干旱生态系统净初级生产力估算及变化探测

针对中国西部干旱区特有的气候-植被特征,利用卫星遥感混合像元分解技术对干旱区植被进行了光合作用植被和非光合作用植被区分和组分解析,尝试通过对干旱覆被植被灌层结构进行解析而解决因植被区系差异和环境背景干扰的问题,并参考国际上遥感-生态模型GLO-PEM和CASA,借助遥感生态反演的物理分析,初步构建起基于遥感与生态过程的干旱区适用的光能利用率模型NPP-PEM,并以中国西部干旱区喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统为案例,利用AVHRR/NOAA气象卫星遥感数据和气候资料估算了1992年和1998年中国西部喀什地区叶尔羌-喀什噶尔河流域山地-绿洲-荒漠生态系统1 km分辨率年净第一性生产力,并进行了变化探测分析。模拟检验结果精度较好,生态系统碳吸收的空间异质性特征明显。结果表明,考虑了干旱植被生理特征和灌层结构的光能利用模型,模拟结果较为合理,也为引入其他生态模型应用到干旱区生态系统研究提供了借鉴,从而为干旱区陆地生态系统碳循环研究开辟了途径。     

植被高光谱特征分析及其病害信息提取研究

高光谱(hyperspectral)遥感是20世纪末地球观测系统中最重要的技术突破之一。根据植被高光谱数据的植被冠层光谱反射特征和诊断性光谱吸收特征,利用光谱连续统去除法,探讨光谱一阶微分反射比(FDR)和从连续统去除的光谱吸收特征中获得的波段深度(BD)、连续统去除后微分反射比(CRDR)、波段深度比(BDR)和归一化波段深度指数(NBDI)等光谱特征参量。结合多时相的条锈病小麦PHI航空高光谱影像,分析条锈病对小麦光谱的影响及其光谱特征,并运用光谱特征参量和波谱角制图(SAM)技术监测和识别小麦条锈病。     

中国隧道及井巷地震波法超前探测技术研究分析

自20世纪90年代以来,反射地震波法作为一种主要的超前探测技术在我国国内隧道及井巷工程中取得了诸多成功应用的探测实例,同时在应用中不同探测方法也存在不少问题。文章结合国内外超前探测中应用较为广泛的TSP法、负视速度法、HSP法、TRT法、ISIS系统等反射波探测技术加以阐明,分析了国内超前探测技术应用与研究的现状,指出隧道及井巷超前探测数据采集与处理过程中存在的不足,并进一步提出超前探测研究在正反演理论、数据采集、偏移成像技术等方面应该注意的问题,超前探测的目标是要建立和完善一套实时的巷道前方地质体的动态监测与预报系统。     

浅层高分辨率反射地震试验研究：以雄安新区第四系为例

雄安新区城市规划建设对地下空间的高精度勘探提出了高要求,作为具有高分辨率的地面物探方法,反射波地震勘探技术具有良好应用前景。本文探究了厚覆盖区条件下的高精度有效反射地震探测技术,并利用反射纵波技术在雄安新区进行提高浅层分辨率的地震勘探方法试验。根据实际探测目标,通过对比分析不同检波器、震源类型、道距大小及接收排列长度等不同采集因素试验效果,探究已有条件下适宜的震源类型和最佳采集参数。结合实际资料处理和分层解释,试验研究表明,采用高频检波器、选择可控震源激发效果最佳,针对试验目标,结合小道距、适当排列接收等措施,可有效提高厚覆盖区50~300 m深度内反射纵波地震勘探的纵向分辨率,试验获得了丰富的有效波组信息,为内部地层精细划分和解释提供了依据。该方法可为类似环境下城市地下空间的精细探测提供有益参考借鉴。     

浅水波长计算问题

浅水波周期保持常值,而波长缩减时其计算需进行迭代。提出了两个精度较高的经验公式供计算应用。水深波长比差值ΔLD0的变化规律反映出浅水波长缩减为一复杂过程,并与波能密度加大相关。LD0≤0.14时,特别是LD0=0.056前后,其特征会更加显著,由此可探讨波长变化的内在机理。     

中国居民食物消费碳排放时空演变趋势及其驱动机制分析

食物生产是影响温室效应气体排放的重要方面,由于食物类型不同其碳排强度存在较大的差异,因此当前中国居民食物消费快速演替必然会对生态碳环境产生重要影响。论文利用洛伦兹曲线和基尼系数,研究1997—2016年中国城乡居民食物消费在生产过程中碳排放时空演变及其主要驱动因子。主要结论如下：① 在数量上,中国居民食物消费碳排放总量和人均量整体都呈现逐渐的增长刚性,但仍属于低碳消费模式;② 在结构上,各类型食物碳排放演变呈现显著的分异态势,整体上动物性食物碳排放增长速度快于植物性食物碳排放减少速度;③ 在城乡差异上,城镇和乡村居民食物消费碳排放在数量、结构和趋势上表现出显著的城乡二元属性,但近年城乡差异表现出减缓趋势;④ 在空间上,各地食物消费碳排放呈现较显著的民族性、地域性、集聚性和中心“塌陷”的特征,碳排放密度高值主要分布在直辖市和沿海经济相对发达地区;⑤ 在驱动力上,结构演替是全国居民食物消费碳排放总量整体变化的主要驱动因素,而人口数量是各地地域空间差异分布的主要驱动因子。     

斜坡平台波浪破碎数值模拟

波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。     

遥感影像线状地物智能化提取算法研究

对遥感影像线状地物的提取进行了深入研究分析,分别采用Snakes模型、二值形态学和面向对象处理等3种算法智能化提取线状地物。通过实验验证,3种智能算法都是行之有效的,且Snakes模型在各种线状地物提取上表现稳定,而二值形态学和面向对象算法在部分线状地物提取上表现较为突出,整体稳定性却不如Snakes模型。     

一种利用浮标站资料改进海浪模式有效波高预报的方法

基于浮标站海浪历史数据,利用回归分析方法建立了海浪数值模式有效波高预报产品的一元二次回归方程订正统计模型。通过2017年7月1日-2018年10月10日期间业务试运行结果发现:订正方程能有效改善有效波高数值预报产品的预报精度,且预报时效越短订正效果越显著。其中,第6~11 h预报时效内的订正前后平均绝对误差值减小0.17~0. 241 m,第6~18 h预报时效内订正前后均方根误差减小幅度为0.103~0. 28 m。这说明应用订正统计模型对海浪模式输出产品进行订正,也是改进海浪模式预报准确率的一种有效途径。     

Temporal variation of modulated-wave-train geometries and their influence on vertical bending moments of a container ship

A towing experiment was conducted using a modulated wave train to investigate the vertical bending responses of a hydro-structural container ship model. In the experiment, a spatially periodic modulated wave train, as a model of a freak wave in successive high waves mimicking the so-called three sisters, was generated by the recently established higher-order spectral method wave generation (HOSM-WG) method. HOSM-WG enables us to control the location and timing of the maximum crest height in a wave tank. With precise control of the towing carriage, an experiment was conducted in which the timing of the encounters between the ship model and the modulated wave train was accurately determined. The maximum sagging moment (SM) was found to increase in proportion with the encounter wave height. However, because of differences in the relative depth of the fore and aft troughs, the maximum SM is highly variable for a given wave height. The temporal wave-geometry evolution caused the relative trough-depth to vary significantly within a wave period in the vicinity of the maximum crest height. As a result, depending on the encounter timing, the SM varied considerably for a given wave height. The temporal variation of the wave geometry is a robust feature of a modulated wave train and is common between the spatially periodic and temporally periodic modulated wave trains.