基于毫米波雷达的非视距目标探测和定位方法研究

隐蔽非直视目标探测和定位技术在城市巷战、安防、防暴等领域具有广泛的应用。本文针对L形非视距区域内单目标的探测与定位问题进行研究。首先,对雷达布设位置及可探测区域进行了分析;其次,针对共同可探测区域,设计了多路径联合检测器;最后,基于设计的多径雷达应用系统,利用所提检测定位方法进行实验验证。与现有研究相比,本文的创新点在于:在L形非视距场景下,对宽波束毫米波雷达布设位置及可探测区域进行分析并给出合理建议;其次利用所提多路径联合检测器将不同反射面的多条路径联合使用,提高了检测性能。本文通过实验验证了系统的可靠性及雷达位置对可探测区域的影响,通过仿真与实验探究了所提检测器的性能改善。

秦岭北麓沣河流域矿区生境质量的时空演变及驱动因素分析

秦岭是中国的“中央水塔”,研究秦岭北麓矿山生境质量的时空演变特征对区域生态保护和可持续发展意义重大。为了评估小流域背景下人类活动对矿山生态环境的影响,该研究针对沣河流域内的重点工程祥峪铁矿区,基于遥感影像提取其1985、2002、2010年和2022年土地利用变化,结合InVEST(integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs)模型和地理探测器定量分析该矿区生境质量变化与驱动因素。结果表明:祥峪铁矿区的土地利用变化主要由旱地逐步转变为林地和工业用地,疏林地转入面积达到18245505.71 m^(2),退耕还林还草工程取得显著成效;祥峪铁矿区生境质量指数由0.50下降为0.49,标准差由0.06增加为0.09,说明生境质量有所下降,空间差异不断扩大,区域整体平均生境退化度降低,但工业用地迅速扩张对周边林地产生持续影响;生境质量变化是自然因素和人文因素共同作用的结果,其中,土地利用变化是造成生态环境脆弱的主要原因,对生境质量变化的解释力达到0.82。该研究可为分析其他类似矿区生态环境演变,推动景观格局的优化和生态文明建设提供科学参考。

行星际超低噪声三维能量粒子谱仪设计

太阳系能量粒子的起源和加速一直是空间物理学的重要前沿课题之一.在行星际空间中观测到的太阳系能量粒子主要分为两类:一类是持续存在的“太阳风能量粒子”,另一类是间歇性的“太阳能量粒子事件”.受限于以往行星际粒子探测器的灵敏度还不足够高,人类迄今仍未洞悉这些能量粒子起源和加速的物理过程与本质.本文设计了技术指标均为国际领先水平的行星际超低噪声三维能量粒子谱仪,采用双端望远镜结构(一端利用薄膜阻挡质子技术实现高灵敏电子探测,另一端利用磁场偏转电子技术实现高灵敏质子探测),结合多层、多像素半导体探测器阵列和覆盖近4π立体角的大视场设计,实现对行星际空间中20~1000 keV电子和25~12000 keV质子的三维分布进行高时间分辨率、高角度分辨率和高能量分辨率探测,用以揭示太阳系能量粒子起源和加速的机理,满足我国行星际探测和即将开展的深空探测的迫切需求.

基于景观指数的关中地区耕地细碎化程度的时空变迁及其驱动因素

[目的]优化陕西耕地细碎化治理,协调粮食需求增长与环境约束之间的矛盾,维护地区粮食安全和促进农业现代化发展。[方法]以关中地区为研究区,以土地利用数据和其他自然经济数据为基础,运用洛伦兹曲线、变异系数法、景观指数、空间自相关等方法构建耕地细碎化评价模型以探索关中地区耕地细碎化(Cultivated Land Fragmentation,简称CLF)的时空变迁,并利用地理探测器对区内CLF进行了驱动力分析。[结果](1)关中地区耕地资源空间分布相对均衡,耕地专业化程度保持较高水平。(2)关中地区的CLF程度变化时空差异显著,CLF程度整体呈现下降态势,但部分地区CLF程度呈增减并存趋势,整体呈现东低西高的态势。(3)关中地区CLF时空分化受多种因素影响,社会经济因素的综合影响明显强于自然因素,其中海拔高度、人口密度、人均耕地面积和地区总产值GDP为主要影响因素;因子间的交互作用效应强于单因子,以双因子增强和非线性增强为主。[结论]关中地区耕地细碎化问题在20年间得到了一定程度的改善,但呈现出较大的地区差异,应进一步在社会经济因素方面对耕地细碎化现象加强综合治理,以推动关中地区农业机械化、现代化发展。

基于Geodetector的滇中岩溶区石漠化空间分布特征及影响因子分析

为探究滇中岩溶区石漠化在不同影响因子上的空间分布特征以及对影响因子定量归因,基于Landsat、DEM等遥感数据和社会经济数据,结合RS-GIS技术和地理探测器模型(Geodetector)获取石漠化信息和各影响因子的贡献率。结果表明:(1)滇中岩溶区石漠化总面积为3015.04 km^(2),占研究区总土地面积的5%,占岩溶面积的13.36%。(2)在不同岩性中,石漠化主要分布在碳酸盐岩与碎屑岩中,占总石漠化面积的62%;在不同土地利用方式中,石漠化主要分布在草地,占总石漠化面积的48.62%;在不同坡度下,石漠化主要分布在8°-15°范围内,占总石漠化面积的32.01%;从人口密度和第一生产总值看,石漠化主要分布在100-200人/km^(2)和>40×10^(8)元范围内,占总石漠化面积的比例分别为54.77%和44.33%。(3)地理探测器揭示了滇中岩溶区石漠化驱动因子的权重大小为:土地利用(q=0.42)>坡度(q=0.29)>岩性(q=0.17)>第一生产总值(q=0.14)>人口密度(q=0.14);交互探测器揭示了2个因子共同作用时,对石漠化形成的贡献率最大的是土地利用和坡度(q=0.58),其次是土地利用和岩性(q=0.50)。研究区石漠化在不同影响因子上的分布具有显著差异,人为和自然因素中最显著的影响因子分别是土地利用类型和坡度。

智能激光3D投影空间目标辐射照度校准技术

由于激光3D投影系统的光路复杂,且受空间目标的形状和大小的影响,导致在特定空间内难以取得理想的投影效果,使得投影目标与实际投影点之间存在较大的偏差,因此,提出一种辐射照度校准方法。分别利用矩形、圆形两种不同形状的辐射面和敏感面搭建辐射照度测量仪,得到4种不同辐射照度测量结果;利用斯忒藩-玻尔兹曼全辐射定律,对测量结果校准,进而完成对智能激光3D投影空间目标辐射照度的校准。实验结果表明,所提方法辐射照度校准结果与实际结果基本一致,且辐射照度校准误差保持在6 W·m^(2)以内。

基于InVEST模型的黄河流域砒砂岩区土壤保持功能演化及驱动机制

研究区域土壤保持功能变化及环境驱动因子作用机制对区域生态环境建设具有重要的理论意义,可为水土保持决策提供参考。借助InVEST模型对近20 a间黄河流域砒砂岩区生态系统的土壤保持功能变化进行分析,利用地理探测器中的因子探测器和交互探测器分析该区土壤保持功能的主导因子和两两交互作用对土壤保持的影响。结果表明:1)砒砂岩区土壤侵蚀在2000-2020年呈现改善趋势,且主要以微度侵蚀为主,研究期间平均侵蚀模数为922.44 t·km^(-2)·a^(-1);2)土壤保持功能空间分布上与侵蚀状况基本一致,呈“西北低,东南高”的分布趋势,研究区土壤保持变化情况主要以未变化为主,土壤保持功能下降区和增强区分别占总面积的2.47%、3.62%;3)植被覆盖度对砒砂岩区土壤保持功能起着绝对主导作用,且“强强”双因子交互作用更有助于提高土壤保持功能,植被覆盖度∩降水的解释力最强,为45.61%。

蜂窝尺度下济南市主城区多等级公园绿地可达性时空演变和影响因素分析

以济南市主城区为研究区域,以边长300 m的六边形聚合居住区为研究单元,采用多级半径的高斯两步移动搜索法,分析2010年和2021年不同级别公园绿地步行可达性和综合可达性的时空特征,并利用地理探测器探寻公园绿地可达性空间分异的影响因素。结果表明:(1)2010–2021年济南市主城区三个等级公园绿地的可达性均值都得到了提升,且可达性均值和提升幅度Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级,Ⅰ级公园绿地可达性空间格局在原来“核心—组团”的基础上增加了“带状”布局,Ⅱ级和Ⅲ级公园绿地可达性分别表现为“组团状”和“散点状”布局;(2)济南市主城区公园绿地综合可达性平均值提高,济南市主城区步行15 min以内能到达公园绿地的居民比重由2010年的42.94%提高到了59.53%,综合可达性空间格局及其演变呈现出与Ⅰ级公园绿地相似的特征,并在主城区东部出现与城市建设方向相一致的“组团扩散”现象;(3)公园绿地可达性的空间格局受“供给—连接—需求—社会经济”4个因素的综合影响,不同等级公园绿地可达性的影响因素趋同,但各因素的影响强度存在明显分异,影响强度的差异随着公园绿地等级的下降而增大。

基于地理探测器和污染物实测的城市功能区PM2.5影响机制探究

为了探析不同用地的大气污染情况,文章选取了沈阳市和大连市的5种用地类型地块作为研究区,基于移动监测法对地面大气颗粒物浓度进行水平分布的实地监测,采用地理探测器模型探究PM2.5浓度与城市环境因子之间的影响机制。结果表明,在不同功能的区域中,土地利用性质不同,影响大气污染物空间分异的主要因素根据实际情况也有所不同。居住、工业、文教、旅游、商业区内影响大气污染物浓度的最主要因子分别是街道走向、天空开阔度、近水距离、贴线率和交通量,最主要因子与其他因子的交互增强作用也相对明显。

黄河中游多沙粗沙区土壤水蚀时空变化及动态驱动力分析

[目的]揭示黄河中游多沙粗沙区2000-2020年土壤水蚀时空演变特征,分析其动态驱动力。[方法]基于RUSLE模型,计算多沙粗沙区逐年土壤水蚀模数,分析2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土壤水蚀强度变化特征,利用Sen+MK趋势分析法结合Hurst指数探究土壤水蚀模数时空变化特征,使用参数最优地理探测器中的因子探测与交互探测量化年平均降水、海拔、坡度、植被覆盖度、土地利用/覆盖类型、土壤类型6个因子对土壤水蚀空间分布的解释力。[结果](1)2000-2020年5期多沙粗沙区中度、强烈、极强烈、剧烈侵蚀面积分别下降48.09%,77.93%,83.01%,36.13%;微度和轻度侵蚀面积分别上升46.22%,0.33%。现阶段多沙粗沙区以微度和轻度侵蚀为主,二者面积占比分别为62.49%,42.07%。(2)多沙粗沙区土壤水蚀模数总体年际变化呈波动显著下降趋势,由2000年的2214.89 t/(km^(2)·a)降至2020年的1169.44 t/(km^(2)·a)。2000-2020年多沙粗沙区土壤水蚀模数空间变化趋势主要表现为下降状态,面积占比为76.13%,未来仍将以下降状态为主,面积占比为62.50%。(3)6个因子间的交互作用解释力均大于单因子,且主要表现为非线性增强和双因子增强;多沙粗沙区土壤水蚀2000-2005年由降水和土地利用/覆盖主导,2010-2020年由植被覆盖度和土地利用/覆盖主导。[结论]2000-2020年多沙粗沙区土壤水蚀状况不断好转;未来共有62.50%的区域土壤水蚀模数为持续下降与未来下降状态,但仍有20.44%的区域存在上升的潜在风险;退耕还林还草工程改变土地利用/覆盖格局,使得多沙粗沙区土壤水蚀驱动力呈动态变化;在今后多沙粗沙区土壤水蚀防治,优化土地利用/覆盖格局时需要充分考虑坡度因子。

基于InVEST模型的祁连山地区土壤保持功能时空演变及驱动因素分析

[目的]探讨祁连山地区土壤保持服务时空变化特征及空间异质性影响因素,为该区生态保护与可持续发展提供科学参考。[方法]基于2005—2020年4期土地利用数据,结合地形、土壤和气象数据,运用InVEST模型及地理探测器方法,模拟土壤保持服务、探究土壤保持量时空变化特征及其价值,对其空间异质性进行归因分析。[结果]①祁连山地区2005—2020年土壤保持量变化区间为5.02×10^(9)~7.89×10^(9)t,呈下降趋势;土壤保持量在空间分布上表现为东南高西北低,高值区均集中在研究区青海湖东侧和祁连山脉区域。②不同土地利用类型中,草地土壤保持总量最大,林地土壤保持强度最大;土壤保持强度随海拔增加呈先增后减的单峰曲线,随坡度增加呈线性增大。③研究区年均土壤保持服务价值为3.912×10^(13)元,以保持土壤肥力的价值E 1为主。④地理探测结果显示:坡度和土壤类型对土壤保持空间异质性的解释力最高,整体上以植被覆盖度和土壤类型交互作用解释力最高。[结论]坡度和土壤类型共同作用于植被覆盖度。植被覆盖度为影响土壤保持服务空间异质性的主导因子,应将部分耕地转为草地或林地,加大生态保护力度,提高植被覆盖度,减少水土流失,增加土壤保持能力,从而改善生态环境。

基于SRP模型的地质灾害易发区生态脆弱性评价

以甘肃省舟曲县为研究对象,以2010,2015和2020年遥感影像数据、地形数据、气象数据、地质灾害数据以及社会经济数据等为基础,结合SRP模型构建评价体系,采用层次分析法、空间自相关、地理探测器等方法,对舟曲县生态环境脆弱性进行定量评价与分析.结果表明:从县域尺度来看,2010—2020年舟曲县生态处于中等脆弱水平,在空间上呈现“北低南高,东低西高”的特征,时间上呈现“极度、重度脆弱区面积明显减少,中度脆弱区面积显著增加”趋势,整体向好趋势明显;从乡镇尺度来看,生态脆弱性状况均呈好转趋势,各乡镇生态脆弱性等级变化以极度、重度脆弱区减少,中度脆弱区增加为主;生态脆弱性空间集聚效应减弱,高高集聚类型乡镇由4个减少至3个,低聚集类型乡镇由1个增加至2个;生态脆弱性分布与变化主要受土壤、气象、地形地貌、人类活动以及地质灾害等因素综合影响,其中年降水量、地质灾害易发点密度和距离道路距离3个因子解释力最强,地形起伏度、坡度和距离河流距离3个因子解释力最弱.

中国民族地区高质量发展空间演变及其影响机理

实现民族地区高质量发展对推动区域协调发展、全面建成社会主义现代化国家具有重要意义。以民族8省区为研究区域,构建民族地区高质量发展评价指标体系,利用熵权TOPSIS法、地理探测器等方法对2000—2020年民族地区高质量发展的空间演变格局及影响机理进行研究。结果表明:(1)2000—2020年民族地区高质量发展水平总体保持上升态势。从空间分异来看,区际间呈“西北高、华南-西南-青藏低”分布、省际间呈“北高南低”分布、省内呈“极化与均衡并存”分布。(2)2000—2020年民族地区高质量增长率呈现出由“西北-西南高、青藏-华南低”向“西南-青藏高、华南-西北低”演变的分布格局。(3)2000—2020年民族地区高质量发展空间演变类型由以“低水平-低增长型、低水平-中增长型和中水平-低增长型”为主向以“低水平-中增长型、低水平-高增长型和中水平-中增长”为主演变。(4)民族地区高质量发展水平受投资强度的影响最大,其次是收入水平和政府调控。

粤港澳大湾区金融服务业POI空间格局及其形成机制研究——基于地理探测器的方法

作为高级生产性服务业,金融服务业往往趋向高等级城市CBD集聚分布,是强化中心城市经济职能与推动城市经济高质量发展的战略性产业。基于粤港澳大湾区金融服务业机构POI数据及各城市统计年鉴,运用区位熵、核密度、标准差椭圆和空间自相关等分析方法,多角度研究大湾区金融服务业集聚空间格局,并借助地理探测器模型探索其形成机制,结果发现:粤港澳大湾区金融服务业历年集聚态势趋于平稳,城市间集聚水平存在明显差异;金融服务业呈现高度集聚于城市CBD的微观空间结构以及由广州、深圳、香港地区三地向外扩散的多中心、多层级的宏观布局特征,且四类细分行业空间集聚特征显著;金融服务业集聚空间格局的形成受多种因素的影响,科技创新能力、信息流动水平以及人力资源数量是影响粤港澳大湾区金融服务业空间聚集的主要因素。

Effects of Land Use Change on Ecosystem Services in Arid Area Ecological Migration

Ecological migration is the process of increasing the population density in the immigration area and transferring the ecological pressure from emigration area to immigration area. This process may result in significant changes in land use and land cover in the area of immigration and have an important effect on ecosystem services. Therefore, scientifically revealing the effects and differentiation mechanisms of ecological migration on ecosystem services is becoming an important issue related to the implementation of the national ecological migration strategy in China. This study employed the Hongsibu District as a typical example of ecological migration. Hongsibu District is located in the central Ningxia steppe and desert steppe areas. Remote sensing data covering five periods from the period before ecological migration in 1995 and after migration in 2000, 2005, 2010, and 2015 was used to measure the value of ecosystem services(ESV). A geographical detector model and the value of ecosystem services model were used to diagnose the dynamic mechanism of the effects of land use change on ecosystem services. The results showed that: 1) The development of large-scale ecological resettlement has caused the area of cultivated land and urbanized land area to increase significantly in the area of immigration, while the grass area decreased significantly. 2) The overall value of the Hongsibu ecosystem services increased in a form of a ‘V'. Among them, during the period of 1995–2005, the overall ESV decreased and had an annual rate of change of-0.67%. During the period of development 2005–2015, the ESV increased steadily, with an annual rate of change of 0.79%. 3) The proportion and total ESV in soil formation and protection, waste treatment, and biodiversity conservation of the Hongsibu District decreased from 57.61% in 1995 to 56.17% in 2015, indicating that the region's ecological regulation function slightly decreased. 4) The ESV in the Hongsibu District, showed a low distribution pattern of ecosystem services increasing from northeast to southwest, and the capacity of three townships, Hongsibu, Taiyangshan, and Liuquan, to provide ecosystem services gradually declined over time. The ecological service function of Xinzhuangji Township and Dahe Township gradually improved. 5) The sensitivity index of the ESV of each land use type was less than 1, indicating that the environment lacks flexibility in providing a strong ESV index in Hongsibu, which shows that the research results are reliable and believable. 6) During the study period, the decisive force of the change of land use on ecosystem services in Hongsibu District was: grassland(0.9934), climate regulation(0.9413), soil formation and protection(0.9321) and waste treatment(0.9241).

基于叶面积指数的乌鲁木齐市绿色空间格局分析

叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)作为植被结构和生长状况的重要指标和生态参数,能够较好地反映植被的生长状况与分布情况,本文基于LAI反映城市绿色空间的分布状况,以乌鲁木齐市作为研究区,使用2016~2022年的Sentinel-2系列遥感数据反演了乌鲁木齐市夏季LAI时间序列数据。引入景观指数分析乌鲁木齐市2016~2022年不同等级绿色空间的组分与结构变化特征;使用结合Sen斜率估计的M-K趋势检验分析了乌鲁木齐市夏季LAI的变化趋势;并通过地理探测器分析了不同驱动因子对LAI的驱动作用。结果表明:(1)建成区内部多为低密度植被区域覆盖,高密度植被覆盖区域集中于城市边缘;(2)乌鲁木齐市的绿色空间面积主要呈减少趋势。(3)影响乌鲁木齐市绿色空间的驱动因子主要为土地利用类型和降水量;(4)交互探测表明驱动因子交互作用影响力强于单个驱动因子。

煤炭资源型地区碳排放时空演变及影响因素——以山西省为例

煤炭资源型地区是碳减排的重点关键区域,其节能降碳对于全国实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。本文借助融合校正后的DMSP/OLS与NPP-VIIRS夜间灯光数据,构建能源消费碳排放与夜间灯光数据模型,对典型煤炭资源型省份山西省碳排放量进行测算,并采用探索性时空分析、地理探测器等方法对山西省县域碳排放的时空格局演变及影响因素进行分析。结果表明:①2000—2020年,山西省碳排放量呈现不断增长的趋势,2010年以后增速大幅度放缓,呈现收敛态势;②山西省碳排放呈现显著的正向全局自相关,形成了以太原与晋中为中心的高高集聚,低低集聚则主要分布于忻州西部和大同东部;③经济发展水平、人口规模、固定资产投资、城镇化率对碳排放量的增长具有促进作用,而产业结构优化对碳排放量的增长具有抑制作用。

Development of Low Dark Current SiGe Near-Infrared PIN Photodetectors on 300 mm Silicon Wafers

SiGe offers a low-cost alternative to conventional infrared sensor material systems such as InGaAs, InSb, and HgCdTe for developing near-infrared (NIR) photodetector devices that do not require cooling and can operate with relatively low dark current. As a result of the significant difference in thermal expansion coefficients between germanium (Ge) and silicon (Si), tensile strain incorporated into SiGe detector devices through specialized growth processes can extend their NIR wavelength range of operation. We have utilized high throughput, large-area complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology to fabricate Ge based p-i-n (PIN) detector devices on 300 mm Si wafers. The two-step device fabrication process, designed to effectively reduce the density of defects and dislocations arising during deposition that form recombination centers which can result in higher dark current, involves low temperature epitaxial deposition of Ge to form a thin p+ seed layer, followed by higher temperature deposition of a thicker Ge intrinsic layer. Phosphorus was then ion-implanted to create devices with n+ regions of various doping concentrations. Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) has been utilized to determine the doping profiles and material compositions of the layers. In addition, electrical characterization of the I-V photoresponse of different devices from the same wafer with various n+ region doping concentrations has demonstrated low dark current levels (down to below 1 nA at -1 V bias) and comparatively high photocurrent at reverse biases, with optimal response for doping concentration of 5 × 1019 cm-3.

基于高分卫星的冬小麦长势监测及驱动因素分析

【目的】冬小麦作为我国第二大粮食作物,掌握其长势情况对于保障我国粮食安全具有积极意义。【方法】首先基于Sentinel-2影像,利用随机森林的方法提取研究区2018—2020年冬小麦种植的空间分布,并利用高分影像提取分析了冬小麦种植区域内2018—2020年在返青期、起身拔节期、孕穗抽穗期、开花期的长势变化情况,之后将冬小麦长势变化分为长势较好、长势持平、长势较差3个等级进行对比分析;其次利用地理探测器对典型年份(2018年)的冬小麦长势监测结果与气温、降水量、坡度、坡向、高程、土壤类型、土壤湿度、日照时间、人口密度、乡村劳动力资源、GDP这11种驱动因子进行因子探测和交互探测,定量解释了影响冬小麦长势差异的原因。【结果】对比3 a冬小麦长势情况,2020年冬小麦在返青期与起身拔节期长势较好,面积占比为90%以上,而在孕穗抽穗期长势较差,面积占比为20%以上,在开花期长势持平,面积占比约80%。对冬小麦长势解释力较高的驱动因子的排列顺序为:乡村劳动力资源数>土壤湿度>降水量>气温>日照时间,各驱动因子之间的交互作用表现为双因子增强或非线性增强。【结论】冬小麦的长势变化受到多因素共同作用,是复杂因子交互作用的一种结果。

可燃有毒气体检测报警系统的设置要点

针对氯碱化工中可燃有毒气体的生产工艺特点,结合近年来气体检测报警系统中探测器的使用、选型和安装中的经验,对气体探测器及区域警报器的选用和安装、有毒气体测量范围及报警值设定、可燃气体探测器与火灾报警系统的关联等设置要点作了详细分析和阐述,对氯碱化工企业可燃有毒气体检测报警系统设计与应用具有借鉴意义。