基于GIS技术的河流污染动态模拟系统

本文论述了稳态均匀流场中的一维河流水质扩散模型,并在此模型的基础上,基于GIS二次开发技术开发了河流污染动态模拟系统。该系统以乐山市涌斯江支流段的地理底图及基本数据为例,实现了对河流污染情况的动态模拟。通过对该系统的一系列操作,可以对河段任意位置污染物浓度进行自动查询和修改,从而为河流水质污染的监测和管理提供可视化参考依据。     

水质较好湖泊环境保护的理论基础及中国实践

目前,我国湖泊富营养化及蓝藻水华问题十分突出,国家高度重视湖泊的生态环境保护.自“九五”以来,国家就投入太湖、巢湖、滇池“老三湖”等重污染湖泊的治理,但成本巨大,且历经近30年才初见成效.按照湖泊污染程度,湖泊治理与保护可分为“污染治理型”“防治结合型”“生态保育型”3大类.“老三湖”的治理是典型的“先污染、后治理”的模式,水质较好湖泊主要属于生态保育型湖泊,因此,“老三湖”治理模式不适用于水质较好湖泊的保护.本文系统总结了我国水质较好湖泊优先保护理念的形成和水质较好湖泊专项实施的历程.根据水质较好湖泊的特点,及其生态系统退化与修复的一般过程,提出了水质较好湖泊保护的基本思路.从热力学角度,阐明了氮磷营养盐输入湖泊生态系统中是熵增过程,也是湖泊生态系统退化的根本原因,湖泊氮磷污染负荷源头控制是关键.湖泊流域生态安全格局是确保湖泊生态系统健康的基础,从景观生态学角度,阐明了优化湖泊流域水土资源利用、优化发展模式是减轻湖泊环境压力的重要途径.在浅水湖泊生态系统,以沉水植物占优势的“清水态”和以浮游植物占优势的“浊水态”转换过程不是沿着同一条途径,存在上临界阈值和下临界阈值,水生态修复过程表现出一种迟滞的现象.从湖泊水生态系统稳态转换理论角度,阐明了湖泊生态修复工程应在湖泊生态系统发生退化转变之前实施,才能获得较高的环境效益.通过国家财政专项对81个水质较好湖泊的支持,既能促进湖泊流域经济社会发展,又能确保湖泊水环境质量变好,湖泊水生态系统逐步改善.建议加强不同类型湖泊保护模式的总结,深入对水质较好湖泊生态系统演替理论和保护技术研究,支撑国家系统开展水质较好湖泊保护.     

Very high resolution Earth Observation features for testing the direct and indirect effects of landscape structure on local habitat quality

Modelling the empirical relationships between habitat quality and species distribution patterns is the first step to understanding human impacts on biodiversity. It is important to build on this understanding to develop a broader conceptual appreciation of the influence of surrounding landscape structure on local habitat quality, across multiple spatial scales. Traditional models which report that ‘habitat amount’ in the landscape is sufficient to explain patterns of biodiversity, irrespective of habitat configuration or spatial variation in habitat quality at edges, implicitly treat each unit of habitat as interchangeable and ignore the high degree of interdependence between spatial components of land-use change. Here, we test the contrasting hypothesis, that local habitat units are not interchangeable in their habitat attributes, but are instead dependent on variation in surrounding habitat structure at both patch- and landscape levels. As the statistical approaches needed to implement such hierarchical causal models are observation-intensive, we utilise very high resolution (VHR) Earth Observation (EO) images to rapidly generate fine-grained measures of habitat patch internal heterogeneities over large spatial extents. We use linear mixed-effects models to test whether these remotely-sensed proxies for habitat quality were influenced by surrounding patch or landscape structure. The results demonstrate the significant influence of surrounding patch and landscape context on local habitat quality. They further indicate that such an influence can be direct, when a landscape variable alone influences the habitat structure variable, and/or indirect when the landscape and patch attributes have a conjoined effect on the response variable. We conclude that a substantial degree of interaction among spatial configuration effects is likely to be the norm in determining the ecological consequences of habitat fragmentation, thus corroborating the notion of the spatial context dependence of habitat quality.     

Water quality monitoring at a virtual watershed monitoring station using a modified deep extreme learning machine

ABSTRACT

A new deep extreme learning machine (ELM) model is developed to predict water temperature and conductivity at a virtual monitoring station. Based on previous research, a modified ELM auto-encoder is developed to extract more robust invariance among the water quality data. A weighted ELM that takes seasonal variation as the basis of weighting is used to predict the actual value of water quality parameters at sites which only have historical data and no longer generate new data. The performance of the proposed model is validated against the monthly data from eight monitoring stations on the Zengwen River, Taiwan (2002–2017). Based on root mean square error, mean absolute error, mean absolute percentage error and correlation coefficient, the experimental results show that the new model is better than the other classical spatial interpolation methods.     

黑洞大型古地下洞室群工程地质条件及岩体稳定性分析

位于浙江天台县蟹山山体内的黑洞洞室群, 以其优越的工程地质条件和完整的岩体结构, 自隋朝以来成为大型古地下采石场。洞室群包括总面积达24 000 m²的21个洞室, 其长轴方向基本沿两组主要地质结构面走向展布。研究显示:总体采石层系上白垩统塘上组(K₂t)第6层灰白色含玻屑熔结凝灰岩;岩体质量指标Q值计算结果为53(I级)。按现代地下洞室设计理念, 其长期稳定最大跨度应不大于50 m, 但实际上5号洞最大跨度达81 m, 可望成为地下人工岩石单洞跨度之最。现场调查发现, 古人在蟹山山脚残留多处地质探洞。古代工匠在洞室开挖过程中遇到断层破碎带时, 采用了近垂直、小断面、高台阶穿越技术方法, 有效保证了不良地质体中无支护开采的安全性和长期稳定性, 这对现代地下工程具有借鉴和工程类比意义。     

连云港海区养殖优质条斑紫菜原因研究

根据条斑紫菜的生物学特性及不同生育期的生长、发育要求,通过对我国沿海主要海区11～4月的海温、雾、风向、降水量及雨日和海区底质状况分析,得出连云港海区养殖条斑紫菜的客观条件比其他海区优越,所养殖的条斑紫菜品质好的结论。     

巴东北部地区地表水的环境化学特征及水质评价

对巴东北部地区地表水的环境化学特征进行了初步研究,并且定量分析了此区域的水质.研究表明,该地区地表水属于典型的碳酸盐地表水,元素含量都处于低水平,没有明显的重金属污染,测定7个水样中的元素含量的平均值可以作为巴东北部地区地表水的背景值.     

基于图像匹配的机载遥感影像质量自动检查方法研究

航空遥感平台和技术的发展,促进了航空遥感影像在基础地理信息获取、国土监测、环境监测、应急救灾等各个领域中的应用。同时,航空遥感系统对飞行环境、气候气象反应较为灵敏,遥感影像质量的检查十分重要。本文系统地阐述了航空遥感影像质量中旋转角、航向重叠率、旁向重叠率、航带生成等参数的计算理论与方法,该方法是适应数字遥感影像的现状上提出的,并且通过自行开发的系统对算法的可行性和有效性进行验证。本文利用2009年6月机载遥感系统拍摄的1400多张影像进行实验。实验结果表明技术方法、软件系统都较为有效,达到机载遥感影像质量自动检查要求。     

主流地图应用程序接口在地图质量和实用功能上的对比分析

随着互联网地图的迅速发展,国内外涌现出许多优秀的地图API(Application Programming Interface,应用程序接口),运用API进行地图服务开发能够为开发者提供强大的数据支撑和技术服务。本文针对这些地图API各有优劣点,并且侧重面不尽相同,开发者难以迅速从中选取到最适合于自身应用的接口问题,对目前主流的地图API进行分析比较,国外选取谷歌和ESRI,国内选取百度、高德和天地图,比较这几种地图API的地图质量、服务类型和侧重方向,以期能够为广大开发者利用地图API进行开发时提供选择依据。     

昆承湖水质状况遥感监测与空间特征分析

针对镇域水资源常规的监测方法不能满足对水质适时、大尺度的监测评价要求等问题,该文以江苏常熟辛庄镇昆承湖为例,分析叶绿素a(Chl-a)和悬浮物(SS)浓度值与水体归一化反射光谱、一阶微分反射光谱特征的关系,运用PEARSON法分析两者之间的相关性,确定Chl-a和SS的敏感波段,利用Chl-a和SS敏感波段归一化光谱反射值和实测浓度数据建立了水质参数反演模型。采用同时相ETM遥感数据对水质参数(叶绿素a和悬浮物)浓度进行遥感定量反演,并根据反演结果分析镇域水体污染空间分布特征。结果表明,对水质参数几个最大正(负)相关的光谱值进行波段组合处理可以提高反演精度,并且模型反演值和实测浓度值之间误差较低。通过对叶绿素、悬浮物等水质参数反演实现了对昆承湖水体污染状况的快速、准确和动态的信息获取和评价,有效地实时监测镇域水体在空间和时间上的变化状况和特性。