城市不透水面与地表温度定量关系的遥感分析

作为城市下垫面的最主要组成部分,城市不透水面是引发城市热岛效应的主要因素,但目前不透水面与地表温度之间的定量关系仍不明确,不同研究的结论也不尽相同。选取了上海、广州、北京、长沙、兰州、福州等6个代表我国不同区域的城市作为研究区来进一步研究城市不透水面与城市热环境的定量关系。采用Landsat ETM+影像和线性光谱混合分析法提取出各个研究区的不透水面,利用热红外波段反演出各研究区的地表温度,采用多种回归模型和大样本量对二者之间的相关关系进行定量分析;在此基础上讨论了不透水面对城市热环境的影响机制。结果表明：不透水面与地表温度呈明显的正相关关系,并且以指数函数为最佳拟合模型,回归方程的相关系数均为0.750以上,最高可达0.954 1;高不透水面盖度地区的升温幅度更大,比低不透水面盖度地区高出0.600~1.700 ℃,其原因主要是高不透水面盖度地区的植被覆盖率低,蒸腾蒸发作用小。     

基于马氏瓶原理的自动补水无溢流孔蒸发器研究

E-601B型水面蒸发器的测量精度易受人工操作和气象条件影响,基于传统的E-601B型水面蒸发器研发了一种自动补水无溢流孔蒸发器。该蒸发器基于马氏瓶原理,去除蒸发桶上的溢流孔,增设了马氏瓶、读数装置和平衡瓶,实现了蒸发器的自动补水和提高雨期观测精度。采用2015年同步观测资料分析,结果表明,两种蒸发器蒸发量相关系数R2达到0.9998,使用自动补水无溢流孔蒸发器可使蒸发测量更加便捷,并且提高测量精度。     

武汉市汤逊湖水-气界面CO2通量昼间变化观测及其影响因素分析

为探究亚洲最大城中湖武汉市汤逊湖水体溶存CO2浓度(pCO2)及水-气界面CO2通量(FCO2)日变化规律, 于冬季(1周)和夏季(3个昼间)对汤逊湖的两个样点(TXH1和TXH2)进行表层水样分析, 并用水质参数仪和风速仪现场测定环境气象因子(pH、DO、DO%、EC、水温、气温、风速), 在实验室测定碱度。用CO2SYS模型计算(水温、pH和碱度)水体pCO2, 薄边层模型计算湖泊水-气界面FCO2, 研究结果表明pCO2和FCO2在日尺度及季节尺度上有着显著性差异, 且两个取样点间有显著性差异。汤逊湖存在CO2"源/汇"功能转换, 整体上呈现"源"的特征。TXH1表层水pCO2均值为585.5±758.2 μatm, FCO2均值为3.52±20.58 mmol/(m2·d); TXH2表层水pCO2均值为799.3±579.4 μatm, FCO2均值为6.53±14.81 mmol/(m2·d)。冬季TXH2表层水pCO2均值(1032.1±183.5 μatm)高于TXH1(均值为348.2±119.8 μatm); 夏季TXH2表层水pCO2(均值为391.9±783.1 μatm)低于TXH1(均值为1000.7±1143.8 μatm); 冬季TXH2的FCO2平均值(13.94±3.91 mmol/(m2·d))高于TXH1的平均值(-1.36±2.80 mmol/(m2·d), 夏季TXH2的FCO2平均值(-6.43±17.77 mmol/(m2·d))低于TXH1的平均值(12.06±32.49 mmol/(m2·d))。pCO2和FCO2受环境因子EC、DO、水温、气温的影响, 并通过逐步回归分析得到DO和水温是影响FCO2的主要环境因子。通过pCO2和FCO2各时间点均值和总均值比较, 发现11:30~12:00时取样能较好地代表冬季8:00~15:30时之间的水-气界面碳释放, 8:00~9:00时取样能较好地代表夏季7:00~18:30时之间的水-气界面碳释放。     

背斜-水动力复合油(气)藏油(气)水界面产状

基于Hubbert的油(气)等势面坡度与水头关系的公式和达西定律, 推出了油(气)等势面坡度与水流的渗滤速度的关系式.根据此关系式, 讨论了各种情形水流速度与油气等势面坡度的关系.以此为基础, 认为未被油气充满转折端的背斜-水动力油气藏平面的油水界面由于水流速度大小和方向变化通常应该为曲面; 对被油气充满转折端的背斜-水动力油气藏倾斜的油水界面在不同方向剖面上倾斜不同: 圆柱状背斜横剖面油水界线水平、斜向剖面界线倾向相反, 倾伏背斜的横剖面可能同向倾斜但通常不在同一条倾斜的直线上.      

基于GIS/RS的流域水文过程分布式模拟——Ⅰ模型的原理与结构

面向流域水资源管理,提出了一个基于GIS/RS的流域分布式水文模型,模型主要包括单元水文模型与河网汇流模型两大部分。单元水文模型涉及到冠层截留、融雪、蒸散发、坡面流、非饱和土壤水运动和地下水出流等水文物理过程。产流计算考虑到地形坡度的影响采用基于地形指数的计算方法。汇流演算基于河网结构采用分段马斯京根方法。模型的大部分参数与输入信息可以利用GIS和RS技术获取,能够对气候变化和人类活动对下垫面的改变,做出快速的模拟与响应。     

秋季黄河pCO2控制因素及水-气界面通量

根据2006年11月1~10日,秋季黄河平水期二氧化碳分压(pCO₂)的现场实测数据及相关同步观测资料,对黄河表层水pCO₂的分布及其影响因素进行了研究。结果表明:水体pCO₂在80~166Pa,平均值110Pa,在世界主要河流中属中等偏下水平;空间分布存在较大的不均匀性,中游高于上游和下游。浮游植物的光合作用对pCO₂有一定的影响但强度较弱,即使在叶绿素最高值3.58μg/L的包头站pCO₂仍达到91Pa。黄河水体有机物含量较低且继承了陆源有机物难降解的特性,干流和库区EpCO₂/AOU的比值为0.14和0.20,远低于生物好氧呼吸作用控制水体pCO₂的理论下限0.62,因此,生物好氧呼吸作用对水体pCO₂的贡献不大。悬浮物(TSS)含量为3.77~1308mg/L,溶解无机碳(DIC)含量为3.03~4.14mmol/L,普遍高于世界其它河流且最大值均出现在潼关站;同时水体pCO₂与TSS、PIC、DIC含量具有极好的正相关性。因此黄河流域强烈的机械侵蚀和化学风化作用形成的碳酸盐体系是控制水体pCO₂的主要因素。利用Wanninkhof提出的淡水水-气交换系数的通量模式估算,黄河水域水-气界面CO₂交换速率约为0.229μmol/m2·s,秋季可向大气释放CO₂14.5亿moL,相当于8250km2草原或是112km2森林一年的固碳量。黄河CO₂释放通量与渥太华河相近,但要远小于亚马逊河。     

基于GA-LS-SVM算法的城市不透水面估算方法

城市不透水面遥感提取方法一直是城市遥感的重要研究领域。以南京市为例,采用Landsat TM（ETM+）数据,结合IKONOS影像,阐述了多源特征的提取与选择方法及其对不透水面估算精度的影响,并采用遗传算法优化最小二乘支持向量机参数,构建GA-LS-SVM模型。应用该模型估算南京市不透水面,与神经网络模型和像元分解线性模型进行比较。结果表明：采用多源特征提取城市不透水面,可以明显提高估算精度;GA-LS-SVM模型2000年与2006年估算误差RMSE分别为0.106和0.158,SE均为-0.001,明显优于其他2种模型。     

基于偏振特性的下孔法剪切波到时判别问题探讨

基于偏振特征的剪切波到时判别在下孔法波速测试中被广泛应用,然而实际测试中时有发现压缩波初动出现反相的现象,因此针对压缩波不偏振而剪切波偏振的理论基础进行论证很有必要。通过三维有限元分析模型模拟了地表敲击下孔法波速测试,并基于时域逐步积分动力有限元方法求解了地表正反向水平敲击下不同深度观测点振动响应。结果表明:地表水平正反向激励下,各深度观测点中与激励方向平行的水平分量中压缩波也出现反相。为进一步探讨这与实际工程的认知相悖的现象,数值模拟了荷载倾斜、探头旋转、探头倾斜等实际测试可能出现的情形。结果显示:荷载倾斜与探头倾斜的综合影响会导致正反向敲击激励下压缩波的初动相位不反相。进一步,提出了一种剪切波旅时计算新方法以减少每次敲击之间敲击角度、探头偏转和倾斜变化带来的影响,数值计算得到基于新方法求解的剪切波速接近模型介质剪切波速值,其优于利用峰-峰法和互相关法确定旅时而得到的波速结果。     

基于长时间序列遥感数据的鄱阳湖水面面积监测分析

国产高分辨率卫星的快速发展可有效弥补遥感湖泊监测中影像分辨率不足的问题,更加及时、准确地实现湖泊动态监测。利用1996～2012年155景Landsat影像和2013～2016年34景GF影像为数据源,结合湖口站水位监测数据,分别选用改进的归一化差异水体指数MNDWI和归一化差异水体指数NDWI方法提取卫星遥感影像的水体信息,同时采用统计分析的方法建立了4个时间段的鄱阳湖水体面积-水位关系模型。结果表明:在空间上,鄱阳湖水体面积整体呈现缓慢缩小的趋势;在时间上,除秋季鄱阳湖面积有明显下降趋势外,其他季节整体趋势变化不大;经验证,鄱阳湖四季水体面积-水位呈现二次函数关系。     

基于非线性规划原理绘制钻孔柱状图方法研究

针对现有钻孔柱状图绘制中描述文字空间分布存在的问题,采用弹性理论-非线性原理对柱状图描述文字位置进行规划,合理分配各岩层描述单元空间,形成柱状图的初步分布;计算出各个地层的工程地质描述文字在柱状图图纸中最优位置的高度坐标xi;利用Auto CAD软件图形绘制环境,实现全程自动绘制钻孔柱状图的新方法。该方法高效且专业性强,图件规范、整齐、文字分布合理、格式美观,无需对图件进行后期的手动处理,免去了人工处理过程,节约了大量的人力成本。     

不同污染水体的多角度偏振光谱研究

以长春市3个农业灌区水库的水体为实验样本,应用二向反射光度计实测了不同水体在2π空间的多角度偏振反射光谱数据,从探测方位角、光线入射角、探测天顶角、偏振角、波段等方面对所测水体的偏振反射数据进行了初步分析与研究。结果表明:偏振特性是水体的一个固有特征,不仅对污染水体物理性质的测试做出了新尝试,而且为未来污染水体的偏振光遥感研究提供了科学依据。     

基于神经网络的沉陷区水深遥感研究

为获取煤矿积水沉陷区遥感影像数据与沉陷区水深的定量关系,建立了BP神经网络水深反演模型,并对淮南潘一矿积水沉陷区水深进行了反演。首先对Landsat卫星影像数据(TM影像)进行几何校正、大气校正和沉陷区范围提取等,然后输出像元反射率值,并与水深实测控制点坐标匹配,使水深值与反射率值对应。实验结果表明:以水深值2 m为阈值,水深值小于2 m的区域,模型反演水深值与实测水深值的平均绝对误差为0.166 3 m,平均相对误差为13.29%;水深值为2~6 m的区域,模型反演水深值与实测水深值平均绝对误差为0.578 6 m,平均相对误差为15.20%。     

遥感定量监测地表干旱特征的方法研究和应用试验

介绍了地表面能量平衡系统的基本原理,在此基础上提出了应用气象卫星遥感资料和气象观测资料定量监测地表大范围干旱特征的实用计算方案。通过对计算成果的检验分析,评价了该方法的应用效果。     

基于多源卫星观测的中国土壤湿度时空特征分析

为了揭示中国表层土壤湿度的时空分布特征及主要影响因子,通过SMAP、SMOS、AMSR2、FY3B和FY3C 5个卫星平台的遥感信息,采用集合平均法合成了2015-2016年中国25 km、逐日表层土壤湿度信息,通过比较5套产品之间的差异来分析卫星产品的不确定性,分析了中国土壤湿度的空间和季节分布特征以及同降雨量和蒸散发量的关联。结果表明:中国表层土壤湿度呈较明显带状分布,与干湿气候带的分布基本一致,总体由西北向东南和东北增加;土壤湿度在大部分地区呈现明显季节变化,主要表现为夏高冬低,不同地区的季节变化特征有所不同;中国60%以上地区,土壤湿度受同步和前期降雨量的强控制影响;中国87.5%的地区土壤湿度和蒸散发呈显著正相关和强依存关系。     

多角度高光谱CHRIS/Proba植被模式数据大气校正

遥感数据大气校正是进行定量遥感的前提,大气校正的好坏直接影响到后期的定量分析、信息提取和遥感应用.选择长白山地区2008年8月30日的多角度高光谱CHRIS/Proba数据为研究对象,根据多角度高光谱CHRIS数据植被模式的特点,利用滤波进行条带噪声去除;根据MODTRAN模型原理进行多角度高光谱CHRIS/Proba...     

煤层地下开采地表沉陷预测的边值方法

采空区上覆岩、土体对地表沉陷的耦合行为可归结为弹性理论的边值问题,由不同性状松散表土层确定的应力边界和岩、土体之间形成的位移边界构成了相应边值问题的定解条件。在已有研究成果的基础上,提出了地表下沉预测研究的边值提法,以探讨地下开采引起的地表沉陷规律。给出了采空区上覆表土层内任一点的位移和地表下沉的计算公式,确定了地表沉陷的范围,并以神东矿区大柳塔1203工作面开采引发的地表沉陷为例给出了工程实例。研究结果表明,采空区上覆岩体对地表及表土层内任一点下沉的影响取决于上部岩层破断后的结构形态;采空区上覆土体对地表下沉量的作用与土体性质及表土层厚度有关,土体对表土层下沉的影响由下而上增大,呈非线性变化,至地表达最大值;地表沉陷区域随表土层厚度的增加而增大,其影响范围远大于采空区。     

基于高分辨率遥感影像的典型区水蚀荒漠化时空演变特征

借助"3S"技术,以水蚀荒漠化的形成机理为切入点,利用美国侦察卫星和SPOT6卫星获取的高分辨率遥感影像对吉林松原地区近50年来的水蚀荒漠化在不同驱动因子扰动下的时空变化规律进行分析。结果表明:研究区在1969—2015年水蚀荒漠化土地面积呈增长趋势,增加面积为11.09km~2。降水量、坡度及岩性是影响该区水蚀荒漠化土地面积变化的主要驱动因子。     

基于数据库技术的模型静校正法在TKM地区处理的应用

针对TKM工区初至认识困难,初至拾取工作量极大的难题,提出一种合理有效的,基于表层数据库的模型法静校正技术。该方法充分利用了工区内小折射,微测井布设密度足够且合理的条件,结合表层数据库及点、线、面一体化的表层交互分析解释方式,建立了全区合理的表层模型,计算生成最终静校正量。这项技术大幅度地提高了工作效率,且取得了满意的静校正效果。     

基于地质统计学原理的会泽铅锌矿遥感线性构造解析

地质统计学在自然科学领域发展迅速,凡是要研究空间数据的结构性和随机性, 亦或是要模拟对象的离散性、波动性等数学性质均可运用地质统计学——其理论方法在地质环境评价、石油储量计算、矿山建模及矿床地球化学等领域的研究中都取得了一系列成果。而遥感解译的复杂地质构造信息虽也符合作为地质统计学研究对象的条件, 但却鲜见其理论方法应用于遥感构造研究,从而更深入地分析地质事件及过程。本文则以会泽铅锌矿为例,在通过印度IRS-P6卫星数据解译的线性构造基础上,运用了多种地质统计学方法,综合前人研究和区域地质背景,将已知的NE、NW、EW和SN 4组方位构造再划分为“成矿有利”和“非成矿有利”2组构造;在通过方差分析检验了分类的合理性后,通过主成分分析和克里格插值法作出了成矿有利度图,并比对已知的的矿山厂和麒麟厂矿床,最终从构造角度为找矿工作提供了一定的参考依据。     

基于遥感的黄河三角洲农作物需水时空分析

以黄河三角洲为研究区域,系统地提出了用多种分辨率遥感影像进行区域蒸散反演,结合气象数据,进行不同时空条件下农作物需水的分析.通过反演地表反照率、地表温度、地表比辐射系数等参数,进一步计算出地表净辐射通量、土壤热通量、显热通量,根据地表能量平衡方程进行了蒸散的遥感反演;利用5个时相的NOAAAVHRR数据和一个时相的TM数据反演了1999年7～9月的蒸散,并利用TM影像反演的蒸散结果,提高了NOAA气象卫星蒸散反演结果的空间分辨率,大大增加了遥感蒸散反演的实用性.利用6个时相的遥感数据反演的蒸散结果及计算的日潜在蒸散数据对1999年7～9月黄河三角洲各灌区农作物的需水总量进行了时空分析.