MODIS和GLOBCOVER全球土地覆盖数据集对比分析——以黑龙江流域为例

 随着全球气候变化的日益加剧,全球变化研究对全球土地覆盖数据的需要也越来越迫切。目前全球土地覆盖数据产品主要包括由欧洲和美国生产的5类数据产品,其中,美国波士顿大学生产的全球土地覆盖数据产品(即MODIS数据集)和欧洲空间局通过全球合作生产的全球土地覆盖数据产品(即Globcover数据集)具有较好的实效性,应用越来越广泛。由于数据来源、分类系统和分类方法不同,两个数据集在土地覆盖类型的数量和空间分布上有明显的差异。本研究从数据使用者的角度,对比了MODIS和Globcover数据集在黑龙江流域上数量和空间分布的差异,并采用LANDSAT TM/ETM+影像随机采样和野外照片验证两种方式对两个数据集的分类精度进行了验证。结果表明,在黑龙江流域,两个数据集数量和空间分布差异较大。在数量上,两个数据集一级土地覆盖类型均以森林和农田为主,草地次之,但二级土地覆盖类型差异较大。在空间上,二级类空间一致性区域和一级类空间一致性的区域分别仅占流域的22.5%和53.6%。两个数据集精度均不高,一级土地覆盖类型精度约为60%,Globcover数据较MODIS数据破碎化明显,整体精度略低于MODIS数据集,不同的二级土地覆盖类型精度不同。考虑到黑龙江流域的代表性,我们认为Globcover数据集和MODIS数据集可满足较低要求的土地覆盖分析需求。本研究为全球气候变化研究选择合适的数据集提供了基础。     

复合填料一维冻胀量数值模拟分析

复合填料是以废铸砂、粉煤灰、聚苯乙烯颗粒（EPS）、水泥和水为原料,拌合后形成的一种轻质填筑材料。其中,EPS颗粒含量适当时,能减少或消除复合填料的冻胀和融沉,可作为季节性冻土区的路基填料。假设复合填料中除EPS颗粒外的骨料颗粒、孔隙冰为刚性介质,同时考虑EPS颗粒变形和填料孔隙变形对复合填料冻结过程的影响,在已有的冻土水热耦合分离冰模型的基础上,得到考虑EPS颗粒变形影响的饱和填料一维冻结水热耦合控制方程,进而预测填料的冻胀量。与室内模型试验结果对比表明,本文模型可用于该种具有弹性颗粒复合填料的冻胀量模拟,为工程中冻胀量预测提供依据。     

超轻量镜面系统的研制

空间望远镜的研制一直要求系统的轻量化,美国宇航局(NASA)最近研制的韦伯太空望远镜,其主镜系统面密度相对于哈勃空间望远镜已大幅减轻.在韦伯望远镜主镜系统的研制过程中,NASA开展了一系列关于超轻量镜面系统的验证计划,多家机构拿出多个方案参与竞标.本文选取几个比较典型的方案,介绍这些镜面系统的设计思想、结构、材料、加工以及相关测试结果,期望能对国内相关方面的工作提供参考.     

我国探月工程VLBI相关处理机简介

甚长基线干涉测量(VLBI)是重要的射电天文技术,具有极高的空间分辨率,是国际上广泛采用的深空探测器高精度角位置测量手段[1]".相关处理机是VLBI数据预处理的核心设备.由于VLBI观测数据的相关处理具有数据密集和计算密集的双重特点,普通计算机的性能难以达到对数据处理速度的要求,需要有专用的高速硬件数据处理单元来完成相关处理.我国探月工程VLBI地面测控系统中所使用的硬件相关处理机是基于大容量、高性能的在线可编程门阵列(FPGA),自主研制的高速数据处理单元,可以实时处理每台站最高速率达1 Gb/s的数据,其数据处理结果,经过软件验证并与欧空局(ESA)提供的数据进行了比较,结果符合良好.     

象山港海域海洋环境监测站位优化及验证分析

根据象山港海域2011年专项研究项目监测站,结合赤潮监控区站、趋势性监测站等50个测站,运用普通克立金方差分析法,对研究区现有海洋环境监测站位进行分析,优化后获得38个测站。再采用统计学中的T检验方法,对站位优化前后象山港海域环境监测数据进行方差分析,经统计检验,2组数据之间无显著性差异,说明优化后的38个监测站位所表征的监测信息量与现有50个监测站位的信息量等效,可作为今后的常规监测站位。     

基于地表通量特征的城市不透水表面定量热红外遥感反演

城市不透水地表格局通过改变城市下垫面结构,引起地表反照率、比辐射率、地表粗糙度的变化,从而对地表辐射和能量平衡产生直接影响。不透水地表能增强地表显热通量,导致地表波文比升高,因此地表波文比的空间差异可推算城市人工不透水表面的分布。本研究选择北京市为实验区,应用Landsat TM卫星热红外遥感数据,采用PCACA模型及理论定位算法,对城市地表波文比进行反演,进而计算遥感地表波文比空间分布数据与城市不透水表面比例数据之间的相关关系,构建回归方程,实现北京市城区与近郊区人工不透水表面百分比分布的定量估算,最后以高分辨率遥感数据获取的城市人工不透水表面比例数据进行结果验证。结果表明,采用PCACA模型定量反演城市地表波文比数据,利用地表波文比数据与不透水表面比例数据之间的相关关系可实现城市人工不透水表面百分比数据的定量估算;波文比值不仅可在遥感像元水平定性判定不透水像元,还可对混合像元中的不透水比例进行较高精度的定量反演,其相关系数R²值为0.731。此方法有效地揭示了城市不透水下垫面对地表热通量影响的机制以及空间定量关系。     

三维几何体的验证规则及修复方法研究

为满足三维应用的需要,人们开始关注真三维几何体的创建来支撑现实世界中的各种三维对象,这些三维对象可能是一般三维体,也可能是非流形的三维几何体。给出了一种满足现实世界对象要求的三维几何体定义,详细分析了这种三维几何体所需要满足的各种规则,进而结合实例给出了相应的验证方法,同时就三维建模时三维几何体数据的修复问题进行了讨论。     

Mechanisms discussion of frost heave and test verifications of moisture migration

Herein we review research on the structure of the frozen fringe and one of its key characteristics（unfrozen water content）,and compare its current measurement methods,including pulsed nuclear magnetic resonance（NMR）,time-domain reflectometry（TDR）,calorimetry,thermometry,the sublimation method,and CT imagery.A freeze-thaw cycle experiment with remolded soil was conducted inside to verify the mechanism of frost heave,measuring such variables as soil-water potential,temperature,water supplement,and the position of the freezing front.Conclusions from the analysis of the experiment data are：（1） The soil-water potential,the water supplement,and the position of the freezing front vary with temperature; and（2） the temperature gradient induces the soil-water potential,which in turn provides a stable driving force for moisture migration.     

Calibration and Validation of an All-Sky Imager

The automatic all-sky imager developed by the Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, provides all-sky visible images in the red, green, and blue channels. This paper presents three major calibration experiments of the all-sky imager, geometric angular calibration, optical calibration, and radiometric calibration, and then infers an algorithm to retrieve relative radiance from the all-sky images. Field experiments show that the related coefficient between retrieved radiance and measured radiance is about 0.91. It is feasible to use the algorithm to retrieve radiance from images. The paper sets up a relationship between radiance and the image, which is useful for using the all-sky image in numerical-simulations that predict more meteorological parameters.     

未来我国极端温度事件变化情景分析

基于Hadley气候预测与研究中心的区域气候模式系统PRECIS（Providing REgional Climates for Impacts Studies）单向嵌套该中心全球海-气耦合气候模式HadCM3高分辨率的大气部分HadAM3P, 检验PRECIS对我国气候基准时段（1961—1990年）极端温度事件的模拟能力, 分析IPCCSRES（Special Reporton Emission Scenarios）B2情景下未来2071—2100年相对于气候基准时段我国极端温度事件的变化响应。与观测资料的对比分析表明:PRECIS能够较好地模拟我国气候基准时段极端温度事件的局地分布特征。IPCC SRESB2情景下, 预估未来2071—2100年我国大部分地区高温日数出现频率均比气候基准时段高5倍以上; 霜冻日数将呈减少趋势, 我国南方地区的减少趋势大于北方地区; 暖期持续指数整体将呈增加趋势, 我国东北地区、西北地区中西部、华北地区和东南沿海地区增加显著; 冷期持续指数整体将呈减少趋势, 且东北地区、华北地区、西北地区及内蒙古、青藏高原大部地区的减少幅度将达到90%以上。