地质灾害GPS实时监测预警系统关键技术探讨

利用GPS形变监测、一机多天线（GMS）及CORS等技术,探讨基于GDCORS的GPS监测数据的实时处理、灾害因子分析、灾害趋势分析等关键技术,用于高精度滑坡形变在线监测研究和应用。通过系统设计与集成,开展地质灾害隐患点滑坡地表形变远程动态监测示范站建设,为地质灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。     

结合邻域信息和结构特征的遥感影像变化检测

为提高像元级变化检测方法的精度,提出一种结合邻域信息和结构特征的遥感影像变化检测方法.该方法涵盖邻域相关影像(neighborhood correlation image,NCI)、匹配误差和结构特征3种属性特征.首先,通过邻域相关分析技术获得表示上下文信息的邻域相关影像,利用邻域间像素的互相关性进行模板匹配获得匹配误差.然后,基于方向梯度信息提取能抵抗影像间光谱差异的结构特征.随后将邻域相关影像、匹配误差、结构特征作为决策树的分类属性,获取初始变化检测结果.最后,利用马尔可夫随机场(Markov random field,MRF)对其进行优化,获得最终的二值变化图.本文通过采用两组不同传感器的双时相遥感影像进行试验.结果表明,相较于采用变化向量分析法(change vector analysis,CVA)、单一邻域信息法及邻域信息和纹理特征相结合的方法,本文方法有效提高了变化检测的精度.     

ECDIS与GIS数据集成研究

通过ECDIS与GIS技术的集成,可以利用GIS强大的空间数据处理能力和空间分析功能,促进ECDIS的应用与推广。本文通过对S-57标准与GIS数据模型的分析,研究了在GIS平台下建立S-57数据模型的方法,并在MapInfo平台下完成了S-57电子海图向GIS数据格式的转换,实现了ECDIS与GIS的数据集成。     

云南省高原深水湖泊程海磷形态分布和变化

采用GPS定位,在程海设置了3个断面9个采样点,对各种形态磷进行了为期1 a的研究,分析了高原深水湖泊程海磷形态分布和变化.结果表明:程海中总磷含量范围为0.008～0.155 mg/L,年平均值为0.046 mg/L,含量水平已经较高.存在形态是颗粒态总磷占54.35%;溶解态有机磷占19.56%;溶解态无机磷占26.09%.各形态磷时间分布和变化与水生生物特别是浮游植物生命活动和周期变化密切相关;水平分布格局受浮游生物活动、湖流风动等综合影响;由水表层-亚底层垂直分布比较均匀,湖底层含量不同程度升高.     

鄱阳湖湿地典型中生植物水分利用来源的同位素示踪

水分是维持植物生长、决定种群分布的关键因子,研究植物水分利用来源是揭示水文过程与植被演替作用机制的基础,作为中国最大的淡水湖泊系统,鄱阳湖水文情势的显著改变已直接影响到湿地生态系统的水分补给来源.本文通过测定降水、土壤水、地下水、湖水和植物茎水中δ¹⁸O、δD同位素组成,识别鄱阳湖湿地典型中生植被——茵陈蒿（Artemisia capillaris）群落的土壤水分补给来源,并应用直接对比法和IsoSource多源混合模型估算优势种茵陈蒿的主要吸水区间及水源利用比例.结果发现：（1）与降水同位素相比,湖水和湿地土壤水同位素较为富集,地下水同位素较少发生分馏;（2）湿地地下水主要受历史长期降水和湖水共同补给,土壤水在雨季4—6月和秋季9—10月主要受降水补给,夏季7—8月深层土壤水受湖水侧向入渗和地下水的共同补给,并在蒸发作用下水分向浅层土壤传输;（3）茵陈蒿主要利用0~80 cm深度的土壤水,且能够在不同土层水源间灵活转换.当土壤含水量较高时（4—5月）,主要利用0~40 cm浅层土壤水,利用率约49%~68%;当浅层土壤含水量较低时（6—8月）,主要利用40~80 cm深层土壤水,利用率高达74%~95%;当植物进入生长后期（9—10月）,主要利用0~15 cm表层土壤水,利用率介于41%~70%.总体发现,湖水是鄱阳湖湿地中生植物群落土壤水分的重要补给来源,优势种茵陈蒿能够响应土壤含水量的变化改变吸水深度,具有较强的干旱适应能力.研究结果可为鄱阳湖湿地植被生态系统演变和科学保护提供理论参考.     

广东肇庆西江珍稀鱼类省级自然保护区鱼类多样性

2006-2008年对西江珍稀鱼类自然保护区江段进行鱼类组成与生境调查,共采集鱼类81种,隶属于11且25科69属.其中洄游鱼类8种,外来种6种,土著淡水鱼类67种.以种类数及其多样性指数分析,表明西江保护区鱼类种类多样性较高.优势种是鲮鱼、赤眼鳟、广东鲂,主要经济鱼类为广东鲂、赤眼鳟、鲮鱼、黄尾鲴、花鰶,珍稀濒危物种有花鳗鲡.珠江长臀鮠、台细鳊及多种珠江水系特有鱼类.保护区鱼类生态类型多样,以定居性、杂食性和底栖鱼类为主.保护区江段水文动力条件独特,河床底质结构复杂,是西江鱼类栖息、产卵的理想场所,栖息地破坏、过度捕捞等是保护区鱼类生物多样性的主要胁迫因素.     

鄱阳湖湿地典型植被群落地下水—土壤—植被—大气系统界面水分通量及水源组成

地下水-土壤-植被-大气系统(GSPAC)界面水分传输是湿地生态水文过程研究的关键.本文选取鄱阳湖湿地高位滩地的2种典型植被群落:茵陈蒿(Artemisia capillaris)和芦苇(Phragmites australis)群落为研究对象,运用HYDRUS-1D垂向一维数值模拟,量化了湿地GSPAC系统界面水分通量,阐明了典型丰水年(2012年)和枯水年(2013年)鄱阳湖湿地植被群落的蒸腾用水规律和水源组成.结果表明:(1)茵陈蒿和芦苇群落土壤-大气界面的年降水入渗量为1570~1600 mm,主要集中在雨季4-6月,占年总量的60%;植物-大气界面的年蒸腾总量分别为346~470 mm和926~1057 mm,其中7-8月植被生长旺季最大,占年总量的40%~46%;地下水-根区土壤界面的向上补给水量受不同水文年水位变化的影响显著,地下水年补给量分别为15~513 mm和277~616 mm,主要发生在蒸散发作用强烈和地下水埋深较浅的时段.(2)植被蒸腾用水分为生长初期(4-6月)和生长旺季(7-10月)2个阶段,丰水年植被的整个生长期蒸腾用水充足,枯水年植被生长旺季的蒸腾用水受到严重水分胁迫,实际蒸腾量仅为潜在蒸腾量的一半左右.(3)不同水文年湿地植被生长旺季的水源贡献不同:丰水年茵陈蒿群落以地下水补给为主,芦苇群落以湖水和地下水补给为主;枯水年茵陈蒿群落以降水和前期土壤水储量为主,芦苇群落以地下水补给为主.本研究结果有助于揭示湿地植被的水分利用策略,为阐明湖泊水情变化与植被演替的作用机理提供参考依据.     

柱顶层间隔震体系增量动力响应研究

针对悬臂柱顶有拉梁和无拉梁层间隔震体系的抗震性能问题,运用增量动力分析(IDA)方法进行弹塑性分析,模拟结构从弹性到弹塑性直至最后倒塌的全过程。通过调幅地震动得到相应的层间位移角及峰值加速度,分别绘制单条与多条IDA曲线分析拉梁对隔震结构动力响应的影响,研究两种结构的抗震性能。结果表明:在相同性能点,有拉梁和无拉梁对纤维铰弯矩值和曲率值基本无影响,而在不同性能点,纤维铰状态明显不同;两种体系从正常使用阶段到防止倒塌阶段所需的加速度峰值的差距慢慢增大;在极罕遇地震下,柱顶有拉梁层间隔震体系的下部结构抗震性能要高于柱顶无拉梁层间隔震体系。     

基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显(小于10Gt/a).本文的估算结果显示:在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1Gt/a,东南极则为52.9±8.6Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment(流域20-23),该地区质量变化速率为-203.5±4.1Gt/a,其次为南极半岛(流域24-27)以及东南极Victoria-Wilkes Land (流域13-15),质量变化速率分别为-29.2±2.1Gt/a和-19.0±4.7Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land(流域1)和Siple Coast(流域18和19)以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land (流域3-8),三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4Gt/a、43.9±1.9Gt/a和62.7±3.8Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如:Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如:Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.     

Analysis of a Heavy Rainfall Event over Beijing During 21-22 July 2012 Based on High Resolution Model Analyses and Forecasts

The heaviest rainfall over 61 yr hit Beijing during 21-22 July 2012.Characterized by great rainfall amount and intensity,wide range,and high impact,this record-breaking heavy rainfall caused dozens of deaths and extensive damage.Despite favorable synoptic conditions,operational forecasts underestimated the precipitation amount and were late at predicting the rainfall start time.To gain a better understanding of the performance of mesoscale models,verification of high-resolution forecasts and analyses from the WRFbased BJ-RUCv2.0 model with a horizontal grid spacing of 3 km is carried out.The results show that water vapor is very rich and a quasi-linear precipitation system produces a rather concentrated rain area.Moreover,model forecasts are first verified statistically using equitable threat score and BIAS score.The BJ-RUCv2.0forecasts under-predict the rainfall with southwestward displacement error and time delay of the extreme precipitation.Further quantitative analysis based on the contiguous rain area method indicates that major errors for total precipitation（〉 5 mm h~（-1）） are due to inaccurate precipitation location and pattern,while forecast errors for heavy rainfall（〉 20 mm h~（-1）） mainly come from precipitation intensity.Finally,the possible causes for the poor model performance are discussed through diagnosing large-scale circulation and physical parameters（water vapor flux and instability conditions） of the BJ-RUCv2.0 model output.