基于Sentinel-1和Sentinel-2协同反演干旱区地表土壤水分--以格尔木河中下游为例

摘要：土壤水分是全球水循环的重要组成成分,对研究土壤水分的空间分布、农作物长势和产量 、气候变化、水资源时空分布等有着重要意义 。本文利用Sentinel（哨兵）系列主动微波雷达卫星SAR（Sentinel-1）结合光学卫星（Sentinel-2）对格尔木中下游低矮植被覆盖下的地表土壤水分进行反演研究, 探讨不同极化组合方式和水云模型前后的土壤水分含量反演方法的适用性。结果表明：其中VV (VV Polarization) 极化对比VH (VH Polarization) 极化更加适用该区域,VV极化结合归一化水指数 (NDWI）反演地表土壤水分精度达到42.6%,拟合精度最高,VH极化仅为22.6%;利用水云模型去除植被覆盖后对地表土壤水分的反演精度有所提升,其中,VV极化精度提高约3.5%,VH极化提高1.5%;Sentinel系列卫星影像对于干旱区的土壤水分的反演具有较好的适用性。本文旨在探索一种适用于该研究区乃至柴达木盆地土壤水分实现大面积实时监测的可靠依据和手段。     

大城市制造业企业空间扩张模式及其对企业效率的影响——以北京市上市企业为例

企业空间扩张对企业效率与区域协调发展具有重要意义。论文基于2009—2018年北京市制造业上市企业及其子公司微观数据,通过子公司空间分布变化分析了企业空间扩张模式,并分析了扩张带来的企业总部与子公司之间距离的变化,进一步采用动态面板计量方法,实证检验了总部与子公司之间地理距离与经济距离的变化对不同扩张模式的制造业企业效率的影响。研究发现：① 在样本期内,北京市制造业上市企业扩张规模较大,空间扩张模式由等级扩散转变为等级扩散与接触扩散相结合,且以接触扩散为主;总部与子公司之间的地理距离呈上升趋势,经济距离先下降后上升。其中,技术密集型企业与非国有企业倾向于等级扩散,非技术密集型企业与国有企业倾向于接触扩散。② 对以接触扩散为主要扩张模式的企业来说,总部与子公司之间的地理距离与企业效率负相关,而以等级扩散为主要扩张模式的企业效率受地理距离影响不显著。③ 无论企业扩张模式如何,总部与子公司之间的经济距离均与企业效率正相关。因此,不同类型的制造业企业应选择不同的扩张策略。     

地方小吃空间扩散格局与模式——基于中国四大知名地方小吃POI数据的研究

以中国四大知名地方小吃门店兴趣点（POI）大数据为主要数据源,基于密度、距离与加权平均中心方法分析地方小吃空间集聚与扩散格局,采用空间自相关、聚类和异常值分析以及热点分析方法研究地方小吃空间集聚关联特征以及空间扩散模式。结果表明：① 地方小吃在不同尺度上的空间扩散格局存在显著差异,东部地区和中西部省会城市是地方小吃的主要集聚地;② 地方小吃的空间集聚表现出自相关特征,邻域扩散、等级扩散和跳跃式扩散等扩散模式相互融合;③ 地方小吃空间扩散的冷热点集聚区分异明显,反映出不同小吃认可群体范围的差异以及中国各地饮食习惯的空间分异;④ 饮食文化扩散与人口迁移扩散具有空间重合性,经济发展水平较高、人口净流入地区对不同饮食文化的包容性较强。     

北京大兴国际机场不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境影响的模拟研究北大核心CSCD

北京大兴国际机场作为吞吐量巨大的超大型国际枢纽,其运营过程中飞机尾气排放量大,对机场周边地区大气环境的影响不容忽视。为研究不利气象条件下飞机尾气排放对大气环境的影响,根据北京市环境空气数据筛选出2020年度不利气象条件时段,基于北京大兴国际机场2025年规划相关基础数据,采用排放与扩散模型系统(EDMS)建立飞机尾气排放源清单,开展不利气象条件下大气污染扩散模拟预测分析。气象分析结果表明不利气象条件时段存在小静风、高湿、厚度薄而强度大的接地逆温等特征,该时段北京地区经历以PM_(2.5)为首要污染物的重污染过程,并伴随着低能见度天气。模式预测结果显示在不利气象条件下摩擦速度和混合层高度等参数均处于较小的水平,大气污染扩散条件较差,飞机尾气对周边环境产生较大程度的影响,且污染物落地浓度存在昼间较低、夜间较高的时间分布规律。分析不利气象条件下的污染气象特征和飞机尾气污染物落地浓度分布特征对开展机场大气污染控制措施研究工作具有一定的参考价值。     

自动土壤体积含水量异常数据分析和判定

以琼中2014—2021年自动土壤体积含水量数据为例,研究自动土壤体积含水量异常数据的判定方法,分析造成数据异常的原因。结果表明：依据降水与土壤水分自然变化规律,采用界限值检查和空间、时间一致性检查等数据质量控制方法,分析自动土壤水分历年数据年、月、旬、日变化趋势,可快速判定自动土壤水分历史数据集中异常数据出现时段;结合异常时段同期的降水量和台站值班记录及当地墒情实况可判定异常数据的正误。造成自动土壤体积含水量数据异常主要原因有：①传感器故障;②强降水天气,雨水冲刷石块移动造成土壤环境发生变化;③仪器安装不当,套管管壁与土壤开孔的孔壁之间存在缝隙,强降水造成传感器对应部位积水;④对套管管壁与土壤开孔的孔壁之间缝隙灌浆填补时,未严格按规范要求操作,破坏了土壤原有结构。     

GNSS-R土壤水分遥感的适宜性分析

利用GNSS-R(Global Navigation Satellite System-Reflectometry)技术探测土壤水分是近年来一个新兴的研究方向。目前GNSS-R遥感观测中反射信号的接收与处理方式包括单天线与多天线两种模式,面向实际应用需求,GNSS-R遥感正在实现从最初的地基观测向空基、星载观测的转变。在推进GNSS-R土壤水分遥感技术业务化应用的过程中,必须首先进行适宜性分析,确定该技术探测的地理位置、空间分辨率与探测深度,然而目前对此尚未有系统、全面、定量的论述。本文针对适宜性分析中的3个关键因子分别进行理论分析与公式推导,明确相关概念的定义,并实现定量化描述,最终通过实际应用分析进一步诠释其应用价值。对于单天线模式地基观测,以美国板块边界观测计划PBO(Plate Boundary Observatory)土壤水分产品为例,分析镜面反射点的相对位置、第一级Fresnel反射椭圆簇的面积与时间序列土壤水分所代表的探测深度;对于多天线模式,以郑州上街区农田空基观测试验为例,得到基于航迹的栅格土壤水分空间分布并探讨其探测深度。本文能够为未来两种观测模式下地基、空基和星载GNSS-R遥感观测、北斗反射信号遥感,以及GNSS-R在农业、水文、生态等领域的实际应用提供理论指导。     

结合双树复小波变换的四阶偏微分影像去噪方法

针对低阶偏微分方程去噪模型通常会使图像的灰度趋于分段常量而产生阶梯效应的问题,结合小波多尺度分解在图像处理中的应用,提出一种结合双树复小波变换(DT-CWT)的四阶偏微分方程(PDE)影像去噪模型。首先采用DT-CWT对噪声影像进行多尺度分解,保留分解后的低频分量不变,其他层复高频分量采用四阶PDE去噪模型去噪,然后重构相应层的高、低频分量,得到最终去噪后影像。对不同噪声强度下的ZY-3卫星影像去噪实验的结果表明,采用本文方法去除遥感影像噪声相比现有方法得到的去噪结果信噪比平均提高了1~2 d B,提高了去噪影像的结构相似度,在有效去除影像高斯噪声的同时能够较好地保留图像细节信息。     

基于结构张量的前后向扩散图像去噪方法

针对各向异性前后向扩散方程对图像进行处理时必然会导致图像角型区域纹理损失的特点,提出了一种改进的图像去噪方法。结合前后向扩散和结构张量对图像进行处理,利用结构张量算法计算图像中的角型区域,增强图像的角点纹理,在去除噪声的同时保留了图像的细节部分。通过实验与传统高斯低通滤波和未改进的去噪算法进行比较,结果表明该改进算法不仅有效去除了噪声而且保持了图像的纹理。     

支持向量机模型的登革热时空扩散预测

针对登革热传播速度及破坏力呈显著上升趋势,但其预测存在一定难度的现状,该文将GIS与支持向量机模型相结合,预测广州市主城区2014年9月登革热时空扩散趋势。在综合分析登革热空间分布模式的基础上,将格网区域周边8个Queen邻域作为影响因子,建立基于支持向量机的登革热时空扩散模型的方法。研究表明,支持向量机模型在样本训练阶段和预测阶段都具有良好的模拟精度,均方根误差分别为1.58、3.72。支持向量机能有效预测登革热时空扩散趋势,能够描述登革热时空扩散过程中复杂的非线性关系,综合预测正确率达81.3%。该模型同样适用于其他疾病时空预测。     

四川地区自动土壤水分站数据质量控制方法研究

本文利用各类人工、自动土壤水分资料,统计得到不同层次土壤水分各观测要素的气候极值和时变阈值,研发了适用于四川地区自动土壤水分资料的质量控制方法,具体包括站点参数信息检查、数据缺测检查、体积含水量界限值检查、气候极值检查、时间一致性检查(时变检查和持续性检查)。并对2014年21个自动土壤水分站218个S文件进行了检查测试,检查数据约500万个,质控结果显示,数据缺测约占总数据量的1.6%,超过气候极值数据约占总数据量9%,未通过时间一致性检查的数据约占0.5%,超出体积含水量界限值的数据约占0.3%。在所有疑误信息中,超过气候极值所占比例最大,土壤水分各要素历史气候极值有待进一步完善。