一种基于数学形态学的沟旧社会密度提取算法

沟旧社会密度是反映地表破碎程度的重要因子，在土壤侵蚀、地貌演变等研究中有重要作用，本文介绍基于数学形态学的沟旧社会密度提取算法，从TM影像中提取沟谷线信息，从而有效地解决了土壤侵蚀评价中下垫面表征因子提取问题，并以黄河流域某小流域沟旧社会密度的计算作了实例验证。     

深基坑周围地表沉降分析

提出按正态分布密度函数计算软土地区深基坑开挖中由支护结构变位引起的周围地表沉降值的公式。实例计算表明该计算方法精度较高,对地表沉降预测有较强的实用性。同时给出了保护周围环境、减少地表沉降的具体措施 。     

地表过程研究进展与趋势

地表过程复杂多样、涉及广泛。针对当前地表过程研究现状,从地球系统科学和全球变化的视角讨论了与地表过程相关的一些概念及研究内涵。在分析单要素地表过程和多要素地表过程的基础上,从研究内容的综合性、多国合作的国际性、针对区域突出问题的区域性、以过程变化为核心的动态性及研究方法的多样性等方面论述了地表过程研究的特点,总结性地给出了国内外研究的总体趋势。在上述分析基础上,进一步从国际科学发展趋势、国家需要和信息、技术等方面分析了中国地表过程研究所面临的机遇;从多学科交叉、自然与人文过程的定量与有机耦合等方面讨论了地表过程研究所面临的挑战。     

黑河流域土地覆盖分类数据的建立及其影响的模拟

基于黑河流域1:100000土地覆盖分布图, 融合了1:1000000植被分类图, 按照美国地质调查局(USGS)提出的土地覆盖分类标准, 合成了与全球土地覆盖类型分类标准相同的空间分辨率为1 km黑河流域土地覆盖类型分布(简称综合分类).将综合分类数据与USGS全球土地覆盖类型数据在黑河流域范围内进行对比, 发现土地覆盖类型分布变化区域主要集中在流域中游的绿洲区, 许多绿洲在全球数据中体现为草地, 在综合分类中为灌溉农田, 同时综合分类数据中较全球数据增加了许多城镇用地.利用两套土地覆盖类型分布数据对2003年黑河流域中上游大气要素进行了模拟, 比较了不同土地覆盖类型分布对气温等大气要素的影响, 结果显示, 土地覆盖参数中地表反照率和比辐射率的空间分布与近地层大气要素和土壤温、湿场分布的空间相关性高;比辐射率和粗糙度变化对局地大气、土壤要素影响较大, 绿洲区土地覆盖类型大多由草地变为灌溉农田, 导致了气温升高, 其中不排除城市化的影响, 无论从特征参数变化与大气要素模拟值变化场的空间相关性还是特征参数变化引起的气温变化的关系看, 气温变化与比辐射率变化关系较密切.在黑河流域中上游可以通过增大灌溉农田比辐射率来提高气温模拟的准确性, 这一结论还需要更多的观测与模拟的验证.     

复杂地表变观方法及效果分析

复杂地表条件下炮点与检波点无法正常布设,它造成了浅层缺口和深层信噪比低的问题。以官7地区为例,针对这些技术难题研究了复杂地表条件下变观技术和变观方法,从而弥补了浅层资料缺口并提高了深层覆盖次数,取得了较好的效果。     

基于Radarsat-2 SAR数据反演定西裸露地表土壤水分

利用Radarsat-2 SAR数据和定西地区野外土钻法及WET仪器观测的土壤水分数据,分析了同极化后向散射系数与不同土层深度土壤水分之间的关系,采用交叉极化(VV/VH)组合模型反演土壤水分并进行对比验证。结果表明:水平、垂直同极化后向散射系数均与10~20 cm土壤含水量相关性最好,相关系数R均为0.74;受地表粗糙度和土壤质地等影响,同极化后向散射系数与0~10 cm土壤水分相关性均较低。交叉极化组合模型的反演值与10~20 cm实测土壤水分相关性较高,R值达0.75,而与0~10 cm和20~30 cm实测值的相关性较低(R值分别为0.47和0.52),但均通过α=0.05的显著性检验;WET仪器实测0~6 cm土壤水分经校正后与反演值的相关系数为0.46(通过α=0.01的显著性检验),校正后的结果有效提高了WET仪器测量精度。交叉极化组合模型可用于裸露地表土壤水分的反演,更适用于提取10~20 cm土壤含水量信息。     

地表粗糙度非均匀性对模式湍流通量计算的影响

理论分析和数值试验结果表明,地表参量的不均匀性对网格区地表湍流通量的计算有重要影响。近中性大气层结条件下,次网格粗糙度长度的变差系数、网格平均粗糙度及参考高度的选取是影响网格湍流通量计算的主要因素,其中次网格粗糙度长度的变差系数对计算偏差起主要决定作用。实际计算表明,某些特定地区(如植被气候过渡带)粗糙度的地表非均匀性引起的计算相对误差可达40%以上,选取特定的参考高度能改善高网格湍流通量计算的效果。非中性大气层结条件下,由地表粗糙度不均匀性所致的平均风速、位温梯度以及近地层大气稳定度的次网格分布都对网格湍流通量(感热通量)计算产生影响,比较而言,相对误差大小对大气稳定度的次网格分布最为敏感。所以,在目前的数值模式中有必要进一步对湍流通量计算过程中由于地表不均匀性产生的计算偏差加以考虑。     

地表湍流通量计算方法的研究综述

地表通量的计算方法主要有：以能量平衡为基础的Bowen比能量平衡法、以相似理论为基础的空气动力学方法以及以精度比较高的观测仪器为基础的涡旋相关法。本文对这些计算方法进行了简单的讨论,并介绍了涡旋相关观测系统原始资料的处理方法及一些物理量修正方案的研究进展。对存在的问题进行了一定的讨论。     

非自然因素引起的增温趋势的时空分布特征

基于数据长程相关性,利用相对变化趋势,构建气温相对变化趋势的概率密度函数及超越概率,研究并计算了1951～2017年中国气温相对变化趋势基于一定置信水平下属于自然变率范畴的置信限,判别相对变化趋势是否由非自然因素引起（增温是否显著）,探讨不同地区非自然因素引起的温度变化的阈值、相应的转折时间段及演变趋势。结果表明:（1）中国160站温度资料中有10%的站点趋势显著性被传统线性回归方法高估了,这些站点主要位于西北、西南和东部沿海地区。（2）从全国温度趋势的空间分布来看,除新疆中西部地区呈现降温趋势之外,其他地区均为增温趋势,其中东北、内蒙及晋北地区非自然趋势大,增温显著。（3）从不同年代际增温显著区域的空间演变来看,华北、东北地区率先增温显著,之后逐渐向南向西扩展,1966~2001年时段中国大部分区域表现为非自然增温显著;1971~2006年时段,东北地区以及内蒙东北部增温显著区域开始逐渐减少,同时中国西南地区增温显著区域开始逐渐增多;1976~2011年增温显著区域最大;1981~2016年,增温显著站点主要集中在黄河、长江流域及两大流域之间和中国南方地区。综上,中国非自然因素引起的增温显著区域在时间和空间上均存在显著的年代际转折。本研究为中国气温变化的归因及其预测研究,为加强气候变化研究成果向短期气候预测的转化及联系提供新视角、新途径。     

深基坑施工时地表沉降预测的时序-投影寻踪回归模型

为了保证施工的正常进行、实现信息化施工,必须对基坑实际监测数据进行分析与预测。现有的趋势时间序列分析方法很难满足实际施工中高度非线性问题的拟合,预测误差较大。基于这点考虑,以天津某工程基坑施工地表沉降观测序列为例,在对原始数据进行分析的基础上,提出既可以考虑趋势时间序列,又具有高度非线性拟合性能的时序-投影寻踪回归模型。首先,通过比较分析几种时间序列方法的逼近误差和预测误差,寻求出一种逼近较好的时间序列预测方法。然后,将预测得到的时间序列和观测数据相结合,采用投影寻踪回归方法拟合。应用结果表明,该模型逼近性能良好,预测误差小,可为深基坑位移沉降的动态预测提供一条较好的途径,对基坑动态设计与信息化施工等方面具有重要的参考价值。