Tree species identification within an extensive forest area with diverse management regimes using airborne hyperspectral data

Information on tree species composition is crucial in forest management and can be obtained using remote sensing. While the topic has been addressed frequently over the last years, the remote sensing-based identification of tree species across wide and complex forest areas is still sparse in the literature. Our study presents a tree species classification of a large fraction of the Białowieża Forest in Poland covering 62 000 ha and being subject to diverse management regimes. Key objectives were to obtain an accurate tree species map and to examine if the prevalent management strategy influences the classification results. Tree species classification was conducted based on airborne hyperspectral HySpex data. We applied an iterative Support Vector Machine classification and obtained a thematic map of 7 individual tree species (birch, oak, hornbeam, lime, alder, pine, spruce) and an additional class containing other broadleaves. Generally, the more heterogeneous the area was, the more errors we observed in the classification results. Managed forests were classified more accurately than reserves. Our findings indicate that mapping dominant tree species with airborne hyperspectral data can be accomplished also over large areas and that forest management and its effects on forest structure has an influence on classification accuracies and should be actively considered when progressing towards operational mapping of tree species composition.     

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害,天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题,本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据,以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量,构建卡尔曼滤波模型,对天津市历年的水准观测数据进行滤波;根据滤波后的结果,本文利用多项式加权内插的方法,以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小,对地面沉降情况进行内插;并以中误差作为精度评定参数,比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现,2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm,最大沉降量为1 143.5 mm;主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区,且随着时间的增长,这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测,对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。     

地面沉降监测多源数据融合分析

地面沉降是区域性地面高程下降的一种地质现象,一般是由自然因素和人为因素的共同作用导致的。目前地面沉降监测的方法很多,各有优劣。本文结合武进中心城区地面沉降监测系列工程案例,对不同沉降监测方法产生的多源数据进行了分析、对比和融合,使成果兼具各种方法的优点,其不仅能更好地描述地面沉降的现状及预测地面沉降的发展趋势,而且可为后期地面沉降监测提供更加准确且丰富的数据基础。     

球面小波模型在GPS高程拟合中的应用

本文利用某地共99个GPS水准点的大地高和正常高求取高程异常,使用DOG球面小波模型和多面函数,分别对高程异常进行拟合。拟合时剔除模型残差大于2倍中误差的点,并在剔除粗差后重新进行拟合。通过比较外部检核点的已知高程异常值和球面小波模型值、多面函数拟合值之间的均方差评价模型的精度。数据结果表明,以外部检核均方差最小为准则,球面小波模型拟合精度较优,其拟合精度为1.65 cm,多面函数拟合精度为2.35 cm。     

热带西太平洋海洋上层热含量的分布特征及其年际变化的分析

选用海面至20℃等温线所处深度水层的平均温度来表征研究海域海洋上层热含量。利用这一特征值，分析1986—1990年期间热带西太平洋边缘海域海洋上层热含量在秋季的分布特征和年际变化。结果表明：（1）热含量呈南高北低分布，在7．5－22．1°N范围内。以130°E断面为代表，热含量的平均递减率为0．179（℃／纬度）；（2）热含量的分布主要取决于环流系统，其等值线因受黑潮和棉兰老海流的影响而由纬向分布转向经向分布。某些区域因受暖涡及冷涡的影响而呈封闭状分布；（3）热含量的年际变化与E1Nino事件存在着很好的相关性，在E1Nino事件发生期间，热含量变得很低，高热含量（大于26．5℃）海区的分布范围明显缩小。     

渤、黄、东海三维潮波运动数值模拟

采用POM三维海流数值模式模拟渤、黄、东海潮波运动。所得潮汐调和常数与77个测站的观测值的平均绝对误差：m1振幅1．92cm,迟角4．39°;M2振幅4．70cm,迟角5．08°。模拟结果显示M2分潮流共存在8个圆流点,m1岁潮流共存在9个圆流点。其中,M2分潮流在舟山群岛附近与m1分潮流在黄海北部和台湾海峡谷存在一个圆流点,这三个圆流点是本文数值模拟所首次显示的,需进一步的观测验证它们实际存在与否。模式还得出湍流涡动系数分布。     

黄河三角洲潮滩潮沟体系的分维特征

利用分形分维方法对黄河三角洲潮滩和潮沟的地貌特征进行了定量研究。结果表明，潮滩和潮沟的分维值可以较好地反映潮滩潮沟的发育演化规律。随着时间的推移和潮沟潮滩的进一步发育，黄河三角洲潮沟的分维值呈逐渐增大的趋势，而潮滩的分维值则呈逐渐减小的趋势，两者在分维值的变化上存在着负相关关系。该研究为黄河三角洲潮滩发育时空谱系的建立和深入研究提出了一种新方法和新的定量指标。     

长江和长江口高含量无机氮的主要控制因素

根据1998－1998年长江和长江口河水和雨水的现场调查、历史资料以及相关文献，定量分析长江流域无机氮的主要来源和输送调查。估算表明，降水无机氮、农业非点源氮（化肥和土壤流失的氮）和点源污水氮的输入分别占长江口无机氮输出通量的62．3％、18．5％和14．4％。氮的降水输入是长江口高含量无机氮的主要来源，进入长江的降水氮仅仅大约占长江流域全部降水氮的36．8％。降水米要受控于化肥气态损失、化石燃料及动植物过程中释放的物质等。实际上，化肥N的气态损失和农业非点源流失大约占长江流域年化肥N使用量的60％，这是控制长江口高含量无机氮的关键因素。     

渤海海洋线虫与底栖桡足类数量之比的应用研究

在渤海的22个站位，分3个航次采集未受扰动的沉积物样品，进行了小型底栖动物中两个主要类群自由生活海洋线虫和底栖桡足类数量变动和两者数量之比评价沉积物有机污染环境的研究。结果表明：对于同一航次的不同重复，数量变动差异显著或极显著；在同一个站位24h，6次重复取样，两者数量的变异系数较大；在应用该比值进行沉积物有机污染评价时，在同一站位该比值波动较大。     

北太平洋风海流季节变化的数值模拟

用绝热表层风海流模式,以1949～1979年COADS资料,研究北太平洋表层风海流及相应水位场随季节变化的特点、某些特定年表层风海流的异常。模式采用二次动量守恒的有限差分方法,保证了计算稳定性。在数值积分中考虑了陆界、水界条件和近岸地形对风海流及水位场的影响。计算表明:模式反映了北太平洋主要流系的季节变化规律,能较敏感地反映上层海洋对大气动力作用的响应。给出了北太平洋主要流系的强弱与黑潮大弯曲的对应关系。