distributed computing frameworks. To efficiently process big geospatial data, this paper proposes a three-layer hierarchical indexing strategy to optimize Apache Spark with Hadoop Distributed File System (HDFS) from the following aspects: (1) improve I/O efficiency by adopting the chunking data structure; (2) keep the workload balance and high data locality by building the global index (k-d tree); (3) enable Spark and HDFS to natively support geospatial raster data formats (e.g., HDF4, NetCDF4, GeoTiff) by building the local index (hash table); (4) index the in-memory data to further improve geospatial data queries; (5) develop a data repartition strategy to tune the query parallelism while keeping high data locality. The above strategies are implemented by developing the customized RDDs, and evaluated by comparing the performance with that of Spark SQL and SciSpark. The proposed indexing strategy can be applied to other distributed frameworks or cloud-based computing systems to natively support big geospatial data query with high efficiency.     

木本植被覆盖岸坡上波浪爬升过程的数值模拟研究

近岸木本植物构成的生态缓冲带作为新型的海岸软防护结构,兼具功能性和生态友好性,在沿海工程建设中愈发受到关注,如何深入开展其防护效果的机理研究是目前亟待解决的问题。本文采用数值模拟方法,在N-S方程中分别考虑树枝和树干的拖曳力影响,提出了木本植被作用下波浪沿斜坡爬升的表面波衰减的连续介质等效模型,并采用MAC法来跟踪自由曲面上的水颗粒轨迹。本文以波浪沿1/30的斜坡爬升为算例,对比讨论了有无植被作用下波浪的传播过程,并将算例结果与以往试验结果规律进行对照,验证了数值模型的有效性。最后,分别讨论了植物枝干的高度、密度、树枝倾斜角度等植被特性和波浪因素对植被消浪效果的影响,得到植被消浪的基本规律。文中的计算结果也可为实际的护岸工程和生态景观设计提供参考。     

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等,重点分析了2009?2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素,分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9?10月开始入侵,翌年4?5月结束。3月咸潮入侵次数最多,达12次。2009?2018年,长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势,2009年长江口咸潮入侵次数最多,达13次,时间均发生在10月至翌年的4月;咸潮持续时间年际变化较大,2011年咸潮入侵持续时间最长,累计为55 d。2015?2018年,咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少,2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2) 1?4月,长江口处于季节性低海平面期,且同期径流量少,但是受东亚季风影响,持续的增水过程使得增减水?径流量综合影响指数明显偏高,其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6,该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5?7月,长江口径流量明显增加,海平面?径流量综合影响指数均小于0,径流的作用强于海水上溯。8月,长江口径流量开始下降,虽然季节海平面较高,但是长江口呈现明显的减水过程,海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数分别为0.1和?1.6,基本不会发生咸潮入侵。9月,长江口处于季节高海平面期,并且以增水为主,海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数较大,分别为1.2和1.0,易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面?径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8,径流影响弱于海水上溯,易发生咸潮入侵。(3) 2009?2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高,若持续增水恰逢天文大潮,则加剧咸潮入侵的影响程度。     

渤海海域浮游病毒和浮游细菌的丰度变化与环境因子之间的耦联关系

Uncovering the role of environmental factors and finding critical factors which harbor significant fractions in governing microbial communities remain key questions in coastal marine systems. To detect the interactions between environmental factors and distributions of virio-and bacterioplankton in trophic coastal areas, we used flow cytometry to investigate the abundance of virio-and bacterioplankton covering 31 stations in the Bohai Sea of China. Our results suggested that the average abundance of total virus(TV) in winter(～2.29×10~8 particles/mL)was slightly lower than in summer(～3.83×10~8 particles/mL). The mean total bacterial abundance(TB) was much lower in winter(～2.54×107 particles/mL) than in summer(～5.43×10~7 particles/mL). Correlation analysis via redundancy analysis(RDA) and network analysis among virioplankton, bacterioplankton and environmental factors revealed that the abundances of viral and bacterial subpopulations depend on environmental factors. In winter, only temperature significantly influenced the abundances of virio-and bacterioplankton. In summer, in addition to temperature, both salinity and nutrient(SiO_2) had a remarkable impact on the distribution of virioand bacterioplankton. Our results showed a clear seasonal and trophic pattern throughout the whole water system, which revealed that temperature and eutrophication may play crucial roles in microbial distribution pattern.     

基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。     

中国海洋无脊椎动物分类学与系统演化研究进展与展望

综述了我国海域无脊椎动物的分类学和系统演化研究的历史和概况,以及我国分类系统学工作者在海洋无脊椎动物分类学、区系与动物地理学、系统发育与分子系统学领域的主要工作,重点介绍了中国科学院海洋研究所的海洋无脊椎动物分类学工作。涉及类群包括原生动物、海绵动物、刺胞动物、线虫、多毛类环节动物、星虫、螠虫、软体动物、节肢动物、苔藓动物、毛颚动物、棘皮动物、半索动物等主要的无脊椎动物门类。涉及海域以我国管辖海域,特别是中国近海为主,也涉及了西太平洋、西南印度洋等深海环境的无脊椎动物类群的分类学报道。本文总结过去,展望未来,对于在我国在海洋无脊椎动物分类与系统演化研究领域成就基础上,发现薄弱环节,研讨今后本学科的发展方向,填补研究空白,赶超本领域国际前沿,都有重要借鉴意义。     

内蒙古北山地区阿民乌素公婆泉组变质火山岩年代学、地球化学特征及地质意义

内蒙古北山地区阿民乌素一带公婆泉组变质火山岩主要由钠长阳起岩、斜长阳起岩和斜长阳起片岩组成.三者主量元素显示相对高钠w(Na2O)=0.32％～2.46％,低钾w(K2O)=0.08％～0.38％、钛w(TiO2)=0.93％～1.03％,略富镁 w(MgO)=9.61％～12.04％、钙 w(CaO)=9.96％～1...     

中国大陆结构地震反应观测系统布设研究

本文简要介绍了结构地震反应观测研究的意义。并以中国地震局防灾大楼和北京市人大办公大楼结构地震反应观测系统为布设实例,阐述了中国大陆地区结构地震反应观测系统的两种布设方式。对两种方式进行了分析,指出简化布设中存在的问题,并提出了布设原则,用于指导结构地震反应观测系统的布设。