Using unmanned underwater vehicles as research platforms in coastal ocean studies

The advantages of using unmanned underwater vehicles in coastal ocean studies are emphasized. Two types of representative vehicles, remotely operated vehicle (ROV) and autonomous underwater vehicle (AUV) from University of South Florida, are discussed. Two individual modular sensor packages designed and tested for these platforms and field measurement results are also presented. The bottom classification and albedo package, BCAP, provides fast and accurate estimates of bottom albedos, along with other parameters such as in-water remote sensing reflectance. The real-time ocean bottom optical topographer, ROBOT, reveals high-resolution 3-dimentional bottom topography for target identification. Field data and results from recent Coastal Benthic Optical Properties field campaign, 1999 and 2000, are presented. Advantages and limitations of these vehicles and applications of modular sensor packages are compared and discussed.     

GRACE估计南极冰川质量变化的泄露影响及其改正

利用2003-01～2013-12期间GRACE数据反演得到地球表面质量变化,使用全球正向建模恢复法改正泄露影响,获得南极冰盖质量变化。比较GRACE直接估计和泄露影响改正后的结果发现,南极冰盖在2003～2013年质量变化信号衰减20.3%,西南极有26.4%的质量消融信号泄露到了周边,东南极的泄露影响更高达70%。改正后的结果表明,南极冰盖绝大部分质量消融发生在西南极和南极半岛,质量积累发生在东南极的Ronne冰架和Amery冰架;西南极冰盖质量变化速度达到-152.47±2.00 Gt/a,基本上等同于南极全岛的质量消融速度,而南极半岛的冰盖融化速度为-27.44±0.75 Gt/a,基本与东南极的冰盖质量积累速度27.27±5.12Gt/a抵消;南极全岛冰川整体质量以-152.64±7.00 Gt/a速度消失,并以-18.85±4.87 Gt/a2的加速度加速融化,导致海平面以0.41 mm/a的速度上升。     

基于Coons曲面的似大地水准面精化算法研究

针对线状或带状GPS水准点控制的似大地水准面,提出Coons曲面内插模型。先将GPS水准点拟合成曲线,再通过曲线构造曲面,尽可能减少传统拟合算法由点直接推面的精度消耗。分别运用最小二乘法、最小二乘配置法、移动内插法和Coons曲面法对线状GPS水准点控制的似大地水准面进行拟合,结果表明,基于Coons曲面的内插模型算法精度最高。     

Transition Periods Between Sea Ice Concentration and Sea Surface Air Temperature in the Arctic Revealed by an Abnormal Running Correlation

This study used the synthetic running correlation coefficient calculation method to calculate the running correlation coefficients between the daily sea ice concentration(SIC) and sea surface air temperature(SSAT) in the Beaufort-Chukchi-East Siberian-Laptev Sea(BCEL Sea), Kara Sea and southern Chukchi Sea, with an aim to understand and measure the seasonally occurring changes in the Arctic climate system. The similarities and differences among these three regions were also discussed. There are periods in spring and autumn when the changes in SIC and SSAT are not synchronized, which is a result of the seasonally occurring variation in the climate system. These periods are referred to as transition periods. Spring transition periods can be found in all three regions, and the start and end dates of these periods have advancing trends. The multiyear average duration of the spring transition periods in the BCEL Sea, Kara Sea and southern Chukchi Sea is 74 days, 57 days and 34 days, respectively. In autumn, transition periods exist in only the southern Chukchi Sea, with a multiyear average duration of only 16 days. Moreover, in the Kara Sea, positive correlation events can be found in some years, which are caused by weather time scale processes.     

利用水系沉积物高程定量恢复古地貌的技术方法——以鲁西白彦地区白彦砾岩为例

主要分析了构造抬升对水系和地形的影响和恢复,以从古生代灰岩围岩中大面积但零星出露的岩溶砾岩点为研究对象,对区域古水系和地形地貌恢复和反演做出了新的尝试。在收集资料和实测的基础上,尝试性探讨了利用稳定水体参照物高程反演抬升高度以及邻区山峰点的古高程、古水系,恢复区域上古地形地貌的技术方法。并以白彦地区为例,通过白彦岩溶砾岩的分布、产状、金刚石矿物含量、岩性等地质特征,恢复白彦地区古地形线、古水系位置和流向等古地理地貌,指出在白彦期时代,该区总体发育4个水系,邹城市大石墙水系、枣庄水系、平邑水系、费县水系,水系中金刚石含量较为丰富的砾岩点大多分布在凤凰山隆起中心,其中在平邑水系推测存在一个山地峡谷中的古湖泊。认为蒙山凸起中已知的常马庄地区的金伯利岩脉所含有金刚石可能主要供应平邑区水系,其他3个地区水系的金刚石可能来源于凤凰山及其东部隆起剥蚀地区。     

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。     

山东曹县地区土壤地球化学特征

山东省曹县地区土壤地球化学调查是按浅层土壤样品1点/4 km~2,深层土壤样品1点/16 km~2。测试N,P,K,Cu,Zn,B,Mo,Mn,F,As,Hg,Pb,Cr,Cd等14种指标。在统计这些指标的表层、深层土壤地球化学特征参数的基础上,对其与世界、全省同类参数的差异进行了分析,并分析了区内表层、深层土壤元素含量的相关性,认为该区表层土壤元素含量的显著特征是高F而低P,Zn,Mo。大部分元素在表层土壤中的含量继承了土壤母质的成分特征,但N,P,F,Hg等受人为活动和污染源的作用在表层土壤中明显富集。     

卫星红外遥感技术在我国环保领域中的应用与发展分析

本文较为系统地分析了卫星红外遥感技术在我国秸秆焚烧、沙尘、气溶胶、颗粒物、灰霾等大气环境遥感监测,水华、水质参数、水表温度、热污染、核电厂温排水等水环境遥感监测,以及土壤含水量、地表温度、干旱、城市热岛效应等生态环境遥感监测的应用。同时,指出目前国产卫星红外载荷业务化应用程度不高、辐射定标能力不足、应用反演算法原创性不强、地面观测和试验验证能力不足等问题;并提出需大力发展国产红外传感器、提高辐射定标能力、发展国内原创监测算法、建设大型环保应用综合试验场等建议,以促进红外遥感技术在环境保护领域的应用和发展。     

通用劈窗算法的NOAA-18(N)AVHRR/3数据地表温度遥感反演与验证

本文以NOAA-18(N)AVHRR/3数据,运用通用劈窗技术获得地表温度。首先,利用MODTRAN 4模拟不同地表和大气状况下热红外通道(Ch4,10.3~11.3μm和Ch5,11.5~12.5μm)的星上亮温,并建立模拟数据库。其次,按照地表温度、大气可降水汽含量、地表比辐射率和观测天顶角,对模拟数据库分组,确定出各分组的通用劈窗算法系数。然后,将构建的地表温度反演模型应用到NOAA-18(N)AVHRR/3数据,模型所需的地表比辐射率由NDVI阈值法确定,大气可降水汽含量是利用Li等(2003)提出的一种劈窗的协方差与方差比的方法来估算。反演结果表明:在观测天顶角小于30°或者大气可降水汽含量小于3.5 g/cm2时,地表温度反演的均方根误差小于1.0K;在观测天顶角小于45°并且大气可降水汽含量小于5.5g/cm2情况下,均方根误差小于1.5K。最后,利用美国通量站的实测数据对地表温度反演结果进行了验证,结果表明均方根误差小于1.8K。     

中国区域近地面CO2时空分布特征研究

本文利用2009年6月至2010年5月日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、日本环境署（MOE）与日本环境研究（NIES）所等联合开发的全球首颗专用温室气体观测卫星“呼吸号”（GOSAT）上的被动红外探测器（TANSO）官方反演的近地面975hPa左右的CO₂浓度L4B数据产品,采用ArcGIS地统计分析方法,对比瓦里关全球大气本底站地面观测数据进行真实性检验,分析中国区域近地面CO₂浓度分布的时空变化特征。结果表明：中国区域近地面CO₂浓度空间分布集中,东高西低,差异显著;CO₂浓度具有明显的季节变化特征,月平均浓度4月份（春季）升至最高,7月份（夏季）降至最低。结合“中国统计年鉴2012”中的2009年人口密度、能源消费总量（煤）和GDP等辅助数据对比发现：导致中国近地面CO₂浓度空间分布规律的原因多种多样,不可轻易定论是人为或自然使然,需进一步深入研究。