Characterization of solute transport parameters in leach ore: inverse modeling based on column experiments

Heap leaching is essentially a process in which metals are extracted from mine ores with lixiant. For a better understanding and modeling of this process, solute transport parameters are required to characterize the solute transport system of the leach heap. For porous media like leach ores, which contain substantial gravelly particles and have a broad range of particle size distributions, traditional small-scale laboratory experimental apparatus is not appropriate. In this paper, a 2.44 m long, 0.3 m inner diameter column was used for tracer test with boron as the tracer. Tracer tests were conducted for 2 bulk densities (1.92 and 1.62 g/cm³) and 2 irrigation rates (2 and 5 L/ (m²·h⁻¹)). Inverse modeling with two-region transport model using computer code CXTFIT was conducted based on the measured breakthrough curves to estimate the transport parameters. Fitting was focused on three parameters: dispersion coefficient D, partition coefficient β, and mass transfer coefficient ω. The results turned out to fall within reasonable ranges. Sensitivity analysis was conducted for the three parameters and showed that the order of sensitivity is β > ω > D. In addition, scaling of these parameters was discussed and applied to a real scale heap leach to predict the tracer breakthrough.     

Mapping ecosystem services at the regional scale: the validity of an upscaling approach

Mapping ecosystem services (ES) over large scales is important for environmental monitoring but is often prohibitively expensive and difficult. We test a hybrid, low-cost method of mapping ES indicators over large scales in Pará State, Brazil. Four ES indicators (vegetation carbon stocks, biodiversity index, soil chemical quality index and rates of water infiltration into soil) were measured in the field and then summarized spatially for regional land-cover classes derived from satellite imagery. The regionally mapped ES values correlated strongly with independent and local measures of ES. For example, regional estimates of the vegetation carbon stocks are strongly correlated with actual measures derived from field samples and validation data (significant anova test – p-value = 4.51^e?9) and differed on average by only 20 Mg/ha from the field data. Our spatially-nested approach provides reliable and accurate maps of ES at both local and regional scales. Local maps account for the specificities of an area while regional maps provide an accurate generalization of an ES’ state. Such up-scaling methods infuse large-scale ES maps with localized data and enable the estimation of uncertainty of at regional scales. Our approach is first step towards the spatial characterization of ES at large and potentially global scales.     

纹理频谱分析的高分辨率遥感影像最佳尺度选择

基于对纹理频谱的分析提出了一种高分辨率遥感影像最佳尺度的选择方法。首先,分析四种典型地物在傅里 叶变换频域的频谱响应特性。然后,采用点扩散函数对原始影像进行尺度扩展,进而根据地物纹理的径向与角向曲线 随尺度扩展的变化选择最佳尺度。最后,通过分析四种地物在6个尺度下的纹理特征可分性,说明本文方法能客观反映 出地物的尺度效应,具备最佳尺度选择的可行性。利用支持向量机对QuickBird全色影像进行面向对象的分类,实验结 果表明在最佳尺度下可取得较高精度。     

根据分形理论与五指标评价体系构建NDVI连续空间尺度转换模型

针对目前基于统计或物理模型方法的升尺度转换研究中存在的不足,以归一化差分植被指数NDVI为研究对象,基于分形理论提出一种连续空间升尺度转换模型CSSM(Continuous Spatial Scaling Model)构建方法。所构建的模型尺度适用范围更广,且具有一定的物理意义。针对已有研究尚未解决的模型构建的最合理尺度层级确定问题,结合原有的统计学四指标评价体系(r、p、rlo、rup),融入了真实性检验应用效能评价指标(Max_of_abs(Error)),建立了一个基于五指标评价体系的模型构建最合理尺度层级确定方法。以北海市沙田半岛Landsat ETM+影像为实验影像,设定r≥0.8,p0.05,rlo≥r≤rup及Max_of_abs(Error)≤0.05为评价体系的边界条件,从追求模型尺度适用范围更大的角度考虑,确定出该影像模型构建的最合理尺度层级Level=267,则该模型最高可对30 m×267即8 km分辨率遥感影像进行NDVI验证。通过动态调整此评价体系的边界条件,实现了最合理尺度层级取值的敏感性分析。这些工作使得基于分形理论的NDVI's CSSM构建研究更为系统。     

Unified macroscopic model for unsaturated water flow in soils of bimodal porosity

Abstract

Natural soils very often contain micro- and macropores, having different hydraulic properties. At the macroscopic scale, the unsaturated flow in such soils can be described with various models, depending on the hydraulic diffusivity ratio of the components and the connectivity of the most conductive component. Three macroscopic models recently derived by the homogenization method are discussed. The limit passages between the models are studied. A unified model suitable for the entire range of the hydraulic diffusivity ratio is proposed. A numerical example shows the application of the model to macroscopically one-dimensional infiltration in a porous medium containing inclusions. A parametric study for varying conductivity (diffusivity) ratio is performed.     

两种确定性初值形成方案对集合预报技巧的影响研究

为了进一步提高GRAPES-REPS的降水预报性能,将GRAPES-Meso业务模式的高分辨率同化分析初值通过动力升尺度方法(简称GRAPES-M-US方案)产生GRAPES-REPS确定性初值,在此基础上进行了连续10 d的集合预报试验,并与基于T639全球模式同化分析初值动力降尺度方案(简称T639-G-DS方案)得到的确定性初值以及相应的集合预报结果进行了对比分析及预报检验,重点关注了降水预报的检验结果。结果表明:基于GRAPES-M-US方案得到的确定性初值相对于T639-G-DS方案得到的确定性初值而言,在低层具备更多的中小尺度信息;低层连续性变量预报表现较好,850 hPa的位势高度和温度的均方根误差以及概率预报评分(CRPS)均表现出了一定的改进效果,而中层和高层要素改进不显著,10 m风速均方根误差和CRPS均有较明显的改进效果,2 m温度均方根误差和CRPS则基本相当;对降水预报而言,24 h预报时效的小雨、中雨和大雨量级的TS评分、Brier评分和相对作用特征面积(AROC)均有一定的改进,其余预报时效总体而言基本相当或略有负效果;在2017年8月7日的强降水个例中,对强降水落区和强度的预报表现出了一定的"细化"和"纠偏"效果;总体而言,GRAPES-M-US方案较T639-G-DS方案表现出了一定的优势,特别是在短期降水预报方面。     

尺度变化的土地利用类型数据的综合研究

利用不同尺度的土地利用类型数据,表达不同的内容、传递不同的信息,可揭示不同的现象与规律。宏观的大尺度数据通常是由较精细的小尺度数据经数据综合而得。在论述土地利用类型综合特点的基础上,提出由土地利用类型尺度上推引发的土地利用类型数据综合过程,并给出类型转换、同类图斑合并、小图斑取舍与处理、数据简化与拓扑关系维护的处理流程,在一定程度上解决了土地利用类型数据的尺度上推问题。重点论述构建小图斑的多边形骨架线并将其剖分、归并入相邻图斑的小图斑处理方法,提出基于Douglas-Peucker算法改进的构造平衡线的多边形简化方法,对土地利用类型图斑进行简化,使简化前后面积及拓扑保持一致。通过对实验结果的分析表明,该方法适合于土地利用类型数据的综合,并可作为其他GIS数据尺度上推的参考方法。     

空间尺度上推转换对影像信息的影响分析

针对尺度上推转换在不同空间分辨率遥感影像的应用结果中所产生的光谱扭曲和失真现象未受到普遍重视这一现象。以福建省河田盆地马尾松林样区为研究对象,采用同时相的1～16m卫星多尺度观测影像,基于最邻近法、双线性内插法、三次卷积内插法以及像元聚合法4种方法,将原始影像转换生成一系列低分辨率影像,并分别与同尺度真实卫星影像的光谱反射率、植被指数、光谱空间结构和影像产品数值进行对比分析,以定量评估升尺度转换对影像光谱信息的影响。结果表明:伴随升尺度倍数的增加,升尺度转换影像的光谱均值、NDVI以及变化趋势与真实观测尺度影像相比呈显著差异;经不同倍数尺度上推后的影像空间信息量和清晰度逐渐下降,其幅度明显低于真实影像的变化结果。建议通过构建经验统计方程对不同传感器数据进行光谱转换,以充分利用多尺度遥感观测优势并保证结果的准确性。     

定量遥感升尺度转换研究综述

尺度转换问题是定量遥感领域基础而重要的科学问题之一.重点针对升尺度转换研究现状,从现象描述、尺度效应产生原因分析、尺度转换方法归纳及尺度转换效果评价4个方面进行细致论述.认为目前的研究主要存在3个问题:①基于离散的多传感器影像进行的反演量尺度转换研究,受到不同传感器间成像参数归一化精度的影响;②反演量物理模型发展有限,基于这些模型的反演量连续空间尺度转换研究仍不成熟;③基于分形理论等数学方法的反演量连续空间尺度转换研究取得了一定的进展,但仍受限于尺度上推理论与技术的发展水平.对于定量遥感升尺度转换研究的发展趋势,做出如下展望:①随着成像参数归一化技术的进步,问题①将得到更有效的处理,这将有助于实际应用问题的解决;②连续空间尺度转换模型构建是升尺度转换研究发展的重要趋势.随着多学科知识的融入,定量遥感反演理论的发展及尺度上推理论与技术的进步,问题②与③亦将得到较好的解决,这将有益于揭示遥感反演量真正意义上的尺度转换规律.