An Automatic Method for Detecting Transients and Variable Sources in AST3 Survey Based on Image Subtraction and Random Forest

AST3-2 (the second Antarctic Survey Telescope) is located in Antarctic Dome A, the loftiest ice dome on the Antarctic Plateau. It produces a huge amount of observational data which require a more efficient data reduction program to be developed. Also the data transmission in Antarctica is much difficult, thus it is necessary to perform data reduction and detect variable and transient sources remotely and automatically in Antarctica, but this attempt is restricted by the unsatisfactory performance of the low power consumption computer in Antarctica. For realizing this purpose, to develop a new method based on the existing image subtraction method and random forest algorithm, taking the AST3-2 2016 dataset as the test sample, becomes an alternative choice. This method performs image subtraction on the dataset, then applies the principle component analysis to extract the features of residual images. Random forest is used as a machine learning classifier, and in the test a recall rate of 97% is resulted for the positive sample. Our work has verified the feasibility and accuracy of this method, and finally found out a batch of candidates for variable stars in the AST3-2 2016 dataset.     

基于SWAT模型的森林分布不连续流域水源涵养量多时间尺度分析

为解决森林分布不连续流域森林水源涵养功能及其多时间尺度特征的定量评价问题,根据分布式水文模型（SWAT）的特点,提出了反映森林斑块空间分布的水文响应单元划分方法,以及基于水量平衡法的森林不连续分布流域森林水源涵养量计算公式。以东南沿海的晋江流域为例,构建了2006年土地利用条件下的日时间步长SWAT模型,统计分析了2002—2010年降水条件下森林水源涵养量的时空变化规律。结果表明：① 构建的晋江流域SWAT模型精度较高,面积阈值为零生成的水文响应单元比较准确地反映流域森林斑块分布,提出的森林水源涵养量计算公式适用于森林空间分布不连续流域森林水源涵养量的多时间尺度分析,为流域森林水源涵养功能评价提供了一个新的方法。② 晋江流域森林水源年涵养量271.41~565.25 mm;月涵养量-29.15~154.59 mm;日尺度的极端降水期皆为正值,极端枯水期都为负值。表明年际之间不存在森林水源涵养的蓄丰补枯调节作用,但在年内的部分月份得到体现,而日尺度的森林蓄丰补枯功能充分发挥。从而揭示了不同时间尺度森林水源涵养量及其蓄丰补枯功能的差异。     

冰冻圈服务综合区划理论与方法

冰冻圈是全球气候系统的主要圈层之一,既具有不可替代的气候效应,又维系着寒旱地区社会经济和自然生态系统良好运行,而中国是中低纬度地区冰川、积雪、冻土发育程度最高的国家。长期以来,针对冰冻圈“致害性”的研究众多,而聚焦冰冻圈服务的“致利性”研究则相对滞后,在此背景下着眼于人类福祉的冰冻圈服务识别与综合区划研究成为冰冻圈科学、人地系统可持续发展等的关键科学问题之一,也是目前迫切需要开展的研究方向。首先,确定以地域分异规律理论、人地关系地域系统理论、集合论和信息编码论等跨学科理论为研究基础;尔后,构建面向综合区划研究的冰冻圈服务分类体系,先以供需均衡模型为核心进行单项服务重要性空间识别,再以服务最大化模型为指导,通过区位熵算法判定冰冻圈主导服务的空间分布;最后,以三维魔方展开法为核心制定冰冻圈服务综合区划方案,将研究区划分多重空间层级、彼此独立完整、相互联系密切的冰冻圈服务单元。综上,形成综合自然供给和人文需求因素且适应地区特色的冰冻圈服务空间识别与综合区划技术体系和方法流程,为冰冻圈服务供给与社会经济发展需要架起一座桥梁,是满足国家重大战略需求和合理利用冰冻圈服务的必由之路。     

长江三角洲人口分布演变、偏移增长及影响因素

在长江三角洲区域一体化上升为国家战略背景下,论文运用核密度、重心、集中指数和偏移—分享等方法,研究2000—2018年长江三角洲人口时空演变规律,并采用定量方法探讨人口偏移增长影响因素。结果表明：① 部分城市主导下的人口集散趋势转变,并未显著改变区域人口不均衡格局,且集中度呈现稳步增长态势。② 基于偏移—分享法的研究发现,人口增长格局转变主要表现为部分欠发达地区人口增速加快,如三省一市上安徽省转变为正偏移增长、城市尺度上核心发达城市为主的正偏移增长向部分欠发达城市为主的正偏移增长转变、县域尺度上正偏移市辖区由核心区向边缘区的转移,但人口向少数大城市、市辖区集聚的态势显著,而多样化的人口偏移增长态势表征了未来城市发展策略的差异化需求。③ 经济因素、社会发展和财政水平等是长江三角洲人口偏移增长的重要驱动力,而影响因素的时空演变表明,未来人口均衡化政策的制定不仅要因地制宜,更要与时俱进。     

基于树木地貌法重建崩塌历史事件——-以川东华蓥山石林为例

了解崩塌活动史与区域气候变化之间的关系对于掌握区域山地灾害形成规律,预测未来发展趋势具有非常重要的作用。利用树木地貌法可以准确掌握山地灾害发生频率,并为定量分析气候变化对山地灾害发生发展趋势提供支撑。本文以川东华蓥山石林景区一大型崩塌为研究对象,通过杉木树木年轮、降水和气温数据对该崩塌活动时间进行分析。结果表明:该崩塌可能共有四个活动年份,2015年为大规模活动年份,2008年、2012年和2016年为小规模活动年份,崩塌活动的季节主要集中在早材期间(4月—9月)。基于滚石冲击树干产生的愈伤组织和标准木年轮对比表明:树木在受到滚石冲击后,都表现为生长抑制,且树木年轮宽度要滞后滚石活动1年。参考树木与干扰树木年轮宽度和月降雨量没有相关性,但干扰树木年轮与月平均气温(4月—9月)呈负相关关系。本研究结果可以为研究区内山地灾害活动史与气候变化关系提供支撑,尤其是为研究区域降雨诱发的崩塌活动规律提供借鉴。     

蒙自喀斯特断陷盆地边坡与盆缘的露石差异性

喀斯特露石常常占据一定比例的地表面积,且具有许多已知或未知的水文—生态功能,对于喀斯特地区的植被恢复和环境改善发挥着重要的作用。本实验运用样线法和拍照法识别喀斯特断陷盆地不同位置(盆缘和盆地边坡)露石的数量特征和外部形态特征,同时比较了两种方法测量样地岩石裸露率的精准度。结果发现:盆地边坡与盆缘的露石数量和外部特征存在显著差异,盆缘露石分布密度(0.54个·m-2)>盆地边坡(0.39个·m-2);但盆地边坡露石的长宽比大于盆缘,单体占地面积为盆缘露石的两倍,接近40%的盆地边坡露石与山体等高线平行。样线法和拍照法测量样地岩石裸露率的结果存有差异,但并不显著,且这种差异呈现出随着岩石裸露率的增加而逐渐增加的趋势,拍照测量结果具有较小的变异系数。这些结果说明了研究区露石具有较强的空间异质性,对解释地表水土运移规律和植物分布提供重要参考。拍照法能准确地测量岩石裸露率,并提供露石外部形态特征的精准数据,可以作为喀斯特样地露石调查的新方法加以推广。     

免像控无人机在地形图测量中的应用

通过eBeePlus免像控无人机航空摄影测量系统应用于1∶500地形图测绘工程实例,探究其在实践中的制图精度及适用性。使用emotion3、Pix4dMapper等软件进行外业航飞、内业影像处理,对比分析RTK和PPK两种解算方式下的制图精度,两者均满足规范要求,PPK解算方式更适宜在实践中使用;结合Eps软件制作数字线划地图,对于影像中无法提取的房屋边线、植被覆盖区域地物,采取全野外调绘、实测进行补充,阐述了无人机航测与传统数字化测图相结合的作业方式。     

复杂地形景区三维导览图的设计与实现

为满足复杂地形景区对三维地图导览的需求,构建更为清晰的三维地图模型,提供良好的三维导览地图设计方案显得尤为重要。为了更好地与卫星影像进行贴合,DEM数据的采样密度要与卫星影像的分辨率一致。本文通过对比当下常用的四种空间插值方法的适用范围与运用特点,设置相关阈值及权重,直观比较了四种插值方法产生的插值结果,选择更适合复杂景区DEM插值的插值方法并对其进行精度提升,以此得到符合精度要求的DEM数据。最后利用相应地区的卫星影像进行地图投影及影像贴图,两种数据结合构建复杂景区的三维地图模型,给游客带来更为精确直观的定位信息和空间要素信息。     

顾及水陆差异的高分五号影像条带去除

高分五号搭载的可见光短波红外高光谱相机,能获取精细的地物光谱信息,具有十分广泛的应用前景。但高光谱卫星遥感数据往往无法避免条带噪声的干扰,进行条带去除是数据预处理中不可缺少的步骤。传统方法往往对地物的异质性与丰富的细节纹理考虑不足,导致条带不能被彻底地消除。为此,本文提出了一种顾及水陆差异的影像条带去除方法,采用水体与陆地区别统计的策略,解决条带噪声在异质区域的统计特征差异问题,并结合优化统计和一维变分滤波技术实现水陆区域参考统计特征的精确估计,最终基于矩匹配方法分别实现条带去除。实验结果表明:无论是真实实验还是模拟实验,本文提出的算法相较于传统条带去除算法,能更加稳健地去除数据条带噪声,还原地表真实辐射信息;在模拟实验中,本文算法处理结果的峰值信噪比(PSNR)达到46.58,且平均绝对误差(MAE)仅有11.56,均明显优于用于比较的3种传统算法,且算法执行效率也具备优势,能够更好地适用于高分五号大数据量的处理需求。