国家重点研发项目:中国陆地生态系统生态质量综合监测技术与规范研究（英文）

生态质量是指一定时空范围内生态系统要素、结构和功能的综合特征,具体表现为生态系统的状况、生产能力、结构和功能的稳定性、抗干扰和恢复能力。生态系统的质量是我国生态文明建设和生态环境监测的重要内容,多时空尺度观测技术的发展为生态系统质量监测与评价提供了新机遇,但同时也对国家尺度生态要素、生物多样性和生态功能的观测标准与技术规范提出了新的要求。本国家重点研发项目自2017年7月立项以来,围绕国家尺度生态质量监测技术与规范,开展了生态系统网络观测技术规范、台站生态要素监测、区域生物多样性和区域生态功能监测技术与规范的研究,在典型农林草湿地生态系统开展应用示范。项目在生态质量综合监测指标体系构建、生态系统研究网络观测技术、区域生物多样性和区域生态功能监测、基于无人机和机器学习的荒漠植被监测等方面取得了重要进展,促进了生态质量监测技术的发展。我们组织本专辑从不同视野集中系统介绍本项目已取得的生态质量监测技术和评价方法,以期促进生态学及其观测技术的发展。     

基于MPI-CUDA的K-T算法太阳高分辨图像重建

大气湍流导致地基望远镜成像模糊,高分辨图像重建是解决这一问题的有效方法,K-T高分辨图像重建方法是其中常用的一种,但存在数据大、计算复杂等因素的制约,导致重建非常耗时。针对当前中央处理器与图形处理器混合架构下的高分辨图像重建开展研究,采用MPI-CUDA混合并行技术,最终实现了一套在单机图形处理器环境下基于斑点图像重建技术的高分辨太阳图像重建系统。通过实验验证,与单一的信息传递接口并行相比,图像子块的处理速度有了显著提升,在8个子进程下整个流程的加速比达到了2。实验结果表明,MPI-CUDA混合并行的有效性,能够为天文研究中的大规模计算任务提供借鉴和参考。     

融雪后梭梭林地土壤水的多尺度空间异质性

运用ANOVA方法和地统计学原理、从梭梭(Haloxylon ammodendron Bge.)个体、群落和样带尺度定量研究了融雪后古尔班通古特沙漠南缘表层土壤含水量的空间变异,结果表明土壤水的空间异质性随空间尺度变化而表现不同.在梭梭个体尺度上,土壤含水量从冠下、经冠缘至灌木间地梯度递减.在群落尺度上,融雪水空间分布具有高度自相关性,其变异函数符合球状模型,结构性变异占89.6%,最大自相关距离为4.02 m,Kringing插值显示灌木斑块的格局与融雪后表层土壤含水量的空间格局具有高度一致性.在典型沙丘-丘间地样带上,土壤水分布呈丘间地高、沙丘低的空间格局,其空间变异符合高斯模型,结构性变异高达95.8%,空间自相关非常显著;最大自相关距离为66.16 m,与地貌分异尺度吻合,表明在典型断面上,地貌格局影响融雪水的空间格局.由此可见,梭梭林地融雪后表层土壤含水量在不同尺度上具有不同的异质表现、受控于不同的地表过程.不同尺度上的土壤水分空间异质性有利于提高荒漠植被的水分利用效率,具有重要的生态价值.     

太阳活动低年的外冕结构

对１９９７年３月９日漠河日全食时的外冕进行了摄像观测,采用天文视频图像采集处理系统对该资料进行了处理,并对太阳活动低年的外冕形态和结构特征进行了初步分析。     

分块DPCM与5/3整数小波变换结合的天文图像无损压缩

针对海量的天文图像数据与有限的存储空间和带宽资源之间矛盾日益突出这一问题,提出一种无损压缩方法,首先将超大天文图像分块,再使用差分脉冲编码调制和5/3整数小波变换,最后使用霍夫曼算法编码。对该方法的原理和具体实现做了详细的分析与介绍,通过实验验证该方法比天文中常用的tar、PKZip、WinZip、WinRar软件在压缩比上分别提高了30%、29%、26%、2%,压缩速度远大于WinZip和WinRar;且该算法实现简单,适合硬件实现和利于并行处理。     

3维数字地球快速缓冲区分析算法

提出一种应用在3维数字地球中的通过图形处理器(GPU)快速实现矢量数据缓冲区分析的算法。使用一张4通道的纹理图作为容器将地理实体的矢量数据传入GPU,利用GPU的高效并行特性,将目标缓冲区纹理中的每个像素所对应的矢量坐标与原实体进行距离量算,在一次渲染中得到缓冲区纹理,最后提取出缓冲区纹理的边界。选择中国的流域和湖泊矢量数据,将本文算法与两种传统的CPU算法进行了缓冲区分析计算、测试和对比。结果显示,本文算法相对于传统矢量算法效率提高了9—16倍,相对于传统栅格算法效率提高11—20倍。实验证明,该算法计算简单,效果明显,特别是随着数据量增大,缓冲区计算速度显著优于传统算法,并能有效解决传统矢量法缓冲区分析中的数据自相交问题。     

柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪构造演化 模式及地层缺失原因探讨

为了明确柴达木盆地北缘东段石炭纪至白垩纪盆地演化历史,分析石炭系—侏罗系缺失的原因,本文重新确定了石炭系和侏罗系残余地层分布范围,并根据平衡剖面恢复和断裂落差计算,分析了主要断裂的活动特征,提出了柴北缘东段石炭纪至白垩纪的构造演化模式。应用有限单元法模拟了柴北缘东段印支期(三叠纪)、燕山早期(早—中侏罗世)、燕山晚期(晚侏罗世—白垩纪)的应力场,对构造演化模式加以验证。研究结果表明:柴北缘东段自石炭纪至白垩纪经历了石炭纪—二叠纪伸展、三叠纪挤压褶皱、早—中侏罗世断陷、晚侏罗世—白垩纪早期挤压坳陷和白垩纪末挤压反转五个构造演化阶段。三叠纪,柴北缘东段在印支期发育两排近东西走向的背斜凸起,造成石炭系—二叠系在各地区遭受不同程度的剥蚀;侏罗纪—白垩纪早期,欧南地区为继承性隆起区,未完全接受沉积;白垩纪末,受燕山晚期旋回影响,构造反转,逆冲断裂复活,绿梁山、锡铁山、埃姆尼克山、欧隆布鲁克山等主要山体隆升,遭受剥蚀。     

密织全民“防灾网”——甘肃省舟曲县地质灾害防治工作纪实

舟曲县位于甘肃省南部,甘南藏族自治州东南部,东邻陇南市,北接宕昌县,西南与迭部县、文县和四川省九寨沟县相接壤。     

筑起一道坚固生命防线——甘肃省地质灾害防治工作纪实

防灾胜于救险,是甘肃省地质灾害防治多年实践经验的总结。甘肃地处青藏高原、黄土高原和内蒙古高原的交会地带,地质条件复杂,地貌形态多样,生态环境脆弱。据调查显示,地质灾害易发区面积占全省国土面积的一半以上。86个县（市、区）中,有62个县（市、区）位于山区丘陵,9个城市、30座县城、165个乡镇、1万多个村庄受滑坡、泥石流灾害威胁。目前,全省已查明地质灾害隐患点14591处,直接威胁226.26万人、622.5亿元财产的安全。从救险到防灾,再到相应应急体系的逐步完善,让人欣喜地看到,甘肃省地质灾害防治新理念带来的新变化,全面落实地质灾害危险性评估制度得到全面落实,地质灾害监测预警预报进一步加强,群专结合的地质灾害监测预警网络日趋完善,健全了信息共享、预警联动机制,地质灾害监测预警准确度大幅度提升。甘肃省地质灾害防治的经验和做法值得各地学习借鉴。