基于机器学习的稀疏样本下的土壤有机质估算方法

采用GRNN（Generalized Regression Neural Network）和RF（Random Forest）2种机器学习方法构建土壤有机质预测模型,以提高稀疏样本情况下的土壤有机质估算精度。依据北京市大兴区农用地2007年的土壤有机质采样数据,按MMSD准则（Minimization of the Mean of the Shortest Distances）抽稀为8种不同采样密度的样本（分别为2703、1352、676、339、169、85、43、22个样本）,分别采用GRNN、RF和Ordinary kriging对各采样密度下的未知采样点进行预测,采用交叉检验的方式验证各采样密度下未知样点的预测精度。随着采样点密度的下降,样点间的空间自相关性逐渐减弱,半变异函数的拟和精度变差,预测点结果误差增大,预测的置信度降低。当抽稀到43个和22个采样点时,样点间的空间自相关性接近歼灭,半变异函数的决定系数较低且残差较大。普通克里格受到采样点数量和采样密度、样点的空间结构的影响比较明显,其预测精度随采样点数量的下降而下降。在85个采样点及以下时,其预测值与观测值之间没有显著的相关性。GRNN和RF的预测精度受采样密度的影响不大,其预测精度在一个较小的范围内波动,其预测值围绕观测值在一定阈值空间内震荡波动,具有较好的相关性,在85个及以下的采样密度时,预测精度相对普通克里格有较大的提升。普通克里格法不适合在稀疏样本条件下空间插值计算,尤其是在空间自相关性比较弱的情况下。机器学习模型能充分学习土壤间环境信息、样点空间邻近效应信息,兼顾属性相似性和空间自相关,具有更好的稳定性和适应性,不容易受到采样点数量、构型和采样密度等因素的影响,即使在采样点空间自相关性很弱的情况下也能做出稳定预测精度。     

Storage and density of soil organic carbon in urban topsoil of hilly cities: A case study of Chongqing Municipality of China

Rapid urbanization results in the conversion of natural soil to urban soil,and consequently,the storage and density of the soil carbon pools change.Taking Chongqing Municipality of China as a study case,this investigation attempts to better understand soil carbon pools in hilly cities.First,the vegetated areas in the study area were derived from QuickBird images.Then,topsoil data from 220 soil samples(0-20 cm) in the vegetated areas were collected and their soil organic carbon(SOC) densities were analyzed.Using the Kriging interpolation method,the spatial pattern of SOC was estimated.The results show that the SOC density exhibited high spatial variability in the urban topsoil of Chongqing.First,the SOC density in topsoil decreased according to slope in the order 2°-6° < 25°-90° < 0°-2° < 6°-15° < 15°-25°.Second,the newly developed areas during 2001-2010 had a lower SOC density than the areas built before 1988.Third,urban parks and gardens had a higher SOC density in topsoil,residential green land followed,and scattered street green land ranked last.For hilly cities,the variability of terrain affects the distribution of SOC.The Kriging results indicate that Kriging method combining slope with SOC density produced a high level of accuracy.The Kriging results show that the SOC density to the north of the Jialing River was higher than the south.The vegetated areas were estimated to amount to 73.5 km2 across the study area with an SOC storage of 0.192 Tg and an average density of 2.61 kg/m2.     

GNSS水汽层析的约束条件方程变权代数重构算法

基于传统代数重构算法（algebraic reconstruction technique, ART）提出一种约束条件方程变权的代数重构算法(variable weight algebraic reconstruction technique, VWART),利用2019-08香港地区CORS网GNSS观测数据进行实验,选用京士柏探空气象站探空数据进行验证分析。结果表明,相比于传统代数重构算法,变权代数重构算法的精度、稳定性和可靠性均有所提高。以探空数据为例,其RMSE降低20.334%;在不同程度降水条件下,变权代数重构算法反演的垂直水汽廓线分布均优于传统代数重构算法。     

佘山站MK3磁带记录加密改进

在1994年完成了佘山站MK3记录终端磁带记录密度的加密工作，从而将记录密度提高了12倍。该装置已运致乌鲁木齐天站并投入了正常的VLBI观测。本介绍了磁带加密装置的工作原理和设计考虑。     

近20年海南岛森林生态系统碳储量变化

热带森林在碳循环研究中有重要作用。根据目前森林碳储量的计算方法和海南森林资源二类调查数据 ,估算了不同时段的碳储量 ,并分析其动态变化特点。结果表明 :海南森林碳储量从 1979年的 30 4 5TgC增加到 1998年的 37 74TgC ,年均增加 0 36 4 5TgC ,增长率为1 19% ,是全国平均增长率的 2 5倍 ;海南森林在碳循环中起不断增强的碳汇作用 ;森林碳密度呈加速减少趋势 ,储碳潜力将很大 ;随着海南全面禁止采伐和封育等林业措施的实施 ,森林面积扩大 ,林龄结构改善 ,储碳能力将进一步提高 ,海南森林在全国或全球碳循环中的作用和社会价值与意义将日渐突出。通过对碳储量计算不确定性的分析和讨论 ,提出应加强对森林群落各层次生物量的实测与实地监测研究 ,统一计算方法 ,以提高碳储量计算的精度     

基于遥感技术对黄河口水色与岸线季相变化特征研究

使用Landsat-5 TM 2004年11月24日与2005年5月13日黄河口遥感影像,配合准同期外业实测资料,进行黄河口水体水色物质叶绿素a与悬浮泥沙的动态反演与河口岸线解译.研究表明由于秋末与春初黄河上游来水物质含量的差异,上述悬浮指标值存在显著的季相差异.根据样值与光谱特征建立的反演模型得出的反演值与实测值有平均在0.85以上的相关关系,具有很好的反演效果.岸线解译成果表明,黄河口岸线演变迅速,在河流平枯水量时期仍然具有较强的变化,岸线推进尤以新河口附近显著.这表明,使用遥感手段是进行河口生态环境质量监测的有效手段,是进行岸线动态变化研究的一种基本技术支撑手段.     

基于相控地质统计学反演的薄储层岩性、物性预测

针对河流相储层厚度薄、纵向叠置严重、横向变化快、常规确定性反演方法受地震频带限制难以准确刻画的特点,尝试应用基于MCMC算法的地质统计学方法进行反演,以提高分辨率和储层预测精度,并全程应用成岩储集相控制建模,以便从储层地质学的角度加强模型约束,促进概念模型向定量模型的转化,建立合理的反映地下实际情况的油藏物性模型。具体实现方法是,首先利用对岩性识别敏感的测井曲线重构拟声阻抗曲线,再以声阻抗为中间变量,对岩性、物性参数空间变异性进行双重变差函数分析,最后基于MCMC算法实现了成岩储集相控制的地质统计学反演。得到的三维岩性、阻抗及孔隙度模型,其纵向分辨率为1 ms,既可以很好地展现不同期次砂体的叠置关系、隔夹层的分布以及沉积旋回纵、横向演变规律,又可以实现物性变异方向沿河道砂体弯曲方向变化的趋势,同时可对地震资料的多解性进行有效限制。     

深水钻井中浅水流灾害问题及其地球物理识别技术

在深水钻井中,浅水流是一种常见的地质灾害。中国正在进行深水油气勘探,十分有必要开展这方面的地质灾害研究。介绍了浅水流的形成机制及地球物理特性。目前用于识别和预测浅水流的手段有测井和反射地震两大类方法。主要介绍了几种用于参数提取的地震反演方法,如传统Dix反演、叠后振幅反演、层析反演、叠前振幅反演等。     

密度胁迫对日本囊对虾生长和水环境的影响

为了探讨密度胁迫对日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)生长、存活及水质因子的影响, 作者设置了100尾/m²(DD)、200 尾/m²(GD)、400 尾/m²(GZ)、600 尾/m²(GG)4个养殖密度, 分析了不同养殖密度下日本囊对虾的生长量、存活率、肥满度及水质因子的差异。结果表明, 实验所监测的水质因子均在对虾生长的安全阈值内, 氨态氮、亚硝态氮、总氮和总磷含量表现出随养殖密度增加逐渐升高的趋势; 体长和体质量增长量、存活率与养殖密度呈负相关, 其中存活率处理间均达到极显著水平(P< 0.01), 且当养殖密度高于200尾/m²时存活率迅速降低; 低养殖密度(DD)处理的对虾肥满度与其他处理间差异均达到显著水平(P< 0.01)。因此, 在相似养殖条件下, 日本囊对虾的适宜养殖密度应该不高于200尾/m²。本实验过程中, 各处理间水质因子均在对虾生长的适宜范围内, 说明水质不是造成对虾死亡的主要原因。所以, 推测密度胁迫可能是造成日本囊对虾存活率低的主要原因。     

喀斯特城市植被覆盖度时空变化对地表温度的影响

随着桂林喀斯特城市的快速扩展、地表植被覆盖度的变化,城市热岛现象越来越明显。以桂林1989-2006年5景TM/ETM遥感图像为数据源,利用遥感归一化植被指数反演植被覆盖度Pv,利用Qin单窗算法反演地表温度ts,分析Pv空间和时间变化对ts的影响。结果表明,在空间上ts随Pv的提高而降低,呈明显负相关关系。在时间上Pv<0.2面积比例逐年增加,1989年7.8%、1991年15.2%、2000年20.7%、2005年21.1%、2006年22.7%;而Pv≥0.7面积比例逐年减少,1989年49.2%、1991年27.4%、2000年27%、2005年16.5%、2006年11.1%。其导致地表温度高于茂密林地表面温度的比率z>20%的高温像元比例逐年上升;而z≤10%的低温像元比例逐年下降,1989年28.9%、1991年25.4%、2000年23.7%、2005年22.2%、2006年20.4%。植被覆盖的喀斯特山峰呈现显著的凉岛现象,从而调节喀斯特城市气候环境。