基于深度残差网络的机载LiDAR点云分类

机载LiDAR点云的分类是利用其进行城市场景三维重建的关键步骤之一。为充分利用现有的图像领域性能较好的深度学习网络模型,提高点云分类精度,并降低训练时间和对训练样本数量的要求,本文提出一种基于深度残差网络的机载LiDAR点云分类方法。首先提取归一化高程、表面变化率、强度和归一化植被指数4种具有较高区分度的点云低层次特征;然后通过设置不同的邻域大小和视角,利用所提出的点云特征图生成策略,得到多尺度和多视角点云特征图;再将点云特征图输入到预训练的深度残差网络,提取多尺度和多视角深层次特征;最后构建并训练神经网络分类器,利用训练的模型对待分类点云进行预测,经后处理得到分类结果。利用ISPRS三维语义标记竞赛的公开标准数据集进行试验,结果表明,本文方法可有效区分建筑物、地面、车辆等8类地物,分类结果的总体精度为87.1%,可为城市场景三维重建提供可靠的信息。     

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品及其应用

FY-3D/MERSI-II全球火点监测产品主要包括全球范围内的火点位置、亚像元火点面积和火点强度等信息,可用于实时监测全球范围的森林草原火灾、秸秆焚烧等生物质燃烧状况。火点判识算法主要根据中红外通道对高温热源的敏感特性,即含有火点的中红外通道像元辐亮度和亮温较远红外通道的辐亮度和亮温偏高,同时较周边非火点的中红外像元偏高,建立合适的阈值可探测含有火点的像元。亚像元火点面积估算主要使用中红外单通道估算,根据亚像元火点面积估算结果对火点强度进行分级,不同的级别表示不同程度的火点辐射强度。基于全球火点自动判识结果,每日生成0.01°分辨率的卫星遥感日全球火点产品,每月生产0.25°×0.25°格点的全球月火点密度图。在利用FY-3D/MERSI-II火点产品开展的全球火点监测应用中,对多起全球重大野火事件进行了监测,为防灾减灾、全球气候变化研究、生态环境保护等方面提供卫星遥感信息支持。     

南黄海和东海北部陆架重矿物组合分区及来源

利用大洋-50型海底取样器,在南黄海和东海北部陆架(125°E以西)海上调查获取了海底表层沉积物样品,其中包括1998年以来"黄东海地质地球物理补充调查"和"中韩黄海沉积动力学与古环境演变"2项研究所获得的样品共380个,选取0.063～0.125mm粒级的沉积物,进行碎屑矿物分析,最后选出9个代表性的优势重矿物种的数据为变量,利用Q型聚类(分层聚类)的数学方法,进行聚类组合,在数学统计的基础上,将研究区划分出4个重矿物组合区。客观地反映出黄河物质、长江物质和原地物质的影响范围,同时也体现出物质来源和水动力以及海底风化作用对重矿物分布的影响程度和范围,因而可以得出,在一定的范围内陆架表层沉积物中的重矿物具有趋同的演化效应。     

南海中部和北部上层海水中溶存甲烷浓度及海气交换通量*

根据2010年4—5月国家基金委南海多学科综合航次在南海中部和北部的调查资料,利用抽真空气相色谱法测定海水中溶存甲烷浓度,分析了该海区上层海水中溶存甲烷的浓度、饱和度及海气交换通量。南海中部和北部表层海水中溶存甲烷浓度范围为1.15—5.6nmol·L?1,平均值为2.2nmol·L?1,饱和度范围为59.7%—298.8%,59%站位的溶存甲烷处于过饱和状态。甲烷海气交换通量范围分别为?17.7—61.3μmol·m?2·d?1(根据 LM-86方程计算)和?27.9—119.6μmol·m?2·d?1(根据 W-92方程计算)。南海是大气中甲烷的来源之一,年甲烷辐射量估算值为2.7×10?2—4.0×10?2Tg·a?1。     

台湾西南部海域风应力旋度偶极子的季节和年际变化分析

利用1995~2013年间NCEP风场资料,分析研究了台湾西南部海域风应力旋度偶极子的季节和年际变化特征,及其受ENSO事件的影响,结果表明:台湾西南部海域风应力旋度偶极子的分布存在明显季节变化,其分布期主要集中于每年10月至次年4月,夏季台湾海峡不存在风应力旋度偶极子的分布;风应力旋度偶极子的强度异常要滞后ENSO 1个月,当厄尔尼诺事件发生时,风应力旋度偶极子的分布强度较正常年份要弱,而当拉尼娜事件发生时,风应力旋度偶极子的分布强度较正常年份要强;风应力旋度偶极子的分布还存在准16.0个月和准45.3个月的显著年际变化周期,其变化同ENSO循环密切相关.     

海空重力测量及应用技术研究进展与展望(四):数值模型构建与综合应用技术

分析总结了海空重力测量数据向上和向下延拓技术的研究现状及发展方向,简要论述了海空重力测量多源数据融合处理技术的研究动态及发展前景,分析讨论了海空重力测量数据应用于地球外部重力场赋值和大地水准面精化技术的研究进展及发展思路,为海空重力测量数值建模与数据综合应用技术的未来发展提供参考。     

基于国家海洋治理和全球气候变化的我国海洋灾害防治

为建立和完善现代化的海洋灾害防治体系,提高我国海洋治理和应对全球气候变化的能力,文章以全球治理和国家治理为背景,在明确致灾因子、承灾体、灾害以及灾害风险和管理等基本概念及其内涵的基础上,分析全球气候变化背景下我国海洋灾害及其风险的特征以及海洋灾害防治的关键性和基础性科学问题,并提出我国构建海洋灾害防治体系的建议。研究结果表明:在全球气候变化的影响下,我国沿海地区的海洋灾害风险复杂多变且有所提升;提出以群-环-域为主体的体系架构,研究全球气候变化与区域海洋的响应和反馈、全球气候变化背景下海洋灾害与风险的特征和规律以及综合海洋灾害风险评估和海洋灾害防治等问题;在我国构建海洋灾害防治体系的过程中,应加强科学研究以及技术和信息支撑、促进区域和全球联动联防以及提高全社会对海洋灾害的认知和防范水平。     

气候变化中海洋和冰冻圈的变化、影响及风险

本文系统梳理了IPCC 《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)的主要结论,并对主要观点进行了解读。报告主要关注全球变暖背景下高山、极地、海洋和沿海地区现在和未来的变化及其对人类和生态系统的影响,以及实现气候适应发展路径的方案。在全球变暖背景下,冰冻圈大面积萎缩,冰川冰盖质量损失,积雪减少,北极海冰范围和厚度减小,多年冻土升温,全球海洋持续增温,1993年以来,海洋变暖和吸热速度增加了一倍以上。同时,海洋表面酸化加剧,海洋含氧量减少。全球平均海平面呈加速上升趋势,2006—2015年全球海平面上升速率为3.6 mm/yr,是1901—1990年的2.5倍,但存在区域差异。高山、极地和海洋的生态系统的物种组成、分布和服务功能均发生变化,并对人类社会产生了显著负面影响。极端海洋气候事件发生频率增多,强度加大。1982年以来,全球范围内海洋热浪的发生频率增加了一倍,且范围更广,持续时间更长。海平面持续上升加剧了洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害,并影响沿海生态系统。海洋及冰冻圈的变化及其影响在未来一定时期仍将持续,应对这些影响而面临的挑战,应加强基于生态系统的适应和可再生能源管理,强化海岸带地区的海平面上升综合应对,打造积极有效、可持续和具有韧性的气候变化应对方案。     

长江口表层沉积物中正构烷烃的高分辨分布特征及有机碳来源解析

于2014年3月对长江口及邻近海域的表层沉积物进行了高分辨率采样,分析了沉积物粒级组成、比表面积、总有机碳含量及其稳定碳同位素组成(δ13C)、正构烷烃及其相关分子指标,讨论了此区域沉积有机碳和正构烷烃的高分辨分布特征,并结合基于主成分分析?蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,对沉积有机碳的来源进行了定量解析。结果表明,长江口及其邻近海域表层沉积物中总有机碳含量为0.45%±0.16%,近岸泥质区总有机碳含量较高,外海砂质区含量较低。总正构烷烃(C₁₄?C₃₅)的绝对含量和相对于总有机碳的含量分别为(1.42±0.73) μg/g和(0.34±0.21) mg/g。泥质区以长链正构烷烃占优势,具有较强的奇碳优势;砂质区以短链正构烷烃占优势,且具有一定的偶碳优势。长江输入、老黄河口输入、闽浙沿岸小型河流输入和水动力分选等因素制约了正构烷烃的输运和分布特征。模型结果显示此区域沉积有机碳来自海源、土壤和高等植物的混合输入,其中以海源为主,其贡献为42.70%±18.18%,由陆地向外海贡献逐渐升高,其次是土壤和高等植物,其贡献分别为28.99%±15.37%和28.31%±17.12%。在水动力分选作用的影响下,两种陆源有机碳在入海之后的输运过程中存在明显的分异,土壤有机碳主要与细颗粒物结合,并沿闽浙沿岸向南输运,而高等植物来源有机碳则在长江口存在东北方向的输运。     

南海西沙永乐龙洞沉积物组成、来源及其沉积作用

南海永乐龙洞发育于永乐珊瑚礁台地,龙洞深度达300m,为世界之最。沉积物堆积在龙洞的洞壁斜坡、龙洞中部的转折平台以及洞底等部位。使用激光粒度仪、X射线粉晶衍射仪、X射线荧光光谱仪等对采自不同深度的沉积物进行了粒级、矿物物相、元素含量的研究。研究结果表明:龙洞沉积物绝大部分为钙质生物碎屑,以砂粒级碎屑为主,含砾石碎屑、粉砂碎屑,分选和磨圆差;沉积物矿物组成以文石、高镁方解石为主,含少量低镁方解石,其平均含量分别为69%、28%、3%;化学组成以Ca、Mg、Sr为主,平均含量分别为35.5%、0.9%、0.5%,含少量Si、Al、Ti、P、S等元素。该区沉积物来源包括礁坪生物碎屑和东亚季风风尘陆源物质两个方面,以礁坪来源的生物碎屑为主;龙洞沉积作用包括机械捕获作用和垂直沉降作用两种方式,而以机械捕获作用为主。