Semantic and syntactic interoperability in online processing of big Earth observation data

ABSTRACT

The challenge of enabling syntactic and semantic interoperability for comprehensive and reproducible online processing of big Earth observation (EO) data is still unsolved. Supporting both types of interoperability is one of the requirements to efficiently extract valuable information from the large amount of available multi-temporal gridded data sets. The proposed system wraps world models, (semantic interoperability) into OGC Web Processing Services (syntactic interoperability) for semantic online analyses. World models describe spatio-temporal entities and their relationships in a formal way. The proposed system serves as enabler for (1) technical interoperability using a standardised interface to be used by all types of clients and (2) allowing experts from different domains to develop complex analyses together as collaborative effort. Users are connecting the world models online to the data, which are maintained in a centralised storage as 3D spatio-temporal data cubes. It allows also non-experts to extract valuable information from EO data because data management, low-level interactions or specific software issues can be ignored. We discuss the concept of the proposed system, provide a technical implementation example and describe three use cases for extracting changes from EO images and demonstrate the usability also for non-EO, gridded, multi-temporal data sets (CORINE land cover).     

The Digital Belt and Road program in support of regional sustainability

The Belt and Road initiative has a significant focus on infrastructure, trade, and economic development across a vast region, and it also provides significant opportunities for sustainable development. The combined pressure of climate variability, intensified use of resources, and the fragility of ecosystems make it very challenging, however, to achieve future sustainability. To develop the path in a sustainable way, it is important to have a comprehensive understanding of these issues across nations and evaluate them in a scientific and well-informed approach. In this context, the Digital Belt and Road (DBAR) program was initiated as an international venture to share expertise, knowledge, technologies, and data to demonstrate the role of Earth observation science and technology and big Earth data applications to support large-scale development. In this paper, we identify pressing challenges, present the research priorities and foci of the DBAR program, and propose solutions where big Earth data can make significant contributions. This paper calls for further joint actions and collaboration to build a digital silk road in support of sustainable development at national, regional and global levels.     

太阳辐射管理地球工程对海洋酸化影响的模拟研究

研究地球工程对海洋酸化的影响对于评估地球工程对全球气候和环境的影响有重要意义。文中使用中等复杂程度的地球系统模式,模拟了典型CO₂高排放情景RCP8.5下,实施太阳辐射管理地球工程对海洋表面的pH和文石（碳酸钙的一种亚稳形态）饱和度的影响,并定量分析了各环境因子对海洋酸化影响的机理。模拟结果表明,在RCP8.5情景下,到2100年,相对于工业革命前水平,全球海洋表面平均pH下降了0.43,文石饱和度下降了1.77。相对于RCP8.5情景,2100年地球工程情景下全球海洋表面平均pH增加了0.003,而文石饱和度降低了0.16。地球工程通过改变溶解无机碳、碱度、温度等环境因子影响海洋酸化。相对于RCP8.5情景,实施地球工程引起的溶解无机碳浓度的增加使pH和文石饱和度均减小,碱度的增加使pH和文石饱和度均增大,温度的降低使pH增大而使文石饱和度减小。总体而言,太阳辐射管理地球工程可以降低全球温度,但无法减缓海洋酸化。     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

地心和月心引力常数及月球形心与质心的确定

指出了地心引力常数GMe、月心引力常数GMl及月球形状中心和月球质量中心的意义和重要性;介绍了用空间探测器观测数据测定GMe与GMl及月球形状中心和月球质量中心的原理和方法;综合给出了利用空间探测器测定的数值。     

地理学的特点

现代地理学强调过程与演变的研究,在定量研究方面取得了显著的进步。但在热衷于建立各种模型时,地理学的特点或性质却被忽视,这在国内尤其明显。认识地理学的本质特点,对于学习地理学、发展地理学科和从事地理学研究非常重要。地理学的特点可概括为4方面:即地理学是“研究行星地球表面的科学”、“研究关系的科学”、“强调位置的科学”和“考察分布的科学”。这4个方面缺少任何一方,都不能反映有别于其他任何学科的地理学自身的特点。     

Earth rotation parameter estimation by GPS observations

The methods of Earth rotation parameter （ERP） estimation based on IGS SINEX file of GPS so- lution are discussed in detail. There are two different ways to estimate ERP： one is the parameter transformation method, and the other is direct adjustment method with restrictive conditions. By comparing the estimated results with independent copyright program to IERS results, the residual systemic error can be found in estimated ERP with GPS observations.     

衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系

通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了固体外核（SIC）自转的动力学方程,考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响,并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致,改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B39）、（B44）和（B59c）式）.本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

区域性森林大火的真正成因

森林大火真正起因于地球排气中易燃还原性气体在腐殖层的临界积聚(气体体积分数大约为5%~6%)。现场气体(H2,CO)系统测量结果证实了这一点。测量结果显示,该林区腐殖层中H2、CO质量分数分别为(10~170)×10-6(本底值为0·5×10-6)和(2~60)×10-6(本底值为0·5×10-6),二者均远高于大气本底值数十到数百倍,而且未燃区的测值显然高于1998年燃区。