基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法

从高维度、大数据量的时空数据中有效选择变量是时空数据领域的重要问题之一，现有的时空数据变量选择的方法在变量选择的过程中未充分考虑时空相关性，时空变量选择阶段与预测阶段分开进行，且往往需要人为设定时空点个数阈值判定变量的取舍，从而无法较为准确的选择对因变量影响最大的变量子集，导致后续预测效果较差。本文针对上述不足，提出了一种基于时空组Lasso与分层贝叶斯时空模型的变量选择方法，称为分层贝叶斯时空组Lasso变量选择模型（Hierarchical Bayesian Spatio-temporal Group Lasso Variable Selection Method,HBST-GLVS)，该方法首先利用时空组Lasso进行变量选择，通过引入最大时间滞后和最大空间邻域充分考虑时空相关性，并根据时空数据连续性，将同一时空变量的时空点进行整体惩罚，避免人为设定时空点个数引起局部片面性。然后，利用分层贝叶斯时空模型对变量选择的效果进行验证，将变量选择过程与模型验证过程置于同一框架下进行参数的调整，从而得到最优的变量子集。实验结果表明，与现有方法相比，本文方法在北京空气质量数据集、波特兰交通流...     

川藏交通廊道TBM隧道岩石磨蚀性与物理力学指标的相关性

为了在川藏交通廊道TBM(tunnel boring machine)隧道的施工过程中通过岩石的常规物理力学指标快速预测岩石磨蚀性等级,及时调整掘进参数,达到充分挖掘设备潜力的目的,通过岩石磨蚀性试验和物理力学试验,利用数理统计和数学分析方法,建立了岩石磨蚀性与物理力学性指标之间的数学模型,归纳总结了两者之间的关系后发现：研究对象的干密度、吸水率及SiO2含量等物理指标与磨蚀性指数值的相关性均为低度相关;单轴饱和抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量、泊松比、纵波波速、粘聚力及内摩擦角等力学指标与磨蚀性指数值的相关性为中度-高度相关;单轴饱和抗压强度、单轴抗拉强度、弹性模量、纵波波速、粘聚力及内摩擦角越大,磨蚀性等级越高;泊松比越大,其磨蚀性等级越低.     

气象产品的广义联合偏差修正方法及其应用

卫星气象产品、气候模式预测数据通常与地面观测数据存在偏差,为保证数据的可靠性和合理性,需要对其进行偏差校正,但偏差校正过程往往受具体区域气象特征、方法本身假定等因素的影响,导致修正效果不佳。为此,本文提出一种广义联合偏差修正方法,相较于现有研究最常用的单变量QM修正方法以及固定多变量修正顺序的JBC修正方法,该方法充分考虑到流域尺度降水和气温双变量的时空相关性,并结合其对径流的主导作用对变量修正顺序进行动态调整,实现了QM法和JBC法的优势互补。在澜沧江-湄公河流域的应用表明：考虑降水、气温相关性可显著改善降水和温度极值的修正效果,尤其是5、6月份,修正后气象与实测数据的纳什系数提升了0.5以上;考虑气象要素的修正次序显著降低了修正后的降水和温度频率分布及均值偏差;利用修正后的气象数据驱动分布式水文模型时,部分月份的径流模拟精度提升了54.3%。     

基于InVEST模型的张承地区水源涵养功能时空变化特征

水源涵养作为重要的生态系统服务功能之一,对张家口和承德地区的生态系统及用水安全有着重要的意义。为了改进以往研究中对地形及土壤渗透性等考虑不足、对数据空间异质性分析不充分等问题,文章基于生态系统服务和权衡的综合评估模型(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs,InVEST),使用多种高精度的遥感、再分析数据等产品,对2001—2020年张承地区的水源涵养功能进行定量化评价及驱动因素分析。研究发现,2001—2020年张承地区水源涵养功能空间分布上呈现坝下高坝上低的特点,各年水源涵养功能的空间分布存在差异性的同时也具有一定的相似性。时间变化上,20年间水源涵养深度以-0.08 mm/a的平均速率呈下降波动趋势。结合Sen+Mann-Kendall分析发现区内水源涵养功能变化趋势以“基本不变”、“轻微增长”、“轻微降低”三者为主,总占比近98%。区内降水量对水源涵养功能具有很强的显著正相关关系,气温对水源涵养功能在部分地区具有显著负相关关系,植被与水源涵养功能的关系相对复杂。张承地区2020年林地的水源涵养功能最强,水...     

基于表面能量平衡模型的张承地区蒸散发研究

张家口承德地区是京津冀城市群生态安全的重要屏障,针对该地区长时间序列实际蒸散的时空变化研究较少,以张家口承德地区为研究区,基于表面能量平衡模型（SEBS）结合MODIS和GLDAS数据反演了研究区2001年1月—2020年12月逐月的蒸散量,将反演结果与MOD16A2数据在趋势上进行了对比,并用2021年7月的野外实测数据在像元尺度上对其进行验证,利用Sen+MannKendall显著性检验方法对其时空趋势变化进行了分析,用相关性分析研究了其影响因素。结果表明：模型蒸散量反演结果与MOD16A2数据在月尺度上相关性良好,与野外实测数据的相对误差小于15%,具有较高的可靠性;研究区的年蒸散量在20 a间呈现波动上升趋势,最大值为2013年的545 mm,最小值为2002年的348 mm,且承德地区的蒸散量明显高于张家口地区;20 a间研究区75.41%的区域蒸散量基本稳定不变,5.13%的区域蒸散量增加,1.11%的区域蒸散量显著降低,18.35%的区域蒸散量轻微降低;气温、植被对蒸散量的影响具有显著的正相关性,不同土地用地类型下蒸散量由高到低的顺序为：林地>水体>草地>...     

江淮梅雨异常与东亚地区地表感热通量的关系

利用1951—2013年江淮地区30个代表站点逐日降水观测资料和NCEP/NCAR全球地表感热通量和环流场逐月再分析资料,探讨江淮梅雨异常与梅雨期及其前后东亚地区地表感热通量的相关关系及其物理机制。结果表明:梅雨前期,青藏高原、内蒙古高原和印度半岛的地表感热通量与江淮梅雨量存在正相关,当春季青藏高原、内蒙古高原、印度半岛地表感热通量异常偏高时,江淮梅雨偏多;梅雨期,梅雨量与地表感热通量显著负相关区在东海海面,同时青藏高原和河套平原地表感热通量在丰梅年显著偏大,说明海陆热力差异对江淮梅雨有共同调制作用;梅雨后期,河套平原、华北地区地表感热通量在丰梅年显著偏大,表明地表热力特征随大气环流的调整而发生演变。     

基于预测的双线偏振天气雷达数据无损压缩算法

随着双线偏振天气雷达技术的发展,雷达提供的探测参量越来越多,数据精度不断提高。探测性能提升使得天气雷达数据量急剧增长,数据存储和传输是雷达网络化应用中需要解决的重要问题。数据压缩算法用于减小传输和存储的数据量,但通用的数据压缩算法并未充分考虑双线偏振天气雷达数据的特点。文中提出适用于双线偏振天气雷达数据压缩算法（DPRC）,使用径向预测减小天气雷达数据相关性,实现了天气雷达基数据的高效无损压缩。使用CSU-CHILL雷达数据和双线偏振改造后的CINRAD SA雷达对DPRC的算法性能进行评估,试验结果表明,DPRC较通用的压缩算法压缩率更高,适用于高分辨率双线偏振雷达数据无损压缩。      

辽宁城市PM2.5时空变化聚类及其气象影响特征

利用2015年11月至2016年10月辽宁14市环境空气质量监测数据和地面气象站点监测数据,对辽宁省细颗粒物污染时空特征以及气象因子对其影响规律进行了系统的分析,并据此进行聚类分区。结果表明:辽宁城市PM_(2. 5)浓度变化的季节性差异明显,呈冬季高、春季次、夏秋低的总体特征;辽宁全境PM_(2. 5)浓度的空间分布差异较大,中部平原地区为最高、两翼丘陵较低、东部沿海最低;根据PM_(2. 5)浓度与气象因子的散点图及Spearman相关系数,辽宁城市可分为4种类型,即辽东半岛型(I类,包括丹东、大连、盘锦、营口)、辽西山地型(Ⅱ类,包括葫芦岛、锦州、朝阳、阜新)、辽东山地型(Ⅲ类,包括本溪、抚顺)、辽中平原型(IV类,包括铁岭、沈阳、辽阳、鞍山),4类城市的PM_(2. 5)浓度依次递增,且冬季最为明显; PM_(2. 5)浓度与气温、水汽压、相对湿度仅在冬季均呈正相关,但I、Ⅱ类城市在春季呈正相关,IV类城市在春、夏两季也呈正相关;与风速在冬季均呈负相关;与气压的相关性不明显。     

大叶藻(Zostera marina)的热值和元素含量(碳、氮、磷)及其相关性

选取辽宁獐子岛近岸海域大叶藻样品,对其须根、根状茎和不同生长阶段叶片的灰分含量、热值和元素含量(碳、氮、磷)及其相关性进行研究,结果表明:在不同生长阶段,叶片长度随着生长顺序先增大后减小;灰分含量随着叶片生长逐渐升高,且极显著小于根状茎和须根(P0.01);不同部位干质量热值差异极显著(P0.01),以初生叶最高,为(14.89±0.040)k J/g,后逐渐减小,在须根中最小,为(8.15±0.079)k J/g;不同生长阶段叶片的去灰分热值差异不大,但极显著大于须根和根状茎(P0.01);碳、氮、磷含量均呈同一趋势:初生叶幼叶成熟叶1成熟叶2衰老叶根状茎须根;N/P比值为27.08,说明大叶藻存在P限制;N/P比值在根状茎中最大,须根中最小,这说明大叶藻存在能量的转移和存贮;大叶藻不同部位灰分含量与干质量热值、去灰分热值、碳含量、氮含量、磷含量之间呈极显著的负相关(P0.01),干质量热值与碳含量、氮含量、磷含量之间呈极显著的正相关(P0.01);大叶藻不同部位的热值与碳、氮、磷元素含量之间均呈显著的线性关系(P0.05)。     

红土镍矿化学成分的相关性探析

红土镍矿进口量大、成分复杂、差异性大。为全面了解红土镍矿中各化学成分的相关性,以日照港为主,连云港、天津港为辅,从2013年1月—12月,按进港量多少,每月抽取11~25个样本,共228个。通过元素分析,检出主要元素19个,逐对分析相关性。发现地质作用造成的多元素共生关系,也有外部环境风化淋滤后的弱相关、不相关,甚至有风化淋滤过程中形成的强相关。