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。     

Types and spatial combinations of Danxia landform of Fangyan in Zhejiang Province

The prominent types of Danxia landform in Fangyan include enclosed valleys, mesas, peaks, stone columns and grooves etc. Their spatial combinations have regular configurations along the northwest–southeast direction: typical grooves and caves are located in the northwestern Wufengshuyuan mainly; abundant fresh collapsed stones may be observed in central Jimingfeng and Taohuafeng; stone drums and stone columns are in the southeastern Shiguliao particularly; enclosed valleys are encircling joints of peaks and plains from three directions east, west, and south. Their spatial combinations reflect that the developments of Danxia landform have undergone stages of geomorphic cyclical erosion in the form of weathering, collapse, transportation, sedimentation and other processes, together with the “sculpture” of external forces mainly as tectonic uplift. The picturesque Danxia landform began its formation at that point. Danxia landform developed mainly in the strata of Fangyan Formation (K1f) caused by the alluvial fan-braided river phase of anterior fan in the late period of the Early Cretaceous. Regular patterns of weathering of stones and features of braided alluvial phase sediments may be verified by the analysis of three groups of experimental data. Danxia landform of Fangyan is a unique representative of the “adolescent” development type in the application of the World Natural Heritages status in China, by virtue of its outstanding universal aesthetic and scientific value.     

紫色丘陵区不同侵蚀沉积地段土壤结构特征

以中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站小流域为例，研究不同土壤侵蚀沉积地段（斜坡和沟谷不同部位）的土壤结构特征，以了解侵蚀沉积对土壤结构的影响。结果表明，在植被覆盖较好的坡体顶部，土壤侵蚀较弱，团聚度达到30．1％，MWD变化为3．4mm，土壤结构良好；沟谷底部由于沉积而有较多细土物质并具有适宜的水分条件，有利于土壤团聚体的形成，结构状况亦较好，团聚度达到50．3％，结构保持率为35．4％；而坡腰侵蚀较严重，团聚度仅为13．6％，结构保持率为14．1％，土壤结构状况较差。     

成都平原宝墩遗址中晚全新世孢粉记录的环境变迁及人类活动

对宝墩遗址T3321剖面第9~13层（深度为150~308 cm）的53个样品进行孢粉分析,结合AMS ¹⁴C测年和考古断代,恢复了遗址区全新世适宜期至4300 cal.a B.P.前后的古植被及古气候演变过程。遗址区古环境演变可以划分为4个阶段：阶段1（7400~6500 cal.a B.P.）和阶段2（6500~6000 cal.a B.P.）的孢粉组合反映了以亚热带常绿落叶阔叶林为主的森林植被景观,气候较为温暖湿润;阶段2环纹藻属（Concentricystes）的出现以及大量蕨类植物的增加暗示着遗址区开始出现湖沼。阶段3（6000~4700 cal.a B.P.）主要以稀疏乔木、灌木及陆生草本为主的植被景观,本阶段后期气候由暖湿向冷干方向发展;环纹藻属比例在本阶段达到剖面最大后逐渐降低,表明遗址区水域面积大幅增加后逐渐减小。阶段4（4700~4300 cal.a B.P.）为古蜀先民在遗址生活时期,孢粉组合反映出人类活动明显增强。T3321剖面孢粉所揭示的古环境演变趋势与西南地区中晚全新世以来气候由暖湿向冷干转变的过程基本一致。阶段3和阶段4孢粉组合的变化揭示了古环境变迁与人类活动的关系,人类活动对植被变化产生深刻影响。陆生草本植物,尤其是伴人植物的增多以及湖沼面积的减少反映出人类对环境的改造作用以及农业种植活动的出现。

     

淮海经济区协调发展度评价研究

基于区域协调发展的判定标准,构建区域协调发展的指标体系,通过线性加权模型和离差系数法分别计算出淮海经济区经济-社会-人口-资源-环境系统的综合发展水平得分和淮海经济区、苏北鲁南豫东皖北四大板块和20个市的协调度,通过对其分析得出以下结论：（1）淮海经济区处于低经济发展阶段的高协调度阶段;（2）市域协调度多处于中级基本协调阶段;（3）协调度呈现东高西低的空间格局。     

流域干旱对淡水湖泊湿地生态系统的影响机制

在气候变化和人类活动的双重影响下,一些湿地严重退化。其中,流域干旱问题是导致湿地退化的重要原因之一。干旱严重制约着湿地的生态水文过程。一方面,干旱通过造成湿地水量亏缺和水分条件改变,来影响湿地生物和生境条件;另一方面,湿地中的生物对干旱具有一定的适应性,通过个体的形态、生理和行为适应等来避免干旱造成的伤害;同时,这一过程还伴随着生物种群的数量、密度、生物量、分布以及群落的组成、数量、生物量、分布等特征的变化;最终干旱对湿地的影响将体现在湿地规模、构成、格局和功能的变化上。在理论上,干旱作为一种扰动对提高湿地生态系统的耐旱性有一定积极影响,但由于缺少长期的湿地恢复过程研究,这一学术观点并未被广泛认知;长时间的严重干旱则会对湿地生态系统产生不可逆转的影响,导致其退化、消失。     

下辽河平原浅层地下水环境风险评价及空间关联特征

以下辽河平原浅层地下水为研究对象,将自然灾害风险理论引入地下水环境风险评价,从脆弱性、功能性、胁迫性、适应性4个方面选取指标,构建地下水环境风险评价指标体系和模型。运用GIS空间分析方法对地下水环境风险进行评价,并对风险值进行空间关联特征研究。结果表明：① 研究区内地下水环境中度以上风险区占整个研究区面积的63.12%,其中高风险区占6.79%,较高风险区占18.96%,中等风险区占37.37%;较低风险区占21.98%,低风险区占14.90%。② 地下水环境风险最高的地区主要位于下辽河平原中部的新民市东北部、灯塔市、辽中县西部、黑山县部分地区及凌海市东南部。③ 研究区内地下水环境风险呈现较高的正相关性,相似性高的区域主要分布在中东和中西部风险高值区,以及东北和东南部风险低值区。研究成果丰富了地下水环境风险理论,对下辽河平原地下水环境保护实践具有一定的理论和实践意义。     

一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法

脆弱水印可以实现对数据内容真实性的认证,并对发生变化的位置进行定位,鉴此,本文提出了一种点约束分块的矢量地理数据精确认证算法。在认证内容嵌入过程中,首先,按照点约束的方法对矢量地理数据进行分块,并将每块的数据点进行空间位置关系的“之字形”排序,建立数据点之间的位置关系;然后,将相邻点生成的脆弱水印信息嵌入到当前点。在内容精确认证时,比较原始的水印信息与提取的水印信息,判断二者是否相同来鉴别数据是否更新。将本文算法与均匀分块的方法进行了对比实验,结果表明,本文提出的认证算法能实现在数据更新时的精确认证,并可实现要素删除的精确认证,在检测数据变化时可对修改位置进行定位与标记。     

一种混合数据加密方法探讨

对高级数据加密标准（AES）和RSA两种数据加密算法进行了介绍和比较。通过横向混合，进行了编码设计的一种探索，分析新编码方式的特点和安全性并进行了软件实现。