自然地理学创新发展与展望

自然地理学自中国科学院地理科学与资源研究所建立以来一直是立所的核心学科,长期以服务国家重大需求为使命,在综合自然地理、气候、地貌、水文、土壤地理、生物地理、化学地理等各学科领域取得一批重要科技成果和进展,奠定了自然地理各分支学科在国内外的优势,为国家科技创新、区域经济社会可持续发展做出了重要贡献。本文回顾了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学的创新发展历程,总结了自然地理学取得的学术成就与标志性进展,并展望了中国科学院地理科学与资源研究所自然地理学未来发展,提出以陆地表层要素—过程交互作用机制,陆地表层格局动态研究,陆地表层系统过程的综合集成与模拟,陆地表层系统有序人类活动的可持续范式和调控机制为核心的发展战略。     

国内盐湖卤水硼资源提取专利分析

基于中国盐湖硼资源开发动态,选择国家知识产权局专利数据,从盐湖卤水硼资源提取相关专利申请时间、地域分布、主要方法等方面进行分析。发现中国专利包含多种盐湖硼资源提取方法,并且逐步走向成熟,其中萃取法已成为研究重点。近期关于多种伴生资源综合开发的专利越来越受到关注。对国内盐湖硼资源提取技术后续开发和产业发展提出了建议。     

Salinivibrio sp.YH4胞外丝氨酸蛋白酶EYHS耐盐性及生物信息学分析

摘要：目的 探讨菌株Salinivibrio sp.YH4分泌的丝氨酸蛋白酶EYHS的耐盐性及结构特征。方法 明胶底物酶谱法分析EYHS的耐盐性。应用生物信息学手段对EYHS及6种耐盐的S8家族丝氨酸蛋白酶结构特征进行分析。结果 EYHS在4 mol/L的NaCl溶液中仍具有活性,属于耐盐蛋白酶。EYHS及6种S8家族丝氨酸蛋白酶分子表面的loop区等无规则卷曲所占比例较高,α-螺旋与β-片层则主要位于酶分子内部。EYHS分子表面酸性氨基酸含量较高,且具有弱疏水内核。多序列比对发现蛋白酶的催化三联体两侧存在高度保守的基序和保守的极性氨基酸及芳香族氨基酸,并存在多个保守的Gly与Ala。同源模建和表面电荷分布显示,α螺旋和β片层围成了蛋白酶的催化腔,EYHS活性中心包含由Asp32、His65与Ser215组成的催化三联体,且催化位点区域表面静电势为负。结论 上述结构特征可能有助于耐盐丝氨酸蛋白酶EYHS在高盐环境下维持其稳定性和适度柔性,并有助于其催化功能的发挥,为深入研究耐盐丝氨酸蛋白酶的高盐环境适应性提供了一定的理论依据。     

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.     

基于侧扫声呐的水下小目标检测技术研究

针对水下小目标探测与识别难的问题,开展基于侧扫声呐的声呐图像滤波、图像分割及目标提取方法研究。常规滤波方法难以有效清除图像中存在的噪声,从而造成图像质量下降。采用非局部均值滤波算法与GPU加速的方法,在获得声呐图像较好处理效果的同时,满足水下小目标检测实时性的要求;同时,采用膨胀算法与Canny边缘检测算法相结合的方式,实现了水下真假目标的有效区分。     

赣南地热水形成条件分析与赣县区地热水勘查靶区圈定

为巩固脱贫攻坚成果,迈向乡村振兴,赣县人民梦寐以求在赣县探测到地热水资源.本文探讨了赣南山地隆起区构造裂隙地热水形成规律,分析了江西赣南地区地热水形成的条件:①燕山-喜山期岩浆侵入、热液活动是热供给来源;②红层盆地中巨厚的白垩系是储热盖层;③元古代至早古生代浅变质岩分布区岩石受多期次构造运动作用,裂隙发育、岩体破碎,有...     

塔里木河流域水资源分析系统开发研究

根据水资源评价工作的基本任务和实际需求,充分利用计算机及地理信息系统技术,研究和探讨了塔里木河流域水资源分析系统(T-WRAS)的功能、结构、数据组织及其实现关键技术。同时介绍了降水量—高程量化模型(PEM)、自调节水量模拟模型(SRWQ)、基于“发展综合指标测度”的协调程度量化方法(DD)等一些模型和方法。该系统可对三源流汇流过程进行分析,对研究区进行数量、质量、开发利用及综合评价,评价结果以图、文、表等多种形式表达。系统的框架、建设思路及相关模型的研究有一定的理论和现实意义。     

城镇黑臭河道治理:多水塘活水链人工湿地的应用

随着现代工业的发展,城市黑臭河道问题日趋严重,严重影响了城市形象、生态环境和居民身心健康。利用多水塘活水链人工湿地技术净化江苏常州永胜河河水水质。监测结果显示:该技术使水体总氮浓度削减了92.0%、总磷浓度削减了82.9%,处理后的水体总氮、总磷含量达到地表IV类水标准。项目年处理水量约30万t,每年以较低的成本(平均水处理费用约为0.03元/t),削减总氮、总磷和氨氮量分别为1496.6 kg、176.0 kg和1408.6 kg。通过引植多种浮叶植物、挺水植物、沉水植物,该湿地修复工程为当地营造了优美的湿地景观。多水塘活水链人工湿地是集经济效益、生态效益、环境效益于一体的新型水体生态治理技术,为我国城镇黑臭河道治理提供了一条新的途径。     

基于层次分析法的大连区域雷灾易损性评价

根据大连地区近6年雷电灾害资料,40年雷暴资料,以大连地理、气候环境为背景,通过计算指标权重,采用层次分析法对大连区域雷灾易损性进行评价,并通过一致性检验。结果显示,金州新区属于极高风险区域,瓦房店属于高风险区域,大连、普兰店、庄河属于低风险区域,旅顺属于极低风险区域。结果表明雷灾区域易损性分析不仅取决于样本区域的自然雷暴日,还与样本区域的经济发展情况、人口密度、历史灾害等多方面因素有关,各指标影响权重也并非相同。采用层次分析法进行区域雷灾评价研究,能够有效减少人为因素,为防雷减灾提供了依据。     

差分法计算地震动旋转分量

旋转地震学是一门研究由地震、爆破以及工程振动等引起的地球介质运动的新兴学科.旋转运动的研究由来已久,但是由于缺少高精度的旋转分量地震仪,所以旋转运动的研究大多仅限于理论方面.差分法作为利用平动分量获取旋转分量的一种计算方法,在理论研究方面较为成熟,但是缺乏实际数据的验证.通过在对旋转运动研究现状充分调研的基础上,利用模...