A multi-scale spatiotemporal modeling approach to explore vegetation dynamics patterns under global climate change

Given the complexity of vegetation dynamic patterns under global climate change, multi-scale spatiotemporal explicit models are necessary in order to account for environmental heterogeneity. However, there is no efficient time-series tool to extract, reconstruct and analyze the multi-scale vegetation dynamic patterns under global climate change. To fill this gap, a Multi-Scale Spatio-Temporal Modeling (MSSTM) framework which can incorporate the pixel, scale, and time-specific heterogeneity was proposed. The MSSTM method was defined on proper time-series models for multi-temporal components through wavelet transforms. The proposed MSSTM approach was applied to a subtropical mountainous and hilly agro-forestry ecosystem in southeast China using the moderate resolution imaging spectroradiometer enhanced vegetation index (EVI) time-series data sets from 2001 to 2011. The MSSTM approach was proved to be efficient in characterizing and forecasting the complex vegetation dynamic patterns. It provided good estimates of the peaks and valleys of the observed EVI and its average percentages of relative absolute errors of reconstruction was low (6.65). The complexity of the relationship between vegetation dynamics and meteorological parameters was also revealed through the MSSTM method: (1) at seasonal level, vegetation dynamic patterns are strongly associated with climatic variables, primarily the temperature and then precipitation, with correlations slight decreasing (EVI–temperature)/increasing (EVI–precipitation) with altitudinal gradients. (2) At inter-annual scale, obvious positive correlations were primarily observed between EVI and temperature. (3) Despite very low-correlation coefficients observed at intra-seasonal scales, considerable proportions of EVI anomalies are associated with climatic variables, principally the precipitation and sunshine durations.     

北斗/惯导的快速混合高斯UKF算法

为进一步改善北斗/惯导中无迹卡尔曼滤波的精度,针对导航系统中噪声随机模型本质上的非高斯分布特性,结合有限高斯概率分布可近似任意概率密度函数的理论,以混合高斯UKF滤波为框架,提出了一种快速混合高斯UKF算法。该算法使用奇异值分解替代无迹变换产生采样点中的协方差平方根计算,和迭代中构造有限分量混合高斯模型二次近似后验二阶矩减少子滤波器数量的思路,改善了传统算法子滤波器数量随迭代次数成指数变化而增加计算成本的状况,一定程度上提高了计算的实时性。通过对北斗/惯导紧耦合系统的数据仿真实验,结果分析表明:相对于传统算法,本文提出的新算法在保证滤波精度的同时,计算量较低、实时性较好,适合于处理非高斯非线性北斗/惯导组合导航定位的滤波计算问题。     

面向灾后水体遥感信息提取的知识决策树构建及应用

灾害发生以后,悬浮物质、波浪和水深等"同物异谱"会导致水体信息提取不完整,而阴影、沥青路面、浓密植被等"异物同谱"也会降低水体信息提取精度。针对此问题,提出一种特征知识引导的灾后水体信息提取方法。首先,分析水体遥感图像特征(光谱特征、几何特征、纹理特征、空间关系特征),构建灾后水体信息提取知识决策树;其次,对遥感图像进行面向对象分割,获取对象基元,并计算特征参数;然后,在知识决策树的支持下提取灾后水体信息;最后,对水体信息提取结果进行后处理,以去除噪声和填充孔洞。选取"5·12汶川地震"遥感图像开展验证实验,结果表明,水体信息提取结果位置准确,边界清晰,生产者精度和用户精度分别为0.85和0.94,该方法能够有效提取复杂背景下的灾后水体信息。     

惯性导航EEMD区间阈值降噪方法

陀螺随机误差是影响惯性导航系统精度的主要因素。在经验模态分解（EMD）和阈值降噪的基础上,提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）的区间阈值的陀螺信号降噪方法。该方法利用EEMD方法将陀螺信号分解多个本征模态函数（IMF）分量和1个残余分量,基于信号和IMF分量的概率密度函数的2范数距离方法剔除纯噪声IMF分量,利用改进的区间阈值降噪方法实现信号的降噪。仿真和实测试验表明,该方法不仅能有效抑制EMD中的模态混叠问题,而且能有效削弱陀螺的随机误差,从而提高惯性导航系统的精度和可靠性。     

噪声协方差自适应控制下的双天线GNSS/INS初始对准方法

为降低系统模型误差及观测模型误差的影响,结合噪声协方差自适应控制机制,对双天线GNSS/INS初始对准方法进行改进。利用噪声协方差自适应控制下的扩展卡尔曼滤波进行数据处理,包括系统噪声协方差控制及观测噪声协方差控制。试验结果表明,系统噪声协方差自适应控制机制可提高系统稳定性,降低滤波稳态值;观测噪声协方差自适应控制机制可降低观测噪声的影响,提高对准绝对精度。采用后处理的方式,利用基线长度偏差最小的基线结果辅助姿态解算,绝对精度进一步提高,对准绝对精度主要受观测值影响。利用本文方法,横滚角、俯仰角对准绝对精度可达0.02°,航向角对准绝对精度可达0.04°。     

辽南新房变质核杂岩的发现及地质意义

根据宏观与微观构造测量,揭示出在辽宁南部新房地区存在一个变质核杂岩构造,即新房变质核杂岩。该核杂岩具有典型的3层结构：上盘为新元古代—古生代弱变形沉积岩层,下盘是新太古代糜棱岩、片麻杂岩和中生代花岗质侵入岩体,中间是拆离断层带由不同层次构造岩构成。拆离断层带形态为向北西开口的反“C”型,产状较缓,倾向分别向西、向南、向东倾斜,线理产状240°～290°∠12°～30°。运动方向为上盘相对下盘由北东东向南西西运动,结合区域岩浆活动性及其测年资料等综合分析,新房变质核杂岩形成于早白垩世,与辽南金州变质核杂岩在几何学、运动学极性和形成时间等方面具有很多相似性,形成于同一动力学背景。该变质核杂岩的厘定不仅为阐明华北克拉通中生代岩石圈减薄过程及岩石圈的力学和流变学属性提供依据,而且为下一步新房金矿的勘查指明了找矿方向。     

文献计量分析南海及其U形海疆线的遥感研究热点

为综合评估遥感技术在南海、尤其在南海U形海疆国界线(简称南海U形海疆线)研究中的应用情况, 本文以中国知识基础设施工程(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)和Web of Science核心合集 (Web of Science Core Collection, WOSCC)分别作为中文与外文期刊论文数据库来源, 筛选出截至2019年已发表的相关主题的中外期刊文献, 进行文献计量分析。按照关键词筛选的三类论文为: 南海自然科学研究(中文10150篇, 外文10130篇), 南海遥感研究(中文560篇, 外文1296篇)与南海U形海疆线相关研究(中文303篇, 外文33篇)。文献计量分析表明: 南海自然科学研究总发文量最大的国家为中国(18253篇), 总发文量排名前列的研究机构(如排名第一的中国科学院南海海洋研究所)与期刊(如排名第一的《热带海洋学报》)也主要来自中国; 年发文量变化趋势显示, 南海自然科学研究呈现四个阶段(缓慢起步、缓慢增长、快速增长和回降), 南海遥感研究有两个阶段(缓慢起步与快速增长), 南海U形海疆线研究中文论文呈现三个阶段(缓慢起步、快速增长与回降); 热点研究显示, 南海自然科学研究围绕季风、天然气水合物与台风开展, 南海遥感研究关注海表温度、叶绿素与台风, 南海U形海疆线研究关注南海争端和地质特征。遥感数据于1974年开始被用于南海台风研究, 2019年被用于南海U形海疆线的生态环境研究。发展海洋遥感技术, 深化南海台风“风泵”生态效应与灾害研究, 拓展南海U形海疆线走廊立体的综合科学研究和增强南海的自然科学与社会科学的交叉研究, 意义重大。     

汉诺坝-阳原火成碳酸岩成因探讨

大多数幔源硅酸盐岩浆都含少量碳酸盐岩浆,这些少量的碳酸盐岩浆在地幔演化中起了非同寻常的作用。本文报道了发现于汉诺坝、阳原地区新生代玄武岩中鲜见的火成碳酸岩。碳酸岩脉贯穿于玄武岩及其捕虏体橄榄岩,并导致橄榄岩强烈的碳酸盐化现象。碳酸岩脉主要由方解石组成(90%以上),岩石类型为方解石碳酸岩,含少量被裹挟的地幔橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和尖晶石等矿物。碳酸岩化橄榄岩由原先的黄、绿色变为紫褐色,灰白色网状碳酸岩细脉穿插其中。碳酸岩脉和碳酸盐化橄榄岩的全岩稀土含量很低(∑REE=8.7×10-6～13.7×10-6),球粒陨石标准化REE模式呈LREE略微富集(～10×球粒陨石)分布模式,微量元素也只显示轻微富集(数倍于原始地幔),它们的δ13C均为负值(-11.2‰～-12.3‰),δ18O均为正值(22.0‰～22.6‰)。碳酸岩的Sr、Nd、Pb同位素组成均显示富集(87Sr/86Sr=0.7078～0.7079,143Nd/144Nd=0.5129,206Pb/204Pb=18.0,207Pb/204Pb=15.5,208Pb/204Pb=38.0)。由于碳酸盐岩浆喷出地表后易于风化,导致REE、微量元素和同位素组成明显偏离原生火成碳酸岩。但从张北少数新鲜碳酸岩所具有的原生火成碳酸岩的C、O同位素组成(δ13C=-5.7‰～-7.3‰,δ18O=8.5‰～10.1‰)特征,以及接沙坝碳酸岩的正εNd(5.3～5.5)为亏损地幔的特征,表明汉诺坝碳酸岩与玄武岩的同源性——它们都来自地幔。     

石榴子石反应边及其地质意义——以大兴安岭第四纪火山岩为例

大兴安岭第四纪火山岩(包括诺敏河火山区和哈拉哈河-绰尔河火山区)地幔包体中含有少量石榴子石,普遍发育矿物反应边.根据显微照片和BSE图像特征,石榴子石反应边可分为3类:①冠冕状石榴子石反应边,包裹在石榴子石矿物外部,具有一期或者多期反应的特征,厚度通常为0.1～1 mm,反应边矿物组合为Opx+Glass、Cpx+Gl...     

基于E-FAST的流溪河模型参数敏感性分析

基于E-FAST全局定量敏感性分析方法的思想,提出一个针对分布式物理水文模型——流溪河模型的参数敏感性分析方法,包括参数简化及取值范围确定、参数采样及采样次数的确定、敏感性评价指标的选取、参数敏感度计算4个部分.针对我国4个不同规模的流域(黄龙带水库流域、流溪河水库流域、长湖水库流域和新安江水库流域)开展了分布式物理水文模型参数敏感性分析,并采用4种不同的评价函数进行了对比计算.结果表明,流溪河模型饱和含水率和田间持水率是高度敏感参数,饱和水力传导率、土壤层厚度、土壤特性系数、边坡和河道糙率为敏感参数,其他参数为不敏感参数.