利用气象卫星遥感监测沙尘暴

介绍了沙尘暴的定义及其危害,简述了内蒙古沙尘暴天气的发生情况,并对利用极轨气象卫星遥感技术监测沙尘暴的原理以及方法进行了探讨和论述。同时,对沙尘暴的遥感监测方法进行了进一步的探讨,提出了遥感监测沙尘暴的思路。     

四川雅安地质灾害时空预警试验区初步研究

借鉴美国旧金山湾和香港地区的经验,提出了地质灾害监测预警试验区建设和研究思路。经过近两年的工作,初步建成了四川雅安地质灾害监测预警试验区。取得的阶段性成果主要有:(1)根据现场考察和试验区地质灾害数据库,统计研究了降雨型滑坡的几何特征;(2)建成了由20台遥测雨量计构成的降雨观测网,取得了2002年4月～2003年8月的降雨观测数据;(3)结合历史降雨资料分析,初步研究了雅安试验区的年、日、小时和十分钟最大降雨特征;(4)研制了斜坡岩土体含水量野外监测仪,取得了桑树坡试验点2003年4月～8月的实时监测数据;(5)自上而下分4层研究了斜坡岩土层含水量变化,发现了岩土层含水量变化对降雨过程的滞后性;(6)基于区域地质灾害评价预警的递进分析理论与方法(AMFP),利用地质灾害因子分析结果,分别计算了雅安试验区地质灾害"发育度"和"潜势度";(7)利用2003年8月23～25日的过程降雨观测资料,对雅安试验区在该降雨过程中发生的地质灾害事件进行了时空预警反演模拟研究,计算出的地质灾害"危险度"分布比较符合实际,"危险度"可以作为预警指数使用。     

Babbling brook to thunderous torrent: Using sound to monitor river stage

The passive, ambient sound above the water from a river has previously untapped potential for determining flow characteristics such as stage. Measuring sub-aerial sound could provide a new, efficient way to continuously monitor river stage, without the need for in-stream infrastructure. Previous published work has suggested that there might be a relationship between sound and river stage, but the analysis has been restricted to a narrow range of flow conditions and river morphologies. We present a method to determine site suitability and the process of how to record and analyse sound. Data collected along a 500 m length of the River Washburn during July 2019 is used to determine what makes a site suitable for sound monitoring. We found that sound is controlled by roughness elements in the channel, such as a boulder or weir, which influences the sound produced. On the basis of these findings, we collect audio recordings from six sites around the northeast of England, covering a range of flow conditions and different roughness elements, since 2019. We use data from those sites collected during storms Ciara and Dennis to produce a relationship between this sound and river stage. Our analysis has shown a positive relationship between an R² of 0.73 and 0.99 in all rivers, but requires careful site selection and data processing to achieve the best results. We introduce a filter that is capable of isolating a river's sound from other environmental sound. Future work in examining the role of these roughness elements is required to understand the full extent of this technique. By demonstrating that sound can operate as a hydrometric tool, we suggest that sound monitoring could be used to provide cost-effective monitoring devices, either to detect relative change in a river or, after more research, a reliable stage measurement.     

“一带一路”区域可持续发展生态环境遥感监测

2013年9月和10月,习近平主席在出访中亚和东南亚国家期间,先后提出了共建"丝绸之路经济带"和"21世纪海上丝绸之路"(简称"一带一路")的重大倡议。要全面保护"一带一路"区域生态环境,实现2030年可持续发展目标,是一个具有挑战性的问题。遥感技术对生态环境监测与评价发挥着十分重要的作用。本研究利用多尺度、多源遥感数据,对2015年"一带一路"区域的生态环境状况进行监测和分析,旨在提供可持续发展目标生态环境遥感监测的本底。本文选取了几个重要的生态环境方面开展监测与分析,主要包括宏观生态系统结构和植被状况、太阳能资源分布、水资源平衡、主要生态环境限制因素对经济走廊建设的影响、主要城市生态环境质量等。监测区域覆盖亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的陆上区域。研究结果为生态环境评价与保护提供了有效的决策依据,有助于"一带一路"建设积极推进。     

鱼耳石中锶和钡富集的影响因素及其环境响应

鱼耳石中元素锶和钡主要来源于鱼类生存的水体,这两种元素通过腮或肠进入内耳淋巴液,继而以类质同象的方式沉淀在耳石晶格内部空位和晶格间隙中。耳石结晶沉淀的整个过程不仅受生物的调控作用,而且还受到外界环境,如水体元素浓度、盐度、温度等因素的影响,因此耳石中某种元素的浓度与其在水体中的浓度之比(元素富集系数)与鱼类所生存的环境之间具有一定的响应关系。在以上各种因素中,水体元素浓度对耳石元素富集系数的影响最为显著。一般来说,耳石中某种元素的含量与水体中相应的元素浓度呈正相关关系,而水体中元素之间就耳石中的富集过程也存在一定的相互促进或抑制作用,如Sr对Ba为协同作用,Ca对Sr、Zn为拮抗作用。另外,水体盐度或温度与元素富集系数之间不存在简单的线性相关关系,而是因鱼种、水体综合环境及元素种类不同而有所差异。研究结果表明:鱼种一定的情况下,耳石中元素富集系数与水体盐度和温度存在良好相关关系。基于以上相关性分析,可以认为耳石中元素富集系数与环境因子(水体元素浓度、盐度、温度)之间存在响应关系。因此,可以选用那些受环境影响大但对自身调控影响小的元素(如:Sr、Zn、Pb、Mn、Ba、Fe、Li、Ni、Cd)来建立耳石与水体环境之间元素富集系数的定量化模型,并利用这种响应关系及定量化模型进行生态环境监测和渔业管理。     

传感器布设中有效独立法的简捷快速算法

本文提出一个通过正交三角分解快速计算有效独立法系数的方法。有效独立法是传感器布设中影响最广泛的一种方法,它使目标模态尽可能线性独立。传统的有效独立法计算需要对信息阵进行特征值分解或者计算矩阵逆,计算量较大。本文在笔者以前得出的有效独立法与模态动能法关系的基础上,提出先通过对模态矩阵进行正交三角分解（QR）,然后比较其行范数即可得到有效独立法的系数,进而对各待选传感器位置进行排序并迭代依次删除。在待选传感器位置比感兴趣的模态数较多时,该法的计算效率明显提高。同时,采用正交三角分解删除一行后的更新算法,进一步提高了迭代计算的效率。最后通过I-40桥的算例表明该法的有效性。     

特长钢箱梁桥GPS监测数据的奇异谱分析

实时准确地监测和分析大型建筑物的变形对于大型建筑物的施工与运行是十分重要的。奇异谱分析(SSA)是一种与经验正交函数相关联的一种统计技术。文中采用奇异谱分析(SSA)的方法,结合功率谱峰值与原序列和RC1-2重建序列均方误差最小的方法确定最优潜入维数M,研究了特长钢箱梁桥索塔的变形趋势和震荡周期。小波分析技术也可以很好地描述时间序列的时频分布,但SSA重构后的结果比小波要平滑些,更能反映出时间序列的特征。结合苏通大桥北索塔监测序列表明,北索塔站的N,E,U方向上均存在明显的趋势和显著的变动周期,而且也含有较多的噪声信息。     

基于小波分解的动态变形预报

阐述了小波变换和多分辨率分析的基本原理,简要地介绍了离线预报和在线预报两种不同的变形预报方式,并在此基础上提出了基于小波分解的动态变形预报的方法,并通过实际算例证明了这种方法的有效性。     

建筑结构监测与抗震韧性评估

建筑结构响应是有效反映结构动力特性的最直接参数,开展结构动力响应实时监测可为结构抗震韧性评估提供准确的地震动输入。本文基于非结构构件损失构建结构抗震韧性评估方法,研究确定位移敏感型和加速度敏感型非结构构件的易损性模型。选择某六层钢筋混凝土框架结构进行实时监测系统建设,基于监测数据开展结构抗震韧性评估。通过构建建筑信息模型（BIM）,并在有限元分析软件OpenSees中建立结构弹塑性分析模型,利用实时监测数据实现结构模型更新,直至监测数据与模型分析结果一致。由于实时监测数据峰值较低,结构不会发生塑性变形,因此选择10条双向非脉冲地震动模拟实时监测地震记录。根据层间位移角和楼面加速度分布,开展结构功能损失评估,得到该建筑结构的抗震韧性得分。分析表明,该结构抗震性能较好,在遭受地震破坏后,会发生非结构构件脱落,需要采取有效措施进一步提升建筑抗震韧性水平。     

山东省三级地下水监测站网建设思考

随着国家地下水监测工程的启动,国土资源部提出了国家、省、市新的三级地下水监测站网建设要求。该文介绍了各级地下水监测站网的基本概念、主要建设内容,各级地下水监测站网建设服务对象、基本要求,细化了各级地下水监测站网建设要求,规范了建设行动。