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。     

山东省基于天地图的测绘成果目录服务系统研究与建设

介绍了基于天地图山东的测绘成果目录服务系统的特点、结构和功能。该系统的建设提高了测绘公共服务能力和水平,实现了基础测绘成果高效管理,推动了测绘成果社会化应用,促进了测绘成果管理信息化的进程,提高了山东省基础测绘成果分发服务水平与效率。     

海南岛三亚小东海岸礁礁坪沉积物的稀土元素分布特征

对海南岛三亚小东海东北岸礁礁坪表面沉积物的稀土元素进行了分析,结果表明,沉积物的∑REE为80.22mg/kg,稀土元素含量球粒陨石标准化分布模式呈现轻稀土富集、重稀土亏损,Eu明显负异常(0.58),Ce无异常,Y/Ho低(27.60)的陆相模式特征.根据小东海礁坪沉积样品稀土元素的空间分布情况可以推测出礁坪珊瑚表面...     

1973-2018年青海湖岸线动态变化

青海湖独特的地理位置使得其不仅对环湖周边区域气候起着天然调节器的作用,而且还拥有丰富的湖岸线资源,准确、及时地掌握青海湖岸线动态变化对保护沿湖生态环境有重要意义.因此本文基于1973-2018年Landsat MSS/TM/OLI遥感影像和1961-2017年实测水位资料,对青海湖岸线动态变化及对鸟类栖息地的影响进行研究,同时结合面积、水位及气象数据讨论了影响岸线变化的主要因素.研究表明：1）近45年来青海湖岸线发生变化最大的区域是东岸的沙岛,西岸的鸟岛、铁布卡湾及北岸沙柳河入口区域.尤其自2004年以来,鸟岛地区岸线后退距离最大（5.52 km）,鸟类栖息地扩张约97.94 km²,为鸟类提供了较好的栖息环境.（2）1973-2018年青海湖岸线长度以0.88 km/a的速率逐渐延长.1997年之前岸线长度呈较为平稳的上升趋势,1997-2004年呈波动下降趋势,2004年之后呈剧烈波动增加趋势,岸线曲折性也表现出相同的变化趋势.（3）总体上岸线长度和曲折性受水位和面积的影响并不显著,但在不同的水位情况下,二者对青海湖动态变化做出不同的响应.尤其当水位小于3193.3 m或面积小于4249.3 km²时,岸线曲折性会随着水位和面积变化呈现相同的变化趋势,而水位高于3193.3 m时,岸线曲折性一直在增加,且水位上升速率越大则曲折性年际变化越大.（4）1973-2004年间青海湖水位下降和土地沙漠化是造成湖岸线变化的直接成因,人类活动及草场退化加速了湖泊岸线的变迁.2004年之后,随着青海湖水位回升与面积扩张,岸线逐渐后退,尤其在2017-2018年岸线后退距离最大.     

帕隆藏布流域冰湖变化及危险性评估

冰湖作为区域气候变化的灵敏指示器和主要冰川灾害的启动器,认识其空间分布及变化特征对探讨冰湖对气候变化的响应规律及冰湖溃决危险性评估具有重要意义.基于1968-1980年地形图数据和1994-2016年Landsat TM/OLI遥感影像资料,综合利用RS、GIS技术和数理统计方法分析帕隆藏布流域面积≥ 0.01 km²冰湖时空分布及其动态变化,并对潜在危险性冰湖进行判别和评估.结果表明：2016年帕隆藏布流域共有冰湖351个,面积50.48 km²,且面积和数量分别以面积>1 km²和面积<0.1 km²的冰湖为主,这些冰湖主要分布于海拔2800~5400 m之间.近50年来帕隆藏布流域冰湖总体呈数量增多、面积增加态势;海拔<3000 m的冰湖相对稳定,而海拔>4500 m的冰湖数量和面积增加则相对迅速.近50年间帕隆藏布流域冰川面积减少591.34 km²,气候变暖导致的冰川末端退缩和冰川融水增加为冰湖形成和扩张提供了发育空间和物质来源.切毛措、光谢错等9个冰湖为潜在危险性冰湖,预计未来一段时间内帕隆藏布流域冰湖溃决可能处于活跃阶段,其形成和暴发也将更加频繁.     

New models to predict rock failure by linking the volume dilatant point with the peak stress point

The rock mass failure process can be divided into several distinct deformation stages: the compaction stage, elastic stage, stable failure stage, accelerated failure stage, and post-peak stage. Although each stage has been well studied, the relationship among the stages has not been established. Here, we establish two models which are the Strain model Q and Energy density model S by using the renormalization group theory and investigate the mechanical relationship between the volume dilatant point and peak stress point on the rock stress-strain curve. Our models show that the strain ratio (ε _f /ε _c ) and energy ratio (E _f /E _c ) at the volume dilatant point and peak stress point are solely functions of the shape parameter m. To verify our models, we further studied the failure process of rock specimens through several uniaxial compression experiments and found that the relationship between ε _f /ε _c or E _f /E _c and m shares a notably similar pattern to that from our theoretical model. However, the ε _f /ε _c and E _f /E _c values in our experiments are slightly smaller than those predicted by the models. In brief, we demonstrate that our models can be used to predict the failure process of the laboratory-scale hard brittle rock samples.     

1956—2017年河西内流区冰川资源时空变化特征

基于修订后的河西内流区第一、 第二次冰川编目数据及2016—2017年Landsat OLI遥感影像, 对河西内流区1956—2017年冰川时空变化特征进行分析。结果表明： ①河西内流区现有冰川1 769条, 面积976.59 km², 冰储量约49.82 km³。冰川面积以介于0.1 ~ 10 km²的冰川为主, 数量以<0.5 km²的冰川为主。祁连山是该区域冰川集中分布区, 其冰川数量、 面积和冰储量分别占该区域冰川相应总量的98.47%、 97.52%和97.53%。②疏勒河流域（5Y44）冰川数量、 面积及冰储量最多（最大）, 冰川平均面积为0.81 km², 石羊河流域（5Y41）最少（最小）。从四级流域来看, 宁掌等流域（5Y445）冰川最为发育, 冰川数量、 面积及储量均最大, 宰尔莫合流域（5Y446）冰川平均面积最大（1.80 km²）, 夹道沟-潘家河流域（5Y422）最小, 仅有0.05 km²。③近60年河西内流区冰川数量减少556条, 面积减少417.85 km², 冰储量损失20.16 km³。面积介于0.1 ~ 0.5 km²之间的冰川数量与面积减少最多（457条和 -117.49 km²）, 海拔4 400 ~ 5 400 m区间是冰川面积集中退缩的区域（98.55%）, 北朝向冰川面积减少最多（-219.92 km²）且冰川退缩速率最快（-3.61 km²·a^-1）。④1956—2017年河西内流区各流域冰川面积均呈退缩态势, 区内冰川变化呈自西向东逐渐加快的趋势, 但有3条冰川在1986—2017年出现不同程度的前进, 气温升高是该区域冰川退缩的主要原因。     

1960—2019年鄱阳湖五河流域陆地水储量变化及其对主湖区水量的影响

流域内地表水、土壤水和地下水等水储量组分相互作用和影响,共同构成了陆地水储量(TWS)的动态变化格局。本文以GRACE卫星数据为基准,利用GLDAS数据解析1960-2019年鄱阳湖“五河”流域TWS的时空变化特征及各组分对其变化的贡献,采用相关分析方法分析TWS对降水的滞后响应关系,并进一步采用多元线性回归分析方法探究了“五河”流域TWS及各组分对鄱阳湖主湖区水量的影响。结果表明:“五河”流域年TWS在1960-2011年(P1)以-0.07 mm/a的下降,而在2012-2019年(P2)以3.37 mm/a的速率上升。相较于P1阶段,P2阶段春、夏季TWS盈余增强,秋、冬季TWS亏损减弱。春、夏季流域西部TWS变化逐渐由地表水转变为地下水储量主导,流域东部TWS变化主要由地下水储量主导;秋、冬季流域TWS变化主要为地下水储量主导,且地表水对TWS变化的贡献减弱。流域TWS对降水变化的响应滞时呈现夏、秋季短(1个月)而冬、春季长(3~6个月)的季节模式。地下水储量和土壤水对TWS变化的贡献增加会延长TWS对降水的响应滞时,而地表水对响应滞时起相反的作用。“五河”流域TWS与鄱阳湖主湖区水量具有显著的正相关性,地表水和地下水储量增加对湖区水体的增长具有正向作用,而土壤水增加对湖区水体的增长具有反向作用。本研究解析了近六十年鄱阳湖“五河”流域陆地水储量的变化及其对主湖区水量的影响,可为流域水安全管理提供参考。     

An improved HASM method for dealing with large spatial data sets

Surface modeling with very large data sets is challenging. An efficient method for modeling massive data sets using the high accuracy surface modeling method (HASM) is proposed, and HASM_Big is developed to handle very large data sets. A large data set is defined here as a large spatial domain with high resolution leading to a linear equation with matrix dimensions of hundreds of thousands. An augmented system approach is employed to solve the equality-constrained least squares problem (LSE) produced in HASM_Big, and a block row action method is applied to solve the corresponding very large matrix equations. A matrix partitioning method is used to avoid information redundancy among each block and thereby accelerate the model. Experiments including numerical tests and real-world applications are used to compare the performances of HASM_Big with its previous version, HASM. Results show that the memory storage and computing speed of HASM_Big are better than those of HASM. It is found that the computational cost of HASM_Big is linearly scalable, even with massive data sets. In conclusion, HASM_Big provides a powerful tool for surface modeling, especially when there are millions or more computing grid cells.     

空间互操作框架集成模式分析

空间互操作已经成为地理信息共享领域研究的重要内容,广义的空间互操作也逐渐成为空间共享技术的代名词。虽着空间互操作研究的深入,空间互操作的模式与方法也逐步多样化起来。本文分别对基于语义空间数据互操作模式,开放式地理数据互操作规范与分布式异构数据库互操作框架,主流GIS平台互操作产品以及ISO/TC211的空间互操作服务体系结构进行分析的基础上,提出了改善各种互操作技术,以提升互操作性能的方法,指出了空间互操作技术框架的发展规律与趋势。从数据转换到开放文件格式,从标准交换格式到应用程序接口,从空间数据库到Web服务的集成,随着时间和互操作技术的发展,互操作的性能也在逐步提升。