中国南北过渡带研究的十大科学问题

秦岭-淮河一线在60 a前被科学地确定为中国南北分界线。此后中国地学科学家一直在探索分界线的具体位置和划分指标改进问题;随着数据的积累和认识的加深,还发现了一些新的科学问题。2017年启动的国家科技基础资源调查专项“中国南北过渡带综合科学考察”将秦岭-大巴山定义为中国南北过渡带的主体,拟全面系统地调查和研究其自然地理要素与资源问题,从而实现中国南北分界线研究的全面深化和突破。秦岭-大巴山具有多维地带性结构,表现出高度的过渡性、复杂性、多样性和敏感性。目前面临和需要研究的主要科学问题包括：① 南北分界线与南北过渡带的关系?② 暖温带与亚热带划分指标如何改进?③ 植被-土壤在南北方向上的渐变序列及其形成机理?④ 全球变化与地区关键生物气候指标空间变动的关系?⑤ 秦巴山地的多维地带性结构如何分解与综合?⑥ 秦巴山区生物多样性、特有性的格局与机理?⑦ 秦巴山地东西向廊道效应?⑧ 秦巴山地的区域环境效应及对国家生态安全的意义?⑨ 秦巴山地在中国历史发展中的特殊意义?⑩ 西秦岭的地理结构与华夏文明起源的关系?这些问题既是过去研究工作和认识的总结,也是未来一段时间内需要关注和研究的重点。希望这样的归纳和梳理对于中国南北过渡带和南北分界线的科学研究具有一定的启发和促进作用,为中国自然地理学理论发展、生物多样性和生态安全研究,甚至为华夏文明起源的研究提供新的视角和框架。     

利用稳定同位素(15N)示踪技术研究浮游藻类氮素吸收速率特征

浮游藻类对溶解态氮的吸收同化是湖泊氮生物循环和水体富营养化发生机制探讨的关键环节。本文通过~(15)N稳定同位素添加实验以铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、海链藻(Thalassiosira sp.)、卡德藻(Tetraselmis sp.)、剧毒卡尔藻(Karlodinium veneficum)以及盐水隐藻(Rhodomonas salina)为研究对象,从浮游藻类氮素吸收时间、营养盐基质以及藻种差异三个方面研究五种藻类对铵氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)、尿素氮(Urea-N)三种形态氮的吸收特征。研究发现:(1)浮游藻类对三种形态氮的吸收均在1h时吸收速率最高,其氮素吸收过程为快速吸收。(2)浮游藻类优先吸收还原态氮,其中NH_4~+-N吸收速率最高,当培养周期为1d和4d时浮游藻类对NH_4~+-N吸收速率的均值分别为4.05和4.15μmol/(L·h);浮游藻类对Urea-N吸收相对偏好系数为25.18—713.42,表现出对小分子溶解态有机氮的特定偏好性。(3)不同藻种对氮素吸收具有不同特征,其中,剧毒卡尔藻对三种形态氮的吸收速率均为最高,而铜绿微囊藻的吸收速率均为最低;不同藻种不同培养时间氮素吸收速率差异与浮游藻类生长周期等特性有关。不同浮游藻类对不同形态氮素表现出吸收特异性,对水体氮负荷和浮游藻类水华优势种形成将产生重要影响。     

多维密度聚类的精细化道路交通运行状况检测

现有的路况检测方法以整条路段为单位进行检测,存在精度不高的问题,且DBSCAN算法用于出租车GPS数据聚类仍存在脱离线性参照系统、假噪声和簇内速度差异大等问题。在线性参照系统中定位GPS点,以两点间的测量值距离作为空间距离,同时增加速度距离约束,提出一种基于DBSCAN算法的多维密度聚类算法,使其适用于精细化路况检测;在此基础上构建路况事件表,并利用动态分段技术对路况事件进行管理和可视化,满足实际应用中对路况检测精度的要求。以上海市出租车GPS数据和路网数据为例进行实验分析,结果表明,提出的方法能够实现较为精细的路况检测。     

乘车软件应用前后出租车寻客路径偏好分析

本文尝试通过模拟出租车的路径选择探索乘车软件推广对出租车寻客路径偏好造成的影响。基于出租车的历史寻客轨迹,提取起终点对之间的出租车寻客路径集,选取路径的行程距离、历史乘客数目、历史载客行程距离等六个指标,对出租车的寻客路径选择行为进行多项Logit模型建模。通过分析模型的系数大小,得到各因子对出租车寻客路径选择的影响以及出租车在起终点对间寻客的偏好因子;通过统计出租车在各行政区内或跨行政区寻客时以各因子为偏好因子的起终点对数目,得到偏好因子的空间分布差异;此外,通过对比乘车软件推广前后的建模结果,得到出租车寻客路径选择偏好的变化规律。     

一种面向GML的多维压缩算法研究

本文通过对GML文档的深入分析,借鉴传统的XML和空间数据的压缩算法,提出了一种面向GML结构数据、空间数据和属性数据的一体化多维压缩算法。对结构维数据,采用改进的LZW压缩机制;对特征维数据,采用实体间与实体内的双重压缩,并考虑到空间特征数据的特点,采用分割压缩的算法。实验证明,此算法不仅压缩率高,而且简单实用。     

基于语义相似度的海量遥感图像可视化研究

针对海量遥感图像如何有效的传达分类结果以实现有效的可视化问题,本文按照分类的语义标注结果的相似度并运用现有的信息可视化技术来实现图像的可视化。首先采用了贝叶斯网络学习的方法进行图像的自动分类标注,然后利用基于图像布局的多维标度算法(Multi-dimensional Scale)以及无需降维的Value and Relation(VaR)技术实现可视化。实验表明本文的方法能够填补图像低层视觉特征和高层语义之间鸿沟,对大量的图像在一个视图内进行有效的浏览,而不造成图像的混乱,并能实现高层次的图像分析。实验的可视化结果是十分有效的。     

松花江流域水资源空间数据仓库的设计与实现

针对水资源数据具有复杂、数据量大、多源异构等特点,论文提出了松花江流域水资源空间数据仓库的总体设计方案,在数据集成、数据清洗、数据简化与数据转换等预处理操作的基础上,构建了多维数据模型,并实现了基于空间OLAP的多维数据分析,为水资源决策分析提供有效的数据支持。     

基于全站仪观测数据的三维平差模型及数据处理

建立基于全站仪多维观测数据的三维网平差模型,用VisualBasic语言编制计算程序,使其自动完成控制网的平差,解决实际应用中全站仪采集数据和成果处理中存在的问题,指导测绘生产,使全站仪更方便地用于地形控制测量、工程控制测量等测绘工程中。     

多维联合概率理论对三峡工程设计洪水的计算

首次将多维联合概率理论应用到三峡大坝设计洪水的风险分析,并用随机模拟方法(ISPUD)对四维联合概率分布进行了求解,得出在长江上游干流及主要支流来水量出现的不同组合和最不利组合情况下,相应三峡大坝不同联合重现期的设计洪水。可用于三峡工程的风险分析及防洪调度。     

磁性下界面的正则化反演方法

根据磁异常反演磁性介质下界面,属于非线性问题,一般很难直接求解.本文采用将非线性问题线性化措施,建立起线性离散磁模型,然后应用线性规划的正则算法,设计了迭代求解方案.该方法不要求已知界面起伏的平均深度,只要求假定界面是连续的及磁性沿横向变化.算法便于对解施行物理约束,具有收敛快,精度高的特点.