机载WIDAS数据的Landsat卫星反照率初步验证

随着精细化监测的需求,中高空间分辨率的地表反照率产品逐渐成为气候模型的主要输入。目前,中高空间分辨率反照率产品的验证主要基于地表站点的通量塔观测数据,区域机载飞行数据的验证依然相对较少。因此,本文基于区域机载数据验证Landsat反照率产品。针对内蒙古自治区根河森林试验区所获取的机载红外广角双模式成像仪(WIDAS)多角度反射率数据,应用BRDF原型反演算法估算其反照率,分析了应用机载数据验证中高空间分辨率反照率产品的潜力。2016年内蒙古根河森林试验区机载WIDAS飞行多角度观测的可用多角度范围为25°,以前的研究表明BRDF原型反照率反演算法表现出对小观测角度的反照率反演结果的鲁棒性。因此,机载WIDAS反照率在一定程度可用于星载反照率的验证。首先,基于核驱动模型和各向异性平整指数(AFX)提取了试验区4种MODIS二向性反射分布函数(BRDF)原型;然后,将其作为先验知识应用到根河森林WIDAS机载数据的反照率反演中;最后,用WIDAS反照率和单个地面通量塔观测的反照率对Landsat卫星数据的反照率进行初步验证。验证结果表明Landsat反照率与WIDAS反照率结果较为一致,但略有低估,总体均方根误差(RMSE)约为0.02,偏差为0.0057。在多角度观测范围较小时,BRDF原型的反照率反演算法可为星载地表反照率的验证提供了一种有效的验证手段。     

Evaluation of ASCE 7 equations for designing acceleration‐sensitive nonstructural components using data from instrumented buildings

This study uses instrumented buildings and models of code‐based designed buildings to validate the results of previous studies that highlighted the need to revise the ASCE 7 F_p equation for designing nonstructural components (NSCs) through utilizing oversimplified linear and nonlinear models. The evaluation of floor response spectra of a large number of instrumented buildings illustrates that, unlike the ASCE 7 approach, the in‐structure and the component amplification factors are a function of the ratio of NSC period to the supporting building modal periods, the ground motion intensity, and the NSC location. It is also shown that the recorded ground motions at the base of instrumented buildings in most cases are significantly lower than design earthquake (DE) ground motions. Because ASCE 7 is meant to provide demands at a DE level, for a more reliable evaluation of the F_p equation, 2 representative archetype buildings are designed based on the ASCE 7‐16 seismic provisions and exposed to various ground motion intensity levels (including those consistent with the ones experienced by instrumented buildings and the DE). Simulation results of the archetype buildings, consistent with previous numerical studies, illustrate the tendency of the ASCE 7 in‐structure amplification factor, [1 + 2(z/h)] , to significantly overestimate demands at all floor levels and the ASCE 7 limit of to in many cases underestimate the calculated NSC amplification factors. Furthermore, the product of these 2 amplification factors (that represents the normalized peak NSC acceleration) in some cases exceeds the ASCE 7 equation by a factor up to 1.50.     

资源管理的系统基模模式及其讨论

资源的利用涉及到社会、经济和自然的复杂系统，此系统具有补偿性的反馈结构和非线性行为的特点。如果没有认识到这些特征，资源管理的决策会引起更为严重的后果。运用系统基模的分析手段，可以更好地总结自然资源管理中出现的问题和其结构特征，有效地提高管理人员和研究人员认识、分析、预见和管理资源的能力，提高政策的长期有效性。文章通过分析公共的悲剧、增长的极限、缺少及时的有效投资、不可避免的波动、转嫁问题和扩大的冲突6种资源管理系统基模的行为和结构的定势，介绍了系统基模在自然资源管理中的运用。     

一般原型─模型论对生态全息现象动因的探讨

文章就新理论一般原型－模型论对生态全息现象动因的探讨结果作了表述，重点论述导致生态全息现象的模型行为，并据此表明一般原型－模型论在解释生态系统的全息性及相关性方面，能够提供新的方式、方法和途径。     

造山带汇聚板块边缘沉积盆地的鉴别与恢复

大洋俯冲和大陆碰撞是板块汇聚过程中的有机连续过程,也是造山带形成的两种基本造山作用方式。不同的造山作用过程形成不同类型的沉积盆地和填充序列,沉积盆地性质的改变和沉积物源区变化是造山作用方式和时限的最直接体现。沉积盆地是造山带重要大地构造相单元之一,完整记录了板块边缘动力学过程和构造演化以及造山作用方式和时限。沉积盆地构造原型鉴别与恢复是造山带结构-属性解剖的重要内容之一。视沉积盆地与相邻大地构造相的演化为统一整体,以填充物和沉积物源区作为链接沉积盆地和造山带的纽带,系统地精细解剖填充物组成和沉积相以及沉积物源区时空变化系列,准确鉴别并恢复造山带沉积盆地构造原型,是获取大陆碰撞方式和时限的沉积-地层判别标志的有效方法之一。     

机载WIDAS地表观测的BRDF原型反演算法验证

地表反照率表征地面对太阳辐射的反射能力,在地表能量平衡中起着重要的作用。2008年黑河的WATER实验中,针对机载红外广角双模式成像仪(WIDAS)观测角度小的特点,发展了一种基于MODIS二向性反射分布函数(BRDF)原型估算WIDAS反照率的算法。然而,在2012年黑河HiWATER实验中,WIDAS的观测角度范围由早期30°观测天顶角升级为最大观测天顶角52°,这一改造对数据预处理(辐射定标、大气校正和多角度配准)产生影响,使WIDAS数据出现明显的噪声,为WIDAS地表反照率的反演带来新挑战。针对新问题,采用新的地表观测数据,进一步验证了BRDF原型算法反演机载WIDAS反照率的能力。为了获取准实时BRDF先验知识,基于核驱动模型和各向异性平整指数(AFX)首先准实时提取了实验区5种MODIS的BRDF原型;然后,将其作为先验知识应用到黑河WIDAS机载数据的反照率反演中;最后,利用实验区的反照率实测数据进行算法验证。本研究比较了3个算法处理该问题的能力:(1)基于BRDF原型作为先验知识的算法;(2)完全基于核驱动的全反演算法;(3)基于朗伯假设的方法,通过算法对比分析,可更好地分析验证算法(1)的性能。结果表明:(1)BRDF原型算法反演精度最高且稳定,尤其是当观测数据位于垂直主平面时,全反演算法由于缺少大角度观测数据的约束,更容易出现异常值;BRDF原型算法的最大绝对误差为0.034,相对于全反演算法和朗伯假设方法精度分别提高了约18%和71%;(2)针对2012年黑河机载WIDAS观测噪声较大的新问题,BRDF原型反演算法表现出了良好的抗噪声性能。通过对WIDAS反照率反演和验证进一步表明,在多角度观测数据信息量不足以进行全反演,且观测受噪声影响较大时,BRDF原型作为先验知识,提供了一种有效解决该问题的手段,对提高反照率反演的精度、增强反演的稳定性有重要作用。     

利用BRDF原型和单方向反射率数据估算地表反照率

地表反照率是影响地表能量收支平衡的决定性参数之一,精确反演地表反照率需要考虑地表各向异性反射特征。本文尝试以双向反射分布函数BRDF原型为地表各向异性反射的先验知识,通过单方向反射率反演地表反照率。首先根据地面实测及MODIS多角度反射率数据对反演方法进行分析和精度评价,然后借助MODIS BRDF产品统计出研究区的主导BRDF原型,并联合环境一号卫星(HJ-1)单方向反射率数据反演30 m地表反照率,最终将结果与地表实测数据进行比较。结果表明:BRDF原型对BRDF的变化进行了约束,且能够适用于几十米尺度的遥感数据反照率的反演;不同级别的各向异性反射特征的分布是不均一的,借助于主导BRDF原型能够使大部分样本的地表反照率满足精度要求;利用研究区MODIS BRDF产品统计得到的主导BRDF原型为先验知识,通过HJ-1数据反演得到的地表反照率与地表实测反照率有较高的一致性,而朗伯假定条件下的反照率高于实测结果。本文算法简单高效,可为产生全国范围的中高分辨卫星反照率产品提供有价值的算法参考。     

基于BRDF原型反演地表反照率

先验知识在遥感反演中起到重要的作用,本文首先根据各向异性平整指数AFX和地表多角度观测数据集建立了BRDF二向性反射分布函数原型库,然后介绍了以BRDF原型作为先验知识的提取多角度数据地表反照率的原型反演算法,为验证算法的精度,将原型反演及全反演算法拟合验证数据子集得到的反照率与MODIS全反演算法拟合完整数据集得到的结果作比较。结果对比表明,观测天顶角在40°以内时,非垂直主平面的观测数据能够代表部分地表的各向异性反射特征,此时原型反演算法的最大平均绝对误差为0.036,相对精度比全反演算法高约5%—10%;当数据位于垂直主平面时,观测信息量严重不足,此时原型反演算法结果相对较稳定,而全反演算法的最大绝对误差高达0.18。 综上所述,原型反演算法能够在整个采样空间范围内对BRDF进行约束,对观测数据位置分布的依赖较小,抗噪声能力强,在反演观测信息不足的多角度数据时,结果精度优于全反演算法。     

“社会—生态系统”治理研究的原型分析：概念、方法和展望

“社会—生态系统”治理的关键挑战是知识的积累和转移。一方面,“社会—生态系统”的情景依赖使得很难得出有关有效治理的一般结论;另一方面,通用的制度设计又可能由于过于抽象而无法应用于具体的问题。这看似是一个“无解”的问题。但是,比较分析现实中成功或失败的治理案例,为寻找“社会—生态系统”治理之道提供了可能。在“社会—生态系统”治理研究中,原型揭示了人与自然互动中反复出现的规律(pattern),成为一种新的研究方法。论文厘清了原型的概念与特征,阐述了原型分析的意义,梳理并评述了原型分析在“社会—生态系统”治理研究领域的进展。研究发现：① 原型分析在一个中间抽象层次上探索解释某个现象的重复模式,可视为案例中的“积木”;② 应将原型分析作为一种基于整体主义的方法论(methodological holism)来理解,而不是一种特定的方法、框架或理论;③ 原型分析能促进案例研究知识的积累与转移、“兼容”多种研究方法并在“社会—生态系统”治理中实现一定程度的预测性;④ 原型分析基于“类型—子类型”的多层次分析,有助于找到复杂“社会—生态系统”中的“强”因果关系;⑤ 原型不仅是研究的结果,也是研究的起点,对原型的测试、修正、完善和可信度检验是未来研究的重要方向。