基于自然区块的城市热环境空间分异性研究

通过有效解决建设用地子类划分,实现定量评价城市热环境的空间分异性,对改善城市生态环境、实现城市化的健康发展具有重要的意义和科学价值。论文以广州市为例,参考自然城市的概念,基于5类兴趣点(Point Of Interest,POI)开放数据,结合城市建设用地分类标准,构建5类自然区块;在Landsat 8遥感影像地表温度反演的基础上,计算分析自然区块下地表热场等级分布格局、热场平均值及热环境足迹范围,以对城市热环境空间分异性进行评价。研究表明：① 自然区块的构建,能准确地反映各类POI数据空间分布情况,能够实现对建设用地子类型的划分;② 5类自然区块内部地表热场等级均以高温像元为主,但等级分布具有显著差异。同时,自然区块的热场平均值由高到低的排序为：工业区块>商业服务业区块>交通与道路区块>居住区块>公共管理与服务区块;③ 自然区块形成的高温集聚区,存在热量扩散现象,实际影响范围大于其物理边界,5类自然区块的热环境足迹范围具有分异性。热环境足迹影响范围由大到小排序为：工业区块>商业服务业区块>居住区块>道路与交通区块>公共管理与服务区块。研究结果可为微观尺度上分析城市热环境、改善城市生态环境、实现城市化的健康发展提供科学依据。     

A density-based approach for detecting network-constrained clusters in spatial point events

Existing spatial clustering methods primarily focus on points distributed in planar space. However, occurrence locations and background processes of most human mobility events within cities are constrained by the road network space. Here we describe a density-based clustering approach for objectively detecting clusters in network-constrained point events. First, the network-constrained Delaunay triangulation is constructed to facilitate the measurement of network distances between points. Then, a combination of network kernel density estimation and potential entropy is executed to determine the optimal neighbourhood size. Furthermore, all network-constrained events are tested under a null hypothesis to statistically identify core points with significantly high densities. Finally, spatial clusters can be formed by expanding from the identified core points. Experimental comparisons performed on the origin and destination points of taxis in Beijing demonstrate that the proposed method can ascertain network-constrained clusters precisely and significantly. The resulting time-dependent patterns of clusters will be informative for taxi route selections in the future.     

氨氮急性攻毒对水产经济动物棘胸蛙(Paa spinosa)蝌蚪死亡率、排氨率、耗氧率及窒息点的影响

以体长(1.932±0.204)cm、体质量(1.386±0.055)g的棘胸蛙蝌蚪为实验动物,在水温(24±0.2)℃、DO(7.30±0.01)mg/L、pH 7.30±0.01条件下,采用静水停食法开展了氨氮对蝌蚪的急性攻毒实验,并以此为基础,测定了不同氨氮质量浓度胁迫下棘胸蛙蝌蚪的排氨率、耗氧率、氧氮比及窒息点。结果表明:(1)蝌蚪对氨氮急性攻毒具明显的运动避毒行为,濒死个体的背部皮肤和肝脏均具明显的色变症状;(2)氨氮对蝌蚪的急性致死率具明显的剂量—时间效应,24h、48h、72h、96h LC50依次为177.5、151.7、148.6和146.8mg/L,毒性时段蓄积程度系数呈持续下降趋势,24—48h、48—72h、72—96h的时段MAC值分别为84.04%、10.1%和5.86%;(3)蝌蚪夜均、昼均、日均及时段排氨率随氨氮质量浓度增加均呈阶梯式下降趋势,其中时段排氨率与对照组均无显著差异的为9.80mg/L实验组,夜均、昼均、日均及时段排氨率与对照组均无显著差异的仅为2.45mg/L实验组(P0.05);(4)氨氮对蝌蚪呼吸耗氧具低毒兴奋效应,其夜均、昼均和日均耗氧率随氨氮质量浓度增加均呈先升后降趋势,峰值氨氮质量浓度范围均为4.90—7.35mg/L(P0.05),与对照组均无显著差异的仅为14.70mg/L实验组(P0.05),窒息点含氧量随氨氮质量浓度增加呈先降后升趋势,谷底出现于4.90mg/L实验组(P0.05),与对照组无显著差异的仅为9.80mg/L实验组(P0.05);(5)实验期间,蝌蚪氧氮比(O:N)波动于18.87—25.34之间,昼均和日均氧氮比(O:N)随氨氮质量浓度增加均依次呈"上升—稳定—下降—再稳定"之趋势,两者的峰值氨氮质量浓度范围分别为4.90—14.70mg/L和4.90—9.80mg/L,夜均氧氮比(O:N)呈先升后降趋势,峰值出现于7.35mg/L实验组(P0.05)。     

The Cabo Frio upwelling overrides geographical patterns in the population dynamics of the shrimp Artemesia longinaris Spence Bate, 1888 (Decapoda: Penaeidae)

Upwelling areas are among the most productive ecosystems on the planet, influencing the biology of marine organisms. This study investigated the population dynamics of the shrimp Artemesia longinaris in two regions in southeastern Brazil, one inside (Macaé—Rio de Janeiro State) and one outside (Ubatuba—State of São Paulo) the Cabo Frio upwelling area. The aim was to verify the influence of the upwelling phenomenon on the abundance, growth, longevity, size of sexual maturity, and reproductive period of the species. In total, 188,902 individuals were captured at Macaé and 3,461 at Ubatuba. Individuals captured at Macaé showed larger maximum size, higher longevity, and slower growth rate, besides reaching sexual maturity at larger sizes than at Ubatuba. Continuous reproduction was observed in both regions, with juvenile recruitment peaks in spring and summer. Local conditions observed at Macaé were influenced by the Cabo Frio upwelling zone, characterized by productive and cooler waters that are around 20°C during most of the year. The upwelling phenomenon is probably the main factor influencing the population parameters studied here, changing the geographic patterns previously observed for the variation of these parameters in A. longinaris.     

基于随机森林的光子计数激光雷达点云滤波

新一代星载激光雷达卫星ICESat-2首次采用了微脉冲光子计数激光雷达技术,由于单光子探测的灵敏性导致数据在大气和地表下层产生了大量噪声,因此对光子计数激光雷达点云数据实现信号和噪声的分离是开展进一步应用研究的前提和基础。本文选择美国俄勒冈州和弗吉尼亚州2个研究区,采用MATLAS数据,根据光子点云数据的特点构造了12个光子点云特征,对所构造的特征利用随机森林进行变量筛选,用机器学习方法对光子点云进行分类,并将建立好的模型推广到整个研究区。研究结果表明,本文构建的分类器分类总精度达到了96.79%,Kappa系数为0.94,平均生产者精度和用户精度分别为97.1%和96.8%。在相对弱噪声、平坦地形区域和强噪声、复杂地形区域都取得较好的分类结果。本文结果显示了基于少量样本通过机器学习的方法构建模型,可以推广到较大范围区域的光子点云分类应用中。     

基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法

建筑物点云表面重建在高精度城市测绘、虚拟现实等领域有十分广泛的应用前景。由于建筑物的几何形态多变,重建算法普遍存在计算速率慢、拟合精度低和模型结构不完整的问题。为此,本文以单体建筑物为研究对象,提出基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法,在表面初始化过程中充分考虑数据对结构拟合的贡献。在此基础上,构建基于正则集的单体建筑物表面重建算法,实现建筑物拟合过程中的加权拟合误差、近邻结构平滑的同步优化。针对多类建筑物三维点云的实验结果表明,相比传统的建筑物重建策略,本文的加权约束方法可根据不同类型的点云数据设计自适应权重,并选择模型拟合中最优的权重函数,在高噪声、低精度点云数据下能得到更高精度的单体建筑物表面模型。     

深海滑坡灾害的物质点法模拟

深海滑坡可以沿着斜坡搬运大量沉积物,是危害巨大的海洋地质灾害之一。评估深海滑坡的流滑机制并量化分析其对海底结构物的冲击对海洋资源的开发利用至关重要。采用物质点法对滑坡的滑动特性进行了总应力分析。设计了三组不同的土体、海床参数,展现了三种不同的滑动形态:延展、块体和扩张。随后复现了流滑体对部分暴露管线的冲击过程,并对冲击力的稳定值进行了分析,分析中考虑了流滑体的惯性、抗剪强度和静压力的影响。研究表明,物质点法能够用于模拟深海滑坡的流滑过程及其对海底结构物的冲击,可以为海洋工程中的实际设计工作提供服务。     

碎冰条件下单点系泊船舶动态响应特性研究

为了研究不同单点系泊位置对极地系泊船舶在来冰角度改变时动态响应的影响,运用离散元方法(DEM),计算了船舶在60%密集度下,冰速为1.0 m/s、冰厚为1 m时不同角度的船冰阻力,结合系泊分析软件二次开发功能,计算分析系泊船舶在不同来冰角度和不同系泊位置下受上述冰情影响下的响应。通过对模拟结果与试验结果的对比,认为离散元方法(DEM)的数值模拟结果与试验结果吻合较好;单点系泊位置为距船头L/4时,系泊船舶能以最快速、最稳定的方式对来冰方向的变化做出响应。     

3D SLAM的室内背包移动测量系统研究

针对室内移动测图中GPS信号缺失,导致无法获取精确定位坐标与导航的问题,该文研发了一套室内背包式移动测量系统,该系统能够利用三维激光定位与测图的方法实现快速同步定位及地图创建和室内三维激光点云获取,可以应用在室内或地下的环境中进行数据采集,在不损失作业效率的前提下获取系统作业轨迹、高精度点云等多种数据结果。为了对系统的精度进行验证,使用该系统在实验室大楼走廊中进行实验获取室内三维激光点云,并将实验结果与采用常规测量手段得到的结果进行对比分析。实验表明,此系统的相对精度和绝对精度分别能够达到0.048和0.047m,在室内三维信息获取过程中相比较于传统作业方式显著提高了作业效率和数据质量,能够满足室内建模与测图要求。