工矿业城市区域水质参数高光谱定量反演

工矿业城市区域易受工业活动、矿产开采影响,使其水环境遭受不同程度的破坏,以至于水体污染问题突出。当前常规水质监测主要采用“以点代面”的工作方式进行野外采样及其室内化验分析,然而环境复杂多变,空间差异大,导致调查点代表性受限,整体精度不高,效率低下,更难以实现区域性动态监测。以因矿兴市的矿业重镇湖北黄石大冶市为研究区,同步开展无人机高光谱航飞、地面光谱测量和水体样品采集测试,分别获得具有49个波段的高光谱影像数据和光谱分辨率为1nm的水体光谱曲线,其中影像数据波谱范围为505~890nm,光谱分辨率为7.78nm,空间分辨率为30cm。对获取的高光谱影像和光谱数据剔除异常值、光谱定标、辐射校正等预处理后,对比分析研究区内水体的不同光谱吸收、反射及光谱曲线形态特征信息,从而提取出高光谱影像和测量光谱的反射光谱曲线形态特征、去包络线后光谱曲线形态特征、三阶求导后光谱曲线形态特征和光谱四值编码共四大类25个光谱特征。采用皮尔森相关系数分析样品水质参数与光谱特征之间的相关性,以此筛选出存在显著相关的水质参数与光谱特征。在此基础上,采用逐步回归分析方法筛选出最大反射率及其波长位置、对称度、光谱编码Ⅲ、三阶导最大及最小值等光谱特征作为模型变量,构建出水质参数的多元线性反演模型,并对模型进行F检验和t检验。将检验后的反演模型推广运用于研究区内高光谱影像,获得尾矿库、河流、湖泊等典型区域的水质参数反演结果,从而实现“由点到面”水质参数信息的快速获取。结果显示水质参数pH、硬度(Ca^2++Mg^2+)、钾与氯离子比值(K+/Cl-)、镁与碱度比值[Mg^2+/(HCO^3-+CO^2-3)]的反演精度较高,其pH的判定系数R2最小为0.669,镁与碱度比值的判定系数R2最大为0.895,相对均方根误差均小于28%;而总溶解固体(TDS)反演精度较低,其判定系数R2仅为0.463,相对均方根误差达36.762%。提出了一种基于光谱曲线形态特征的高光谱遥感水质参数定量反演模型方法,实现了pH值、硬度、镁离子与碱度之比等水质参数的高光谱定量反演,为区域水环境动态监测提供了新方法。

区域滑坡灾害风险评估——以长江三峡库区秭归县为例

以滑坡灾害突出的三峡库区秭归县为研究区。在深入分析滑坡孕灾环境、诱发因素、滑坡编录和承灾体信息的基础上,利用Logistic回归模型和统计分析方法相结合进行了滑坡危险性评价。通过滑坡灾害致灾强度与承灾体抗灾能力分析了人口、建筑物、生命线工程和土地资源的易损性。采用成本价值核算法对各类承灾体进行了价值核算,最后通过风险模型预测了研究区内未来10年滑坡灾害的生命与经济风险。生命和经济高风险区分别占整个研究区面积的1.11%和2.71%,主要分布在集镇和学校、企事业单位等人口密集区以及交通建设用地等经济价值大的地区;中风险区分别占13.21%和20.66%,主要分布于农村居民生活居住和耕地活动区;低风险区分别占85.68%和76.63%,则分布在经过地质灾害治理和人类活动较为稀少的未利用地及林地等区域。通过实地调查分析与对比验证,发现预测结果与实际灾情较吻合。研究表明,集镇和学校、企事业单位等人口集中区和交通建设用地区是今后减灾防灾部署工作的重中之重。

基于进化支持向量机的滑坡地下水位动态预测

地下水位动态预测对滑坡稳定性评价具有关键作用。滑坡地下水位演化过程是一个受水文地质条件控制,并受降雨、库水和气温等多种影响因素综合作用而发展演化的非线性动力系统,地下水位与其影响因素之间存在非线性响应关系。以三峡库区白家包滑坡地下水位监测数据为例,在深入分析滑坡地下水位变化特征及其与影响因素响应关系的基础上,利用非线性智能遗传算法和支持向量机建立进化支持向量机耦合模型,并对地下水位进行预测,其预测结果的均方差和相关系数的平方分别为0.013和0.929,说明预测结果与实测值较吻合。选择神经网络模型进行对比,耦合模型的均方差小154%,而相关系数的平方大10%。综合表明进化支持向量机耦合模型具有较好的拟合和泛化能力,是一种行之有效的滑坡地下水位预测方法。

多源遥感数据支持下区域滑坡灾害风险评价

滑坡风险管理是防灾减灾的有效途径之一,而灾害风险评价是风险管理的基础和依据。以三峡库首区为研究区、多源遥感影像为主要数据源,利用立体像对技术及光谱分析等方法快速提取地形地貌、地表覆被、地质及水文条件等滑坡孕灾环境信息,应用随机森林模型分析区域滑坡危险性;采用面向对象方法建立典型承灾体识别规则,快速提取建筑物及交通道路等信息,综合分析滑坡危险性及承灾体信息,以实现区域滑坡灾害风险评价。结果显示:高风险区面积为41km2,约占研究区面积的9%,主要集中于人口聚集的城镇和交通建设用地等经济价值大的地区。其评价结果与野外实地调查情况基本吻合。

湖南的新记录植物(七)

报道了湖南植物分布新记录共15种,即:大旗瓣凤仙花、毛凤仙花、黄花稔、白花过路黄、单花莸、丝叶谷精草、粽叶草、中华叉柱兰、短茎隔距兰、球花石斛、莲花卷瓣兰、大叶杓兰、广东羊耳蒜、紫花羊耳蒜、齿爪齿唇兰.

三峡库区滑坡规模与发育特征研究

研究滑坡规模及发育特征对开展滑坡风险评价和解析地貌演化过程具有重要意义。以三峡库区为研究区,通过GIS技术和数理统计分析滑坡面积、体积、厚度、发育密度等特征参数及发育规律,以及采用变维分形理论研究滑坡规模与地质环境因素的分形特征。研究结果表明:土、岩质滑坡空间发育模式具有区域性和集群式特点,且不同类型滑坡在空间分布上具有集聚性和规模不均匀性。滑坡发育规模和时序变形速率均存在幂律规则,表明滑坡系统具有自组织临界性。发现滑坡规模具有变维分形特征,同时揭示出滑坡规模与地质环境因素之间的敏感性关系。研究结果对认识三峡库区滑坡发育规律及实现滑坡风险评价具有重要作用。

时间序列分析与支持向量机的滑坡位移预测

滑坡在变形演化过程中,遭受季节性外界影响因素的作用,变形位移时间曲线呈现出阶跃型特征.采用时间序列分析方法,将位移分解为趋势项和季节项.趋势项位移由坡体自身地质条件控制,利用多项式函数进行预测;季节项位移受降雨、库水位和地下水位等因素的季节性作用而变化.选取当月降雨量、累计前2个月降雨量、当月库水位高程、月库水位变化速率和当月地下水位高程作为影响因子,利用进化支持向量机耦合模型进行预测;通过时间序列加法模型得到滑坡总位移预测值.以三峡库区白家包滑坡为例,通过计算得到预测结果与实际监测值基本吻合,其中最大均方根误差为18.8,而最小相关系数为0.98.研究表明:基于时间序列分析与进化支持向量机的滑坡位移预测模型,有效反映了阶跃型滑坡位移变化规律与季节性影响因素之间的响应关系,是一种行之有效的滑坡位移预测方法.

三峡库区白家包滑坡变形特征与影响因素分析

针对三峡库区阶跃型滑坡,以白家包滑坡为例,统计分析滑坡位移、变形速率和裂缝监测数据。显示滑坡在2007年6月之前为蠕动变形初期,受降雨和库水位等外界因素的作用,6月滑坡发生剧烈变形,之后一直保持约75°方向滑动。滑坡体中前部位移速率大于后缘,其变形具有牵引式特点。滑体上裂缝与变形位移具有一致性,位移量越大的区域裂缝越发育。将位移速率与降雨、库水位和地下水进行影响机制分析,建立滑坡变形与外界动态影响因素之间的响应关系。结果表明降雨量和库水位变化是引起滑坡季节性变形的主要因素,其中降雨强度、库水位下降及下降速率是导致滑坡位移速率波动大小的关键因子。

自然资源分类现状与面向未来的统一分类研究

科学合理地划分自然资源类型是实现自然资源统一管理的基础,也是开展自然资源统一调查监测工作的前提。在分析研究国内外自然资源概念与内涵的基础上,系统梳理已有自然资源分类体系,通过研究认为,围绕自然资源的属性、分布、用途等特征进行的分类依然是国际上采用的主流分类方式,自然资源分类与资源管理联系越发紧密,服务实践管理的分类是目前各国较实用的分类形式,中国自然资源分类正在向理论与实践、学理与管理相结合的统一分类发展。面对中国当前及未来自然资源统一管理的新需求,以地球系统科学为理论指导,探索性地提出自然资源统一分类的原则与思路,初步建立了8个一级类和34个二级类的自然资源分类系统,以期为中国自然资源统一管理提供参考。

基于粗糙集的支持向量机滑坡易发性评价

区域滑坡易发性评价对灾害中长期预测预报具有重要意义。以三峡库区秭归至巴东段为研究区,利用粗糙集理论对20个初始评价因子进行属性约简,去掉冗余或干扰信息,得到13个核心评价因子,并以此作为支持向量机的输入特征集,构建支持向量机模型,实现滑坡易发性评价。在易发性分区图中高易发区占8.2%,主要分布在童庄河右岸、归州河沿岸、青干河左岸、树坪至范家坪长江右岸、牛口到东壤口长江左岸和巴东附近;不易发区占52.7%,主要分布于店子湾至巴东旧城以及远离长江水系及植被覆盖度高的区域。通过验证与分析,粗糙集-支持向量机模型在高中易发区中的预测精度为85.6%,其预测能力优于支持向量机模型;与野外调查对比,预测结果与实际情况吻合较好。研究表明,应用粗糙集和支持向量机相结合进行滑坡易发性评价具有预测能力强、计算效率高等优点。

基于粗糙集和粒子群优化支持向量机的滑坡变形预测

以三峡库区白水河滑坡为例,首先分析降雨量与库水位等影响因素与滑坡变形特征的响应关系,然后利用粗糙集理论对10个初始影响因子进行属性约减,筛选出影响滑坡变形的核因子集,最后基于该因子集建立粒子群优化支持向量回归模型,对滑坡位移速率进行预测。研究结果表明:测试样本的预测结果与实测值变化趋势基本一致,其平均绝对误差为0.234 mm/d,均方差和判定系数分别为0.163和0.520。粗糙集理论在分析滑坡变形特征、筛选关键因子方面的适用性与科学性,构建的粗糙集-粒子群优化支持向量机模型具有较高的泛化能力,是一种有效的滑坡变形预测方法。

学理与法理和管理相结合的自然资源分类刍议

科学合理的自然资源分类是自然资源统一管理的重要基础,是自然资源部落实统一行使全民所有自然资源资产所有者职责和统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责的迫切要求。文章在系统梳理国内外自然资源分类体系基础上,以地球系统科学理论为指导,基于自然资源的科学内涵,充分考虑我国有关自然资源的法律规定和政府管理职责,提出了地球圈层与自然资源分层分类关系基本框架方案,初步划分了10个自然资源一级类和相应的34个自然资源二级类,并对自然资源综合调查的内涵和服务目标、地表基质分类及调查方法等方面提出了工作建议。

基于粗糙集理论的滑坡易发性评价——以三峡库区秭归县境内为例

以滑坡灾害突出的三峡库区秭归县境内为研究区,利用粗糙集理论将20个初始评价因子进行属性约简至12个核心评价因子,并对其组成的决策表进行知识挖掘获得滑坡与评价因子之间的规则集合。利用知识规则集合对决策表进行分类,得到以斜坡单元为基础的滑坡易发性图。研究结果表明:滑坡易发区面积占研究区总面积的21.7%,主要分布在斜坡结构为顺向坡,地层岩性为软岩、软硬相间岩,以及靠近水系及公路开挖的区域。粗糙集方法的预测精度为87%,其预测能力较KNN算法和Logistic模型的优。粗糙集理论是一种行之有效的区域滑坡易发性评价方法。

国内外自然资源监测与观测网络建设现状及经验启示

自然资源是人类生存、社会发展和经济建设的物质基础,监测与观测地球系统各圈层及山水林田湖草沙冰等要素对自然资源管理决策和地球系统科学研究具有十分重要的科学和现实意义。梳理了美国、英国、德国、法国、澳大利亚等国家自然资源相关网络的建设思路及站点部署、监测与观测内容指标、技术方法、新型装备等,总结国际经验与启示,即注重地球系统科学框架下的系统监测与综合观测,提升标准化长期连续监测与观测能力,加强天-空-地立体化协同式监测与观测。分析中国自然资源相关监测网络的发展现状和存在不足,提出建设国家自然资源监测网络的初步构想,以期为中国自然资源监测体系建设提供参考与借鉴。

新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌运动学特征研究

以新疆维吾尔自治区乌恰县康苏红层崩塌为例,基于DAN-W运动学模型进行了红层崩塌碎屑流空间预测评价,同时根据无人机航拍图和野外地质现场调查,结合崩塌研究区的工程地质要素,分析该崩塌的形成特征和失稳模式。结果表明:该崩塌为拉裂式崩塌,主要受危岩体岩性组合和坡体结构面组合控制,其孕灾模式为差异风化阶段→岩体结构变形破坏阶段→悬挑危岩阶段→崩塌失稳落下阶段,具有典型的碎屑流运动特征。同时利用动力学模型软件DAN-W对该崩塌碎屑流的运动过程进行计算,得到崩塌碎屑流的运动时长约为50 s,堆积体平均厚度达到2 m,最大速度为11.5 m·s^-1,冲击最远距离达到315 m,与实际情况相符。表明DAN-W模型可以用来分析红层崩塌碎屑流的动力学灾害效应,为红层地区类似的潜在崩塌碎屑流灾害的形成特征和运动效应分析提供借鉴。

承德自然资源综合调查主要进展与全国自然资源综合调查总体思路

自然资源综合调查是以地球系统科学为指导,查清山水林田湖草沙的数量、质量、生态效应及相互关系与演替规律,支撑服务生态文明建设和自然资源管理。以承德生态文明示范区自然资源综合调查为例,研究了承德自然资源综合调查的目标定位,并从支撑国土空间规划、生态保护修复、特色地质资源保护利用、服务城市规划等方面系统总结了近年来在双评价、地表基质研究、地质文化村创建、山体保护等领域取得的主要成果。在此基础上,提出了构建多要素、多目标的“承德模式”的主要内容、自然资源综合调查基本流程等方面的主要经验做法。最后针对未来全国自然资源综合调查,在总体目标、基本原则、主要内容等方面进行了顶层谋划设计,以期为全国不同尺度的自然资源综合调查工作提供技术参考。

多源遥感数据在新疆精河县震后滑坡调查中的应用

文章将高分二号(GF-2)和高景一号(Superview-1)等高分辨率卫星影像应用于精河县滑坡应急调查中,采用二、三维一体化技术解译疑似滑坡点20处,并以GF-2号卫星数据为基础,结合1∶10万地质图勾画了研究区地层岩性分布图。由此,总结出滑坡点主要沿精河分布,坡体坡度一般介于42°~60°,并大部分发生于头苏泉组(D2ts)地层中的规律,为今后地质灾害的应急调查提供参考、示范。

国产高分卫星数据在新疆铁厂沟煤矿塌陷调查中的应用

煤矿开采引起的地面塌陷、地裂缝等地质灾害日益严重,查清矿区地质灾害规模、分布和影响范围,掌握变化趋势,对建设绿色矿山至关重要.应用资源一号02C（ZY1-02C）,高分一号（GF-1）和高分二号（GF-2）卫星高空间分辨率影像数据,基于已知塌陷区的基本特点,建立遥感影像地物解译标志体系,通过人机交互目视解译,圈定了新疆铁厂沟煤矿区地面塌陷的边界、展布方向和影响面积.研究表明,国产卫星ZY1-02C,GF-1和GF-2数据能够有效保障矿区大、中型地面塌陷遥感精准识别;国产卫星ZY1-02C和GF-1能满足1：5万比例尺制图要求,GF-2卫星遥感数据可以满足1：2.5万比例尺制图要求.作为我国自主发射的国产高分辨率卫星,数据资源丰富,为今后开展矿山地质灾害遥感监测提供重要数据保障.

河北坝上高原如意河流域风积沙厚度空间展布预测方法

不同的空间插值方法会对风积沙厚度空间分布预测精度产生重要影响。基于河北承德坝上高原东部如意河流域中游152组风积沙厚度数据,应用径向基函数人工神经网络(RBF-ANN)插值方法探究如意河流域中游风积沙厚度空间分布特征,并与地统计插值方法中的不同模型函数、确定性插值中的不同插值方法进行预测误差和计算结果对比分析。结果表明,在地统计插值方法中,经典贝叶斯克里金插值-幂半变异函数(EBK-Power)的插值效果最佳;在确定性插值方法中,径向基函数(RBF)插值效果最佳;RBF-ANN插值较EBK-Power和RBF方法在平均绝对误差(MAE)上的改进大于30%,在均方根误差(RMSE)上的改进大于20%,RBF-ANN插值更适用于如意河流域风积沙厚度空间分布预测。

永顺县老司城古树名木资源及其保护和利用

湖南省永顺县老司城遗址区域具有丰富的古树名木资源,为了申报世界文化遗产,对老司城区域的古树名木进行了调查。以野外调查成果为基础,概述了老司城区域古树名木的种类、数量、分布、年龄、树木的维度及健康状况等,分析和讨论了老司城区域古树名木的历史文化价值和生存与保护中存在的问题,结合老司城实际,对其资源保护和可持续利用提出了若干建议。