用于多峰函数优化的小生境差分演化算法

针对监控视频图像的特点,提出了一种有效的实时视频降噪算法。首先结合多帧图像采用基于Non—localmeans的运动检测方法自适应地区分图像的运动区域和静止区域,对静止区域采用时域加权均值滤波,对运动区域采用空域ANL滤波。充分利用了视频的时域、空域信息,在去除视频序列噪声的同时很好地保护了图像的细节。实验结果表明,提出的算法在不造成运动拖影的前提下,能够显著提高视频的信噪比和图像的主观质量。     

稀疏差分网络和多监督哈希用于高效图像检索

针对基于深度哈希的图像检索中卷积神经网络（CNN）特征提取效率较低和特征相关性利用不充分的问题,提出一种融合稀疏差分网络和多监督哈希的新方法SDNMSH（sparse difference networks and multi-supervised hashing）,并将其用于高效图像检索。SDNMSH以成对的图像作为训练输入,通过精心设计的稀疏差分卷积神经网络和一个监督哈希函数来指导哈希码学习。稀疏差分卷积神经网络由稀疏差分卷积层和普通卷积层组成。稀疏差分卷积层能够快速提取丰富的特征信息,从而实现整个网络的高效特征提取。同时,为了更加充分地利用语义信息和特征的成对相关性,以促进网络提取的特征信息能够更加有效地转换为具有区分性的哈希码、进而实现SDNMSH的高效图像检索,采用一种多监督哈希（MSH）函数,并为此设计了一个目标函数。在MNIST、CIFAR-10和NUS-WIDE三个广泛使用的数据集上进行了大量的对比实验,实验结果表明,与其他先进的深度哈希方法相比,SDNMSH取得了较好的检索性能。     

鄱阳湖水龄时空特征和影响因素分析

换水能力是表征湖泊水动力和污染物输移扩散的关键指标,鄱阳湖水文情势波动显著,换水能力时空特征和影响因素复杂。本文选取水龄描述鄱阳湖换水能力,建立鄱阳湖水龄模型,研究了鄱阳湖水龄的时空特征和影响因素,分析了水龄对鄱阳湖江湖关系演变的响应规律。结果表明:(1)鄱阳湖水龄具有显著的时空异质性。夏季和秋季水龄明显大于冬季和春季,碟形湖和湖湾区域水龄明显大于主河道和滩地。(2)湖口水位和流域入流是影响鄱阳湖水龄的主要因素。湖口水位对鄱阳湖水龄的影响大于流域入流;湖口水位越高则鄱阳湖水龄越大,流域入流与之相反;鄱阳湖水龄年内显著波动的主要原因是湖口水位的年内显著变化。(3)2003年后,随着江湖关系的演变,鄱阳湖水龄有所减小,其中秋季减小最为明显。研究成果能为鄱阳湖水资源保护提供科学支撑,也可为其他大型湖泊换水能力研究提供参考。     

三峡水库运行后宜昌-城陵矶河段冲刷重心下移与时空演变

三峡大坝下游河道的冲刷发展影响着长江中下游的防洪、航运及区域经济发展。本文以宜昌至城陵矶河段约400 km长河段为研究对象,基于2002—2018年河道的来水来沙、泥沙粒径和横断面形态观测资料,计算并分析河道垂向冲淤、横向摆动、平滩面积、平滩水深和冲淤量的变化,根据河道平面形态将研究河段划分为32个子河段,对子河段平均平滩面积和平滩水深的变化速率进行分级,引入空间聚类分析方法,对冲刷强度等级最高的河段在时空尺度上分布进行聚类分析,研究河道冲刷重心的时空迁移规律。结果表明,三峡水库运用后下游河道经历了蓄水初期冲刷较强（2003—2007）、175 m正常蓄水运用后冲刷减弱（2008—2012）和上游梯级水库运用后冲刷增强（2013—2018）的三个阶段;空间上,宜昌至枝城及上荆江河段普遍冲刷,以弯曲型为主的下荆江河道以冲为主,但冲淤交替频繁,同时冲淤强度具有随时间衰减的特点;冲刷重心具有向下游迁移的趋势,在三峡水库蓄水初期冲刷重心向下迁移较快,之后减缓,上游梯级水库运用后,冲刷重心下移速率明显加快,之后再次减缓,2003—2018年冲刷重心平均下移速率约7.5 km/a。     

基于MODIS数据的浙江省植被覆盖度时空变化分析

以浙江省为研究区,基于2009—2018年MODIS_NDVI数据,采用MVC最大值合成法获取逐月NDVI值,利用改进的像元二分模型估算2009—2018年植被覆盖度,结合DEM数据及《浙江省林地保护利用规划》(2010—2020年)中的林地分区,分析浙江省植被覆盖度的时空变化情况。结果表明:①2009—2018年浙江省植被覆盖度总体处于高盖度级别,存在缓慢降低的趋势。②2009年和2018年的植被覆盖度空间格局基本一致,即浙南山地区、浙西山地丘陵区>浙中丘陵盆地区、浙东沿海丘陵海岛区>浙北平原区;植被覆盖度变化以稳定为主,占总面积的62.79%,退化区域面积大于改善区域面积,退化趋势以浙北平原区最为严重,占总面积的6.73%,改善趋势以浙南山地区最为明显,占总面积的4.87%。③各地形因子范围内的植被覆盖度变化均相对稳定;不同高程范围内,明显退化区域在高程100 m以下,明显改善区域在高程200 m以上;不同坡度范围内,退化最明显区域为坡度[0°,5°)范围,明显改善区域为坡度15°以上;不同坡向间,植被变化的差异并不明显。研究成果可为该地区的生态环境建设和水土流失防治提供理论依据。     

基于EEMD方法的区域降水事件特征分析——以京津冀地区为例

区域降水事件特征影响水循环,进而对社会经济各个方面有着深远的影响。京津冀地区是我国的政治、经济、文化中心,水旱灾害频发,亟需全面了解该地区区域降水事件特征。以京津冀地区173个气象站1989—2018年间逐日降水数据为基础,共识别出552次区域降水事件,采用集合经验模态分解(EEMD)等方法,从持续时间、覆盖范围、降水强度3个要素对京津冀地区区域降水事件特征及时空分布情况展开研究。结果表明:①区域降水事件发生频率有随持续时间、覆盖范围增大而减小的趋势,减小趋势逐渐变缓,区域降水事件的降水强度在10 mm附近频率最高,区域降水事件的3个要素均与综合性强度有着明显的正相关关系;②京津冀地区区域降水事件综合性强度年际变化呈现出10 a左右的周期,但长期趋势性不明显;③京津冀地区区域降水事件沿地形呈“西北少、中部多”的空间分布规律。研究成果可为当地水资源规划、防灾减灾等提供技术支撑。     

汉江中下游水体重金属时空分布及污染评价

为探明汉江中下游水体中重金属的污染状况,分别于2019年6月(丰水期)和2020年1月(枯水期)在汉江中下游选取20个监测断面采集水样,监测水体中Cu、Zn、Pb、Fe、Mn、As、Se和Cd 8种重金属的含量,分析汉江中下游水体中重金属污染的时空分布特征,并对水体重金属污染状况进行评价。结果表明:汉江中下游水体重金属污染以Fe、Mn为主,其他6种重金属浓度均满足地表水Ⅱ类水标准。汉江中下游水体中Fe和Mn含量沿程波动较大,二者变化规律基本一致。Fe和Mn含量最大值在支流竹皮河,其中Fe浓度超标4.63倍,Mn超标13%;此外,位于汉川市的S17断面Fe元素含量超标3.89倍。结合历史数据分析,发现近年来汉江中下游水体重金属含量总体呈上升趋势。评价结果表明,汉江中下游大部分水体水质良好,钟祥市和汉川市是汉江中下游重金属污染相对较重的两个城市,支流竹皮河的水体重金属污染问题需引起重视。     

台风对松辽流域降水影响分析

本文对1950年以来影响松辽流域台风及其降水资料进行分析,梳理了台风及其降水数量和时空分布特点,分析结果表明:影响松辽流域降水的台风年际变化较大,近10年影响松辽流域台风的数量明显增多,双台风影响情况时有发生;年均台风降水量、年台风降水量对于本地总降水量的平均贡献率、台风各流域最大过程降水量分布总体上呈东南向西北递减趋势,台风降水与台风路径关系密切.通过分析,进一步提高了对影响松辽台风的认识,为松辽流域台风防御工作提供参考.     

变化环境下韩江生态流量演变特征分析

选取位于粤东、闽西南地区的韩江流域为研究对象,基于CA-Markov模型对2050年流域土地利用空间格局进行预测,构建SWAT分布式水文模型,以未来土地利用情景和气候变化情景为变量进行水文模拟,分析不同情景下韩江生态流量的时空演变特征。结果表明,未来城镇化扩张将使梅江支流中上游成为韩江流域内生态流量对土地利用变化最为敏感的区域;土地利用和气候变化将导致韩江流域枯水期流量整体减小,枯水期流量对环境变化更加敏感;韩江流域生态流量变化特征将呈现从西南到东北由升到降的趋势,梅江支流中上游地区的生态流量将得到改善;梅江和汀江两大支流上游区域生态流量对气候变化更为敏感;韩江流域径流总量下降,但丰枯流量分化加剧,长期来看枯季生态流量保障风险可能进一步增大。     

基于多维产出ZSG-DEA模型的中国水资源污染综合分配效率测算

利用考虑多维产出的零和收益-数据包络分析(ZSG-DEA)模型测算2000—2017年中国大陆31个省级行政区(以下简称省)在水资源污染排放总量固定下的污染综合分配效率及生产、生活与生态3个维度的产出效率,并基于效率最大化原则对2017年各省污染排放额度进行调整。结果表明:31个省污染综合分配效率的平均值由2000年的0.322上升至2017年的0.364,生产维度产出效率是拉动污染综合分配效率提升的主要动力;2000—2017年31个省污染综合分配效率的平均值为0.341,生态产出过量与生活维度产出不足导致污染综合分配效率处于较低水平;污染综合分配效率、生态维度产出效率与生活维度产出效率受经济发展水平影响较小,而生产维度产出效率受经济发展水平影响较大;污染综合分配效率分布由大到小为东部、西部、中部,生产维度产出效率分布由大到小为东部、中部、西部,生态维度产出效率分布由大到小为西部、中部、东部,生活维度产出效率分布由大到小为西部、东部、中部;各省污染排放调整额度与污染综合分配效率呈正相关关系,北京、天津、上海、浙江、青海与西藏等20个效率较高的省可增加污染排放额度,河北、安徽、河南、江西与湖北等11个效率较低的省需降低污染排放额度。