面向中国洪涝灾害应急监测的无人机空港布局

当前洪涝灾害对社会的经济发展和人民生命财产安全构成严重威胁。无人机机动、灵活,安全性高,可迅捷甚至实时获取灾区影像,对灾情的快速评估和应急救援决策意义重大。遥感无人机在洪涝灾害救援中能够发挥的重要作用已得到广泛共识,但是由于灾害的突发性,缺乏就近部署的资源制约了无人机遥感观测和救援作用的发挥。针对突发灾害,在区域和全国范围内建立起一定的无人机遥感应急体系成为国家面向未来正在考虑的选项。基于此,本研究提出了基于中国科学院的野外台站构建全国无人机遥感观测网的设想。本研究以中国防范洪涝灾害等级分布数据、行政区划数据、中国科学院野外台站分布数据和当前无人机性能数据库为数据源;以行政区划离散并提取的中心点作为需求点,台站作为设施点,不同洪涝等级区域内需要无人机进行应急观测的重要程度作为权重,利用最大覆盖选址模型进行空港选址布局;利用成本-效益曲线确定台站的最佳数量,最终从268个台站中选取出81个作为支撑全国洪涝灾害无人机遥感观测网络的无人机空港。无人机空港布局结果在理论上能够实现对中国绝大数突发洪涝灾害在2 h内初步完成洪涝观测,这对于构建中国空天地一体化的洪涝灾害监测体系具有重要意义。同时,本研究中的方法和成果对于进一步构建行业和综合性的全国无人机遥感观测网也具有一定借鉴和参照意义。     

Gaussian decomposition and component pigment spectral analysis of phytoplankton absorption spectra

The absorption spectrum of phytoplankton is an important bio-optical parameter for ocean color hyperspectral remote sensing;its magnitude and shape can be affected considerably by pigment composition and concentration.We conducted Gaussian decomposition to the absorption spectra of phytoplankton pigment and studied the spectral components of the phytoplankton,in which the package effect was investigated using pigment concentration data and phytoplankton absorption spectra.The decomposition results were compared with the corresponding concentrations of the five main pigment groups(chlorophylls a,b,and c,photo-synthetic carotenoids(PSC),and photo-protective carotenoids(PPC)).The results indicate that the majority of residual errors in the Gaussian decomposition are0.001 m~(-1),and R~2 of the power regression between characteristic bands and HPLC pigment concentrations(except for chlorophyll b)was0.65 or greater for surface water samples at autumn cruise.In addition,we determined a strong predictive capability for chlorophylls a,c,PPC,and PSC.We also tested the estimation of pigment concentrations from the empirical specific absorption coefficient of pigment composition.The empirical decomposition showed that the Ficek model was the closest to the original spectra with the smallest residual errors.The pigment decomposition results and HPLC measurements of pigment concentration are in a high consistency as the scatter plots are distributed largely near the 1:1 line in spite of prominent seasonal variations.The Wozniak model showed a better fit than the Ficek model for Chla,and the median relative error was small.The pigment component information estimated from the phytoplankton absorption spectra can help better remote sensing of hyperspectral ocean color that related to the changes in phytoplankton communities and varieties.     

两郧断裂郧县盆地段地质与地球物理特征研究

通过野外地质调查,结合地球物理探测手段,研究两郧断裂郧县盆地段地质与地球物理特征;参照两郧断裂带多个位置采集断层物质的SEM、TL测试成果,并结合本次对断层上断点沉积物OSL测年数据,对两郧断裂该段第四纪活动性进行分析。研究结果表明,两郧断裂在郧县盆地段埋深相对较深;断裂特征主要为逆断层,部分分支断裂显示为正断性质;断裂带最新活动时代为中更新世晚期-晚更新世早期。     

可见光下Li+/CNTS-TiO2光催化剂降解海洋柴油污染的研究

通过溶胶-凝胶法,以CNTS-TiO₂为前驱物制备了Li⁺掺杂CNTS-TiO₂的纳米复合光催化剂(以下均称为Li⁺/CNTS-TiO₂),采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段对光催化剂进行表征,结果表明制得的催化剂为纳米材料且在TiO₂的基础上增大了比表面积。利用掺杂量为3%的Li⁺掺杂CNTS-TiO₂复合光催化剂(以下均称为3%Li⁺/CNTS-TiO₂)光催化降解海洋柴油污染,在可见光条件下考察了Li⁺掺杂量、煅烧温度、光催化剂投加量、柴油初始质量浓度、光催化反应时间、H₂O₂质量浓度等条件对光催化实验的影响。进行正交实验,确定最优化工艺条件为:Li⁺掺杂量为3%,光催化剂的煅烧温度为600 ℃,3%Li⁺/CNTS-TiO₂的投加量为0.1 g/L,降解柴油初始质量浓度为0.4 g/L,光催化反应时间为3 h,H₂O₂质量浓度为0.6 g/L,降解率可以达到95%以上。同时对此光催化剂进行应用试验,试验结果表明光催化剂去除效果优异,去除率可达91.87%。     

基于EEMD和ARIMA的海温预测模型研究

类型丰富、时空分辨率高的海洋探测数据,为信号分解和机器学习算法的应用提供了可能。本文针对如何建立有效的海温预测模型这一问题,使用高时空分辨率的海表温度(SST)融合产品,引入信号处理领域的集合经验模态分解(EEMD)和机器学习领域的自回归积分滑动平均模型(ARIMA)。首先利用最适于分解自然信号的EEMD方法,将海温数据分解成多个确定频率的序列;再利用ARIMA分别对各个频率的序列进行预测,最后将各个序列的预测结果进行组合。该方法在丰富数据的支撑下,比以往直接使用海温数据所建立的预测模型精度更高,为更好地进行海温预测提供了新方法。     

盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

坡缕石是一种21型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明：明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg2+占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al3+占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd2+的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb2+的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。     

台风作用下淤泥质海岸动力地貌响应

基于200509号麦莎台风(近似百年一遇)作用前后杭州湾北岸龙泉-南竹港实测的海岸地形和水文资料,利用分形技术、冲刷深度和闭合水深等相关概念分析淤泥质海岸的剖面变化、岸线进退以及地形冲淤,进而探讨海岸响应台风作用的动力地貌行为.结果表明:1)台风作用前后的海岸动力地貌过程表现为水下类似沙坝的堆积体削平、凹处填洼,水下平台发育锯齿或较小的坝--槽,海岸剖面的分维数降低,剖面坡度处于平缓;2)麦莎台风对海床的整体冲淤幅度不大,这可能是由于研究区大潮讯的增水致使波浪对海床的塑造能力减弱以及码头的遮蔽作用造成;3)台风作用对海岸的冲刷深度约为0.8 m,闭合水深为9.5 m,近岸-1 m邻近区成为海岸响应台风作用最敏感的地带;泥沙主要在0 m到闭合水深区间的海床发生纵、横向运移.     

松花江流域水资源空间数据仓库的设计与实现

针对水资源数据具有复杂、数据量大、多源异构等特点,论文提出了松花江流域水资源空间数据仓库的总体设计方案,在数据集成、数据清洗、数据简化与数据转换等预处理操作的基础上,构建了多维数据模型,并实现了基于空间OLAP的多维数据分析,为水资源决策分析提供有效的数据支持。     

一种多孔径SAR图像目标检测方法

提出了一种多孔径SAR图像目标检测方法,充分利用SAR图像幅度和相位信息来区分人造目标和杂波。由于人造目标的回波能量往往集中在部分方位角范围内,当该部分方位角范围所对应的多个子孔径图像中存在目标时,其局部相关性较强,因此,该方法利用多个子孔径图像之间的相干系数检测目标。实验结果表明,该方法有效地提高了目标检测概率,同时降低了虚警概率。     

南麂列岛大沙岙沙滩贝类的时空分布

南麂列岛作为观光旅游的休闲去处正在日益升温,其中沙滩游玩是最大的活动亮点,大沙岙是南麂列岛最具代表性的沙滩,沙滩内生活着较多贝类,随大量人员的涌入和沿岸环境污染的日趋加重,大沙岙沙滩贝类的栖息地环境受到了较大程度的危害、人为活动正影响着贝类的生长发育。为探明近年来大沙岙贝类种类、数量及群落结构的变化,在南麂列岛国家海洋自然保护区建立初期(1992年)生态调查的基础上,于2003年再次对大沙岙贝类进行了采样分析,结果表明:大沙岙沙滩12种贝类的平均生物量和栖息密度分别为30.16g/m2和20个/m2,北断面开放区贝类的平均生物量和栖息密度(13.98g/m2和11个/m2)明显少于受监控的南断面核心区(46.33g/m2和30个/m2),贝类的平均生物量和栖息密度的垂直分布低潮区(48.43g/m2和31个/m2)高于中潮区(28.03g/m2和20个/m2),贝类的平均栖息密度7月高于3月,北断面贝类的季节变化、多样性和均匀度指数大于南断面。与建区初期同季调查资料比对发现,2003年北断面贝类数量下降幅度(14倍)显著大于南断面贝类下降幅度(1倍)。分析认为,自然环境变化和人为采捕是影响沙滩贝类数量下降的主要外部因子。