基于高分三号数据的汾河下游洪涝监测研究

以国产高分三号双极化影像为数据源,对2021年国庆期间强降雨过程造成的汾河下游洪涝灾害开展了水体遥感识别及灾情评估。在分析典型水体与洪涝期不同下垫面水体光谱特征的基础上,确定采用交叉极化数据,基于动态最大类间方差法提取洪涝淹没区(水体),并对研究区洪涝灾害范围进行识别和分析。结果显示:(1)应用动态最大类间方差阈值分割法进行水体信息的提取时,交叉极化数据能识别出包括洪涝淹没区的不同深度水体,而同极化数据只能识别较深水体。(2)最大类间方差法对水体识别的精度非洪涝期高于洪涝期,且水体识别时,需要分区动态调整阈值提取来提高识别精度。(3)本研究洪涝淹没区提取的准确率由高到低依次为:河流、农田、城市及其他。结果表明:利用高分三号数据提取洪涝灾害淹没区域,可以为应急救灾提供及时有效的灾情分布数据,为SAR影像洪涝灾害监测提供科学参考。

黄河中游典型干旱区植被覆盖时空变化研究

基于像元二分模型,利用2000—2019年MODIS NDVI数据以及气象观测数据,以吕梁市为例对黄河中游典型干旱区植被覆盖度进行估算,并采用趋势分析法、相关分析法对其植被覆盖度时空分布特征进行分析,探讨了主要气候因素(气温、降水量)与植被覆盖度的相关关系。结果表明:2000—2019年吕梁市植被覆盖度呈波动增加趋势,2017年达到最大值后在高位波动。植被高覆盖度地区主要分布在吕梁山山区,植被覆盖度增加区域面积占总面积的97.5%,植被覆盖度降低的区域仅占2.5%,植被覆盖度变异系数大的区域主要分布吕梁市西部沿黄河黄土高原丘陵区和东部平川盆地城市周边地区;吕梁市植被覆盖度与降水量、年平均气温均呈正相关关系,植被覆盖度与年平均气温呈正相关、负相关的面积占总面积的83%、17%;植被覆盖度与年平均降水量的正相关、负相关区域分别占总面积的98%、2%。吕梁市植被覆盖度与年平均气温的相关性小于其与年平均降水量的相关性,降水与植被覆盖度的影响较气温密切。

舒兰盆地构造格架的地球物理制约

舒兰盆地位于佳伊地堑中南段,伊通盆地东北部,是北东向展布的一个狭长状断陷盆地,前人仅对舒兰盆地开展过初步的地质调查,但对盆地构造特征、演化过程的研究相对薄弱。综合区域地质资料、孢粉资料等,分析对比了舒兰盆地与伊通盆地的新生代沉积地层;通过电法、地震剖面解析,认为盆地南段为半地堑式构造特征,中段为地堑式构造特征,盆地北段从西北至东南呈阶梯状加深的构造形态;结合钻井资料分析认为,盆地基底岩性南段以上二叠统杨家沟组为主,中段主要由花岗岩和白垩系组成,北段主要由白垩系组成;综合分析认为,舒兰盆地构造演化可划分为3个构造演化阶段,即初始断陷期(古新世早期)、断陷期(古新世—渐新世)和挤压反转期(渐新世—中新世)。

基于多源卫星资料的太原市城市热岛效应分析

随着太原市建成区面积不断扩大,人口数量不断增加,人为活动以及下垫面的变化会影响太原市地表温度的时空分布,城市热岛现象也随之发生变化。为了对太原市今后城市发展及生态文明建设提供科学依据,利用Aqua/MODIS、数字高程、土地利用分类、城市灯光等多源卫星资料计算太原市2003—2019年城市热岛强度和城市热岛比例指数,分析太原市城市热岛效应时空变化特征,并结合高空间分辨率的Landsat8数据分析太原市热岛区和冷岛区下垫面特征。结果表明:2003—2019年,太原市辖区各县(市、区)城市热岛效应较强的月份主要发生在7—9月,且多在8月城市热岛效应最强,辖区各县(市、区)中小店区城市热岛效应最强;近20年来,太原市辖区各县(市、区)城市热岛强度变化趋势不同,南部的小店区、晋源区和清徐县城市热岛强度整体增加趋势明显且逐渐相连成片,在今后城市发展中应重点关注,北部、东北部和西南部郊区的强冷岛区域的面积增加显著,有效缓解了所在县(市、区)的热岛强度;在城市发展建设中,注意金属、混凝土或塑胶等建筑吸热材料对局部热岛效应的加强作用,可通过大面积水体、植被等缓解局部地区热岛效应。

晋南区冬小麦种植分布卫星遥感反演及时空变化分析

晋南区作为山西省冬小麦种植主产区,其冬小麦种植结构的变化对农业决策有着至关重要的影响。基于MODIS数据,将归一化植被指数(NDVI)作为一个波段,与可见光波段、近红外波段同时作为分析波段,分析主要地物波谱特征,确定反演冬小麦面积的理想时期,优化混合像元分解法的端元选取方式为裸地—冬小麦—林地—水体模型;然后提取了2000—2014年晋南区冬小麦种植面积分布,并结合实际统计数据对结果进行校正,校正后相对误差小于15%的县占总数的92.41%;基于提取结果对2000—2014年晋南区冬小麦种植分布变化和种植概率空间变化进行了分析。结果表明,晋南区冬小麦种植分布受地形因素影响较大,主要分布在运城盆地、临汾盆地、长治盆地和晋城市中部等地势较平坦的地区,且2000—2014年冬小麦面积整体呈下降趋势,长治减少幅度最大;晋南区冬小麦种植核心地带主要分布在临汾盆地和运城盆地,临汾盆地大部地区种植概率变化较小,运城盆地种植概率增减不一,晋城市种植概率下降较多,在长治盆地下降最为明显。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的北京市GDP空间化方法

为了分析像素级社会经济活动的空间分布状况,以Landsat8和NPP-VIIRS夜间灯光影像为数据源,分别对北京市第一产业和第二、三产业GDP进行空间化操作。利用分类回归树(classification and regression tree,CART)算法,通过Landsat8影像生成北京市的土地利用图,在分析第一产业GDP与土地利用类型面积相关性的基础上,构建了第一产业GDP与耕地面积的线性回归模型。建立了5种灯光指标与第二、三产业GDP的数学关系,通过相关性和回归分析确定第二、三产业GDP与综合灯光指数呈明显的幂函数关系。根据以上2种模型分别生成对应2类产业的像素级GDP密度图,再分别对其进行线性纠正并求和后制作出北京市500 m格网尺寸的GDP密度图。误差分析发现,第一产业GDP、第二、三产业GDP和GDP总量与实际统计值的平均相对误差分别为0.86%,0.61%和1.37%。结果表明,结合土地利用数据的NPP-VIIRS夜间灯光GDP空间化方法可以精确估算北京市GDP产值,反映北京市经济空间分布特征。

机载激光雷达3维建筑物模型重建的研究进展

机载激光雷达系统已经成为3维建筑物模型快速重建的重要手段。综述了国内外利用机载激光雷达点云进行3维建筑物模型重建的研究方法、进展情况,分析讨论了模型驱动法、数据驱动法和混合法的特点及关键问题。混合法集成了模型驱动方法和数据驱动方法的优点,是该项技术今后发展的重点领域。

内蒙古伊敏地区下石炭统红水泉组砂岩物源分析及其构造意义

碎屑沉积物成份与源区构造环境、构造背景及源区岩石性质密切相关。通过对伊敏地区红水泉组砂岩样品进行砂岩碎屑颗粒成分统计、地球化学特征及碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学等物源分析方法,确定红水泉组砂岩为长石岩屑砂岩,物源区构造背景主要为大陆岛弧环境,其物源类型为切割型岛弧。红水泉组砂岩中最年轻的碎屑锆石年龄为338±3 Ma,该年龄值表明红水泉组形成的时代为早石炭世密西西比中期的韦宪阶或之后。903～1 676 Ma的分散元古界锆石年龄和～780 Ma新元古代锆石年龄峰值,可能反映南蒙古微板块基底年龄信息。～500 Ma和～380 Ma的年龄峰值指示源区可能经历了多期岩浆事件:～500 Ma的岩浆锆石物源可能来自额尔古纳与兴安地块闭合相关的后造山花岗岩,～500 Ma的变质锆石可能来自变质基底,～380 Ma的物源可能反映额尔古纳—兴安地块与松嫩地块至少在晚泥盆世开始碰撞拼贴,并导致该区存在一个晚泥盆世—早石炭世的岩浆弧。

基于NPP-VIIRS夜间灯光数据的河北省GDP空间化方法

为了研究省域尺度上像素级GDP空间化的方法,基于NPP-VIIRS夜间灯光数据,首先去除孤立极亮像元和背景噪声,将夜间灯光总强度、线性加权灯光指数和综合灯光指数分别与河北省11地市内的各区县GDP进行相关性分析,得知夜间灯光总强度与地市内各区县GDP相关性最显著,根据每个地市中最高相关系数对应的回归模型计算每个像素对应的GDP,经过线性纠正后,生成河北省GDP密度图.结果表明,全省172个区县的平均GDP相对误差为0.10%.该方法精度较高,生成的GDP密度图可以反映河北省经济发展的现状.

山西省近10a来农业气象灾害及其特征分析

通过分析山西省2006—2017年各季度农业气象灾害不同受灾程度的数据,结果显示,山西省12 a来主要农业气象灾害累积成灾面积呈现波浪式下降趋势。其中,干旱成灾面积最大,占57.5%,其次依次是低温冷害、霜冻、冰雹、连阴雨、病虫害、暴雨;从不同季节来看,霜冻、低温冷害主要发生在春季,旱灾、冰雹、病虫害、洪涝、风灾、暴雨主要发生在夏季,连阴雨主要发生在秋季。春旱、低温冷害、霜冻、连阴雨、病虫害、洪涝以及其他灾害呈逐年下降趋势,冰雹、暴雨、风灾呈逐年上升趋势;从不同地市来看,山西省2008—2017年农业气象灾害受灾面积表现为夏季>春季>秋季>冬季。春季受灾面积较大的地市主要分布在中部和南部,夏季受灾面积较大的地市主要分布在西北部,夏季受灾面积的总量较其他季节大。

地面激光扫描联合无人机影像的三维模型重建

为了研究精细三维模型的重建方法,本文采用地面三维激光扫描仪采集地物立面点云,利用无人机倾斜摄影技术生成地物顶部和立面点云,滤除无人机的地面点云后,将二者精配准形成完整的地物点云。通过融合后的点云重建三维建筑物模型和景观小品模型,再从激光点云中过滤出地面点类构建地面模型,将三种模型组合成为完整的三维场景。建模结果表明,所融合点云的相对位置精度为9cm,该建模方法可以保证融合点云数据的完整性和三维模型的准确性,为三维模型的精确重建提供了一种新思路。

基于分区决策树的乌达煤田土地覆被分类研究

精确的土地覆被分类结果是研究煤田火区生态环境变化的基础。本文基于Landsat8卫星遥感数据,依据地形特征、主体地物类型以及辐射特征,将乌达煤田分为五个子区。利用多光谱特征、高程、坡度和热辐射特性构建决策树模型,并分区实现土地覆被分类。分类结果表明,与传统决策树分类法相比,基于决策树法的分区分类方法总体分类精度提高了14.75%,Kappa系数增加了0.17,其准确性有了较大的提高。

欧洲大陆含油气盆地基础地质研究

通过系统地收集、整理欧洲含油气盆地的基础地质资料,按其构造属性的不同将欧洲大陆含油气盆地分为克拉通盆地、前陆盆地和相对稳定的张裂断陷盆地(这3种盆地代表了山间盆地等的3种类型的盆地),并对每一种类型具有代表性盆地的形成演化、沉积建造、构造发育阶段、生储盖组合、主要含油气层系和含油气系统进行了初步的研究,研究认为克拉通盆地具有较高的油气资源潜力。

基于ALMANAC的山西省冬小麦模拟

为了准确监测山西省冬小麦动态长势和预测产量,使用ALMANAC作物生长模型对山西省洪洞县高、中、低产田的冬小麦产量进行了模拟。收集了模型需要的作物属性、土壤、气象及田间管理措施等众多参数,并根据实际情况对参数进行了调整。结果表明:冬小麦模拟产量的相对误差(RE)为-7.8%~5.7%,叶面积指数的RE为-12.5%~13.6%,水地最大叶面积指数最大;与背景态相比生育期提前,叶面积指数水地变化不大,旱地低较多,温度主要是对生育期的影响,而水分则对叶面积指数产生较大影响。冬小麦的产量和叶面积指数的动态变化能够被ALMANAC模型较好地模拟;而且模型能够模拟不同水分条件下冬小麦的叶面积指数及气候变化对冬小麦影响。

基于干旱/半干旱区协同观测网络的GLASS下行短波辐射产品精度验证及影响因素评估

下行短波辐射(Downward Shortwave Radiation,DSR)是地表接收太阳辐射的重要组成部分,是地表能量平衡和地气相互作用的重要驱动因素,同时DSR的变化影响着天气过程与气候变化。遥感手段获取的DSR产品已成为陆面过程与气候变化研究的重要驱动参数,对DSR数据的验证与评估能为相关研究提供必要的数据精度与可靠性信息,同时反馈于相关数据产品的改进工作。使用干旱/半干旱区协同观测网络为研究评估数据源,对新一代DSR产品(Global Land Surface Parameters-Downward Shortwave Radiation,GLASS-DSR)进行验证评估,发现在中国北方干旱/半干旱区该数据与观测具有较好的一致性,整体相对误差小于4%,RMSE小于140W·m-2。在不同站点评估效果有一定程度差异,均一下垫面具有较好效果。研究也发现卫星观测辐射的精度受到时空尺度的影响,卫星获取DSR存在明显的观测特征尺度。

环境空气中臭氧(O_(3))污染对山西省冬小麦产量的影响

为评估臭氧(O_(3))污染对山西省冬小麦的相对产量损失、产量损失和直接经济损失,利用2017年冬小麦生长期间山西省各地市O_(3)浓度逐时监测数据,分析O_(3)浓度的时空分布情况,计算冬小麦O_(3)暴露浓度M7指数和暴露剂量AOT40指数,研究O_(3)污染对山西省冬小麦产量的影响。研究结果显示:在冬小麦的生长期(3-5月),山西省O_(3)平均浓度为37 nmol·mol^(-1),温度上升导致全省O_(3)浓度呈明显上升趋势。山西省M7指数和AOT40指数的空间分布与O_(3)的平均浓度分布情况基本一致,全省M7指数平均值为50 nmol·mol^(-1),AOT40指数平均值为18μmol·mol^(-1)。O_(3)污染对山西省冬小麦相对产量损失的影响为7.87%(M7指数法)~24.28%(AOT40指数法),相对产量损失影响最大出现在晋城市。O_(3)污染导致山西省冬小麦产量损失为236943.07 t(M7指数法)~889176.97 t(AOT40指数法),带来的直接经济损失为55918.57万元(M7指数法)~209845.77万元(AOT40指数法),其中运城市由于产量高导致产量损失和直接经济损失最大。研究表明,O_(3)污染导致山西省冬小麦产量损失较大。为提高冬小麦的产量,需重视大气环境中的O_(3)污染问题。

2000-2019年吕梁市植被NDVI时空动态及其影响因素分析

为了详细分析吕梁市植被生长变化与气候变化和人类活动的关系,基于吕梁市的2000—2019年逐年归一化植被指数(NDVI)数据和13个县(市、区)气象观测站年气温和降水观测数据,采用空间插值方法、空间相关性分析法和残差分析法,对吕梁市多年植被NDVI的时空变化特征进行分析,并探讨了气候变化和人类活动对吕梁市植被覆盖变化的影响。结果显示:2000—2019年吕梁市96.32%的区域NDVI呈现增加趋势,但各区域间存在明显空间性差异,中部吕梁山山区NDVI较高,东部平川地带和西部沿黄区域NDVI较小。总体而言,2000—2019年吕梁市的NDVI呈波动增加趋势,2018年达最大值。2000—2019年吕梁市NDVI与降水量和气温在年尺度上均呈正相关关系,且植被生长发育受降水的影响强于气温,全市38%的区域植被NDVI与气温-降水的复相关性通过0.05显著水平检验;人类活动对吕梁市95%以上地区的植被生长有积极影响,表明退耕还林还草等生态修复工程对吕梁市植被覆盖增加有积极作用,生态提升效应逐渐凸显。

佳—伊断裂带韧性变形特征

佳木斯—伊通(佳—伊)断裂带是郯—庐断裂带北段的西支,控制着佳—伊地堑内各盆地的展布。笔者在佳—伊断裂带中部舒兰水曲柳地区发现一条近NNE向的韧性剪切带。结合显微构造分析认为,该剪切带主要由初糜棱岩—糜棱岩组成,具有左行走滑的特征。对研究区内韧性剪切带中的糜棱岩进行有限应变测量(Fry法),认为该剪切带应变类型为伸展应变,岩石类型表现为L/LS型构造岩;对糜棱岩样品进行石英C轴EBSD分析,同样指示佳—伊断裂带中段具有左行走滑的构造特征,石英组构以中低温菱面为主,滑移系为{101}<110>。结合前人研究资料,推测佳—伊断裂带中段左行走滑时间为早白垩世中、晚期,形成机制与西太平洋伊泽纳崎板块由NWW转变为NNW向欧亚大陆的高速俯冲有关。

医巫闾山变质核杂岩南段韧性变形与流变特征

医巫闾山变质核杂岩南段张家堡地区出露两套花岗质岩石：太古代花岗质片麻岩,含有黑云斜长片麻岩包体,以及晚期侵位钾长花岗片麻岩与花岗岩脉。详细宏微观构造分析发现,花岗质岩石遭受了两期变形事件：晚侏罗世高温韧性剪切和早白垩世低温韧性剪切变形。早期韧性变形温度约550-600℃,高绿片岩相-低角闪岩相,此次韧性变形以单剪作用为主,岩石为L=S和LS构造岩,具有右行剪切特征。晚期韧性变形温度约400-450℃,绿片岩相,变形以纯剪切为主的一般剪切,岩石以L=S构造岩为主,具有左行剪切特征。利用动态重结晶及亚颗粒粒径估算岩石流变学参数,结果表明高温剪切带具有较低差异应力,较高应变速率,低温剪切带恰好相反。早期晚侏罗世韧性伸展变形与伊泽那崎板块和法拉隆板块NNW向俯冲共同作用于欧亚大陆东缘相关,进入早白垩世伊泽纳崎板块向欧亚大陆俯冲深部板块后撤（Roll-back）,导致华北岩石圈发生大规模减薄,医巫闾山地区发生晚期低温韧性伸展变形。

中条山西南部山区风向风速资料分析

利用2014—2018年中条山西南部山区11个国家地面观测气象站、67个常规气象观测站的风资料进行风速日、月、年变化以及风向频率分析得出,平陆东部、夏县南部、芮城与灵宝交界处为风资源密集区,是开发风资源、建立风电场的理想选择;中条山西南部山区110.43°E—110.67°E之间、111.13°E—111.60°E之间及35.17°N以南为风资源较丰富区,在该区域进行风力发电需考虑周边站点风向风速的季、年变化情况;山区冬半年风速明显大于夏半年。冬半年最多风向以ENE、E为主,夏半年最多风向以SSE、SE为主。但不同地方的最多风向除受大气环流影响外,还受当地地形、海拔高度等的影响,需要根据季节做生产上的调整。