一种快速非局部平均合成孔径雷达海洋图像斑点噪声抑制方法

合成孔径雷达在海洋环境监测和海洋研究中扮演着越来越重要的角色。受其成像机制的影响,合成孔径雷达图像总是受到斑点噪声的污染。斑点噪声的存在会增大目标识别、跟踪和分类的难度,也会降低雷达信号的信噪比。合成孔径雷达海洋图像具有一些特殊的性质：海洋现象在雷达图像中主要呈现为条带状或斑块状的结构。这些条带状或斑块状的结构呈现出高度的自相似性或信息冗余。非局部平均方法能够衡量图像中不同图像块之间纹理结构的相似性,并利用图像的自相似性对图像进行去噪。但非局部平均去燥方法存在计算量巨大、计算耗时长的缺点,这几乎限制了其实际应用。本文采用一种自适应方法将雷达图像中的像素点区分为纹理区像素点和平坦区像素点。对纹理区像素点,采用较大的相似窗和搜索窗,对平坦区像素点,采用较小的相似窗和搜索窗,从而提高计算速度。进一步,本文基于计算统一设备并行架构（CUDA）技术,利用计算机图形处理器（GPU）对前述算法进行并行加速。与经典非局部平均算法相比,加速后算法的计算效率提高了200倍。     

潮汐河口环流、湍流、混合与层化的物理学

简要回顾了潮汐河口环流、湍流、混合与层化的基本物理概念、内涵、研究方法、研究成果,指出了主要的研究进展,最后,展望了今后的研究方向。本文不考虑悬沙和风浪的影响。经典的河口环流也因潮汐应变的出现而受到挑战,河口环流由重力环流和潮汐应变环流构成。"涡黏度-剪切协方差(ESCO)"概念的提出,又区分出重力ESCO环流与潮汐ESCO环流。横向环流,尤其具有曲率的弯道中的横向环流,也得到进一步的理解。涡度方法的应用,揭示横向环流不仅由各种不同物理机制造成,而且对纵向河口重力环流有重要的影响。分层流中剪切湍流的理论加深了人们对潮汐河口湍流、混合的物理学的认识,势能差异方程更是使得定量理解潮汐河口混合与层化的三维时间、空间变化成为可能。     

Analysis on Link Between the Macroscopic and Microscopic Air–Water Properties in Self-Aerated Flows

Self-aeration in high-speed free surface flows occurs commonly and is of interest to ocean engineering, hydraulic engineering, and environmental engineering. For two-phase air–water flows, macroscopic air–water flow properties develop gradually, accompanied by the change of microscopic air–water structures. In this article, representational experimental studies on macroscopic and microscopic characteristics of self-aerated open-channel flows are summarized and compared. The isolated effect of the flow Reynolds number and air quantity on the differences in air count rate and chord size are analyzed and discussed. The results show that the characterized flow depth y₅₀, affected by the turbulence transfer, is a specific criterion to distinguish the interior air–water structure development. Two distinct linear trends of self-aeration are found, depending on the y₅₀/y₉₀ variation with a breaking point at C_mean = 0.50. The air count rate and size scale in self-aerated flows are affected by the air quantity of self-aerated flows, even with identical flow Reynolds numbers. Thus, a specific parameter is proposed to assess the air–water structures and a series of self-similarity relationships in self-aeration properties are obtained. The link between macroscopic and microscopic air–water properties results in significant scale effect on air–water structures in self-aerated flows.     

“21世纪海上丝绸之路”的海洋环境研究——印度洋海表风速变化趋势

文章利用ERA-40海表10m风场,采用一元线性回归方法,计算印度洋海表风速在45年间(1957年9月至2002年8月)的逐年变化趋势,为"21世纪海上丝绸之路"建设、海上风能开发和全球气候变化研究等提供科学依据。研究表明:海表风速呈显著性逐年递增的区域主要分布于25°S—10°N的海域和南半球咆哮西风带所控制的海域,递增趋势为0.01~0.035m·s-1·a-1,仅零星海域呈显著性递减趋势,其余海域的海表风速无显著变化趋势;南、北印度洋的海表风速分别以0.010 2m·s-1·a-1和0.004 7m·s-1·a-1的速度显著性逐年线性递增,年平均海表风速分别在7.5m·s-1左右和5.2m·s-1左右;南、北印度洋存在共同的2.6~2.7a和5.2a的变化周期以及26a以上的长周期变化,且海表风速的突变期分别为1989年和1978—1980年。     

基于线粒体DNA D-loop序列的黄斑篮子鱼群体遗传多样性分析

对中国华南沿海不同地理群体的黄斑篮子鱼(Siganus oramin)进行遗传多样性分析, 测定了漳州东山湾(DS)、深圳大亚湾(DY)、深圳大鹏湾(DP)、阳江沙扒湾(SB) 4个群体共计100尾黄斑篮子鱼线粒体DNA D-loop序列。结果显示: 序列长度约828bp, 包含72个变异位点, 50个单倍型, A、T、C、G含量平均为31.2%、31.1%、20.8%和16.9%; 单倍型多样性指数为0.893±0.053~0.957±0.030, 核苷酸多样性指数为0.0105±0.0031~0.0179±0.0031, 表现为高单倍型多样性而低核苷酸多样性的特点; 群体内的遗传距离0.0107~0.0184, 群体间的遗传距离0.0112~0.0172, AMOVA分析显示群体间的分子变异占0.66%, 群体内占99.34%; 中性检验结果表明Fu’s F_s检验值为显著的负值(-16.7079, p<0.01); 核苷酸不配对分布图呈单峰, 表明黄斑篮子鱼演化过程中经历过种群扩张事件, 推测扩张时间约在1.38~4.60万年前。综上, 华南沿海岸4个黄斑篮子鱼群体间不存在显著的遗传分化, 可划归一个管理单元, 而沙扒湾(SB)群体遗传多样性水平相对较高, 应优先加以保护。     

Cost-efficient scheduling of FAST observations

A cost-efficient schedule for the Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (FAST) requires to maximize the number of observable proposals and the overall scientific priority, and minimize the overall slew-cost generated by telescope shifting, while taking into account the constraints including the astronomical objects visibility, user-defined observable times, avoiding Radio Frequency Interference (RFI). In this contribution, first we solve the problem of maximizing the number of observable proposals and scientific priority by modeling it as a Minimum Cost Maximum Flow (MCMF) problem. The optimal schedule can be found by any MCMF solution algorithm. Then, for minimizing the slew-cost of the generated schedule, we devise a maximally-matchable edges detection-based method to reduce the problem size, and propose a backtracking algorithm to find the perfect matching with minimum slew-cost. Experiments on a real dataset from NASA/IPAC Extragalactic Database (NED) show that, the proposed scheduler can increase the usage of available times with high scientific priority and reduce the slew-cost significantly in a very short time.     

珠江干流梯级开发对鱼类的影响与减缓对策

2013年6—7月对珠江龙滩库尾至长洲坝下江段干支流鱼类进行了调查,共采集到鱼类6418尾,隶属于10目23科82属122种.分析了渔获物的种类组成与分布、生态类型、珍稀濒危特有鱼类采样情况、各江段群落相似度和鱼类多样性等,并与该区域鱼类历史记录进行了对比分析.总体来看,珠江干流梯级开发后,由于大坝阻隔、水文情势改变等,鱼类资源发生了较大变化,河海洄游性鱼类和河口鱼类受大坝阻隔影响分布范围变窄;珍稀濒危特有鱼类由于生境破坏,种群规模变小,濒危程度加剧;库中江段流水性鱼类种类数和资源量显著下降,静缓流鱼类成为优势种;外来鱼类种类多、分布广.对导致珠江干流鱼类资源衰退的其他原因进行了分析,主要包括过度捕捞、生境破坏、水污染和外来鱼类入侵等.针对珠江干流梯级开发及鱼类资源现状,提出了栖息地保护、河流连通性恢复、鱼类增殖放流站建设、生态调度、渔政管理和生态补偿等措施建议.     

超深超大深基坑逆作法施工关键技术

武汉南国中心一期基坑支护工程采用逆作法施工,周边环境复杂,场区内砂层较厚,基坑设计技术要求高,特别是支护结构地下连续墙、立柱桩垂直度要求高、嵌岩深,施工时在软硬互层部位容易产生偏斜,入岩效率低。针对工程施工重难点,从设备选型、工艺选择、钻头选用等方面采取措施,解决逆作法超深超大基坑支护结构施工中的困难问题,介绍了解决问题的思路,取得了显著的效果,施工质量满足相关技术要求。     

水文测站基本水准点校测及引测问题分析

对水文测站引据水准点变更情况下基本水准点校测及引据水准点较远时基本水准点引测的相关问题进行了分析。提出由于基本水准点具有冻结的"不变性",用不同的引据水准点校测基本水准点,基本水准点冻结高程应保持不变;用引据水准点新设基本水准点时,当引据水准点距离较远时,测验高差应进行平差处理。     

赣北风沙-粉尘堆积体系元素地球化学变化特征及其对黄土物源示踪意义

粉尘的搬运与堆积过程,理论上是不同粒径的岩屑与矿屑颗粒被风力分选并依次沉降的过程,而元素在不同粒级的岩屑与矿屑的富集程度有所差异;因此,对岩屑与矿屑颗粒分选,在一定程度上是对地球化学元素的分选。因此,基于元素地球化学对黄土粉尘示踪研究中,单一节点或(和)剖面均不具有对粉尘源区的严格代表性,通过比较单一节点或剖面的元素地球化学而进行物源示踪的方法往往存在较大的不确定性。本文通过对中亚热带赣北鄱阳湖地区芙蓉-周溪一带的风沙-粉尘堆积体系常量和微量元素的多维度统计分析,发现地球化学元素及其元素对均存在系统性的分选与分异特点。稳定元素(如Al、Ti、Zr、Nb、Lu、Hf、Ta)及其元素对随距物源区的远近呈现线性、指数或对数等的单向变化特点,其变化幅度在沉积体系中可达31%~42%;在二维和三维散点图中其元素对的投影轨迹,是一个有方向的线状或者带状区域。这表明,风沙-粉尘堆积体系内元素地球化学从上风向到下风向是单调变化的,传统上基于元素地球化学的黄土粉尘物源示踪,通过判断投影区域的远近而进行示踪分析,在理论上有一定缺陷。初步建议,未来的元素地球化学示踪应避免单一剖面元素示踪的方法,而应根据粉尘堆积体系的分布情况系统采样,通过揭示粉尘堆积体系元素地球化学的系统特征来开展基于地球化学元素的黄土粉尘物源示踪研究。