基于三维水足迹模型的农业用水可持续性评估

为探究我国农业用水可持续状况,从淡水资源作为一种关键自然资本的角度出发,结合三维水足迹、降尺度行星边界和脱钩分析等方法,计算并分析了31个省级行政区1998—2020年农业水资源利用的时空变化。结果表明,我国农业用水状况整体良好,但区域间农业水资源利用可持续状况差异较大。降水量少或社会经济用水多的华北、华东和西北地区农业水资源供需矛盾较为突出,降水丰腴的西南和华南地区农业水资源可持续状况较好。在居民节水意识增强和政策约束的情况下,北京、河北、山西和上海的农业用水可持续状况呈变好态势;在降水年际差异大和农业用水占比变化的影响下,辽宁、江苏、山东、河南和甘肃的农业用水可持续状况呈突变型,存量和流量间占用关系无明显变化规律。浙江表现出最好的农业水-经济关系类型,北京则相反;2014年后北京和上海高频出现了最差的农业水-经济类型6,经济发展与资源环境间矛盾愈发严峻。研究可为农业用水及种植业规划提供参考。

三维生态足迹模型下西藏生态承载力分析与提升对策研究

本文运用三维生态足迹模型,采用西藏2015-2022年的面板数据,分析了西藏生态足迹和生态承载力。结果表明:一是西藏人均生态足迹为下降-上升-下降趋势,年均值为6.18hm2/人,其中草原的生态足迹占比最高,为89.45%。二是西藏人均生态承载力年均12.0115hm2/人,呈现先迅速下降后大幅上升,又小幅度下降后上升的趋势,草地人均生态承载力最高,林地人均生态承载力仅次于草地。三是西藏整体生态盈余,建设用地和耕地为略微超载状态,林地、草地和水域为生态盈余状态。四是西藏建设用地和耕地足迹深度年均值为3.11和1.50,草地足迹深度在0.5-0.9之间波动上涨,林地和水域的足迹深度都接近于0。最后从健全碳交易市场,提升土地集约利用水平,推进西藏产业绿色转型升级等方面提出了对策建议。

基于生态系统服务流视角的人地系统动态演化评估

陆地表层复杂的人地关系地域系统是人类活动的载体,同时承载着人类活动产生的环境影响。人地关系动态演进过程体现了人类对环境与自然资源开发和利用的深化。随着我国经济社会的迅速发展、生态系统服务的退化消失,人地系统矛盾日趋尖锐。生态系统服务流对生态系统服务的转化、输送与维持具有重要作用,是自然生态系统与社会经济系统之间的桥梁,能够在人地系统间建立时空连接。以黄河中下游的快速城市化发展地区(河南省郑州市)和生态环境保育区(河南省南阳市)为研究对象,构建生态系统服务供需综合评估框架,揭示中尺度区域人地关系动态演变规律。结果表明:近30年间,郑州市的人均三维生态足迹增长力度大于南阳市,而生态承载力水平小于南阳市。2020年郑州市人均三维生态足迹与南阳市的差值为0.195 9 hm^(2)/人,人均生态赤字是南阳市的2倍、1990年的121倍。由此可知,快速城市化发展地区的生态系统服务供给能力和可持续发展水平远低于生态环境保育区,人地系统矛盾比生态环境保育区尖锐。基于生态系统服务流视角的区域人地系统动态演化评估,可为决策者制定科学、合理的区域生态保护和高质量发展政策提供支持。

基于地震物理模拟的采集脚印分析

采集脚印是描述三维地震勘探中的一种地震噪声的新概念,采集脚印的形成机理为:①地面炮点和检波点几何图形离散化分布可造成地下水平层照明强度分布不均匀,并导致CMP面元水平叠加、偏移振幅和相位不均匀;②三维观测模板规律性的纵、横向滚动可造成地下CMP面元属性的周期性变化,从而导致CMP面元水平叠加振幅和相位也呈现周期性变化。文中借助地震物理模拟技术,在三维偏移数据体的时间切片上,观察到了各种特征的采集脚印图像,验证了采集脚印对中、深层地质目标地震成像的影响,并得出以下初步认识:①在微震扰动背景下,采集脚印的振幅水平与背景振幅属于同一数量级,因而可以观测到与理论分析相吻合的各种特征的采集脚印图像;②采集脚印噪声水平对强反射信号影响不大,但它足以影响中、弱反射信号的振幅和相位,从而影响中、深层地质目标的地震成像质量;③在地震物理模拟中,由于地质模型是已知的,所有与地质目标相关的信息都可以正确演示出来,而采集脚印是一种周期性的规则噪声,也可以进行预测、识别,因此地震物理模拟技术是研究采集脚印问题的优势技术。

自回归模型在平面曲线识别中的应用

在计算机视觉中 ,平面曲线的形状分类和识别具有重要的意义 .在立体足迹的重压面边界围线的形状分类和识别中 ,由于不能严格控制基准面方向的一致性 ,必须采取对透视变换不敏感的描述方法 .从空间旋转不变的要求出发 ,首先从平面闭合曲线得到一维极径序列 ,进而采用该序列的自回归模型来完成特征提取并用于平面曲线的形状分类 .与传统方法相比 ,这种方法提取的特征具有与采样起始点无关、受噪声影响小、计算简单、方便用于分类等优点 .定性分析和实验结果证明了这种方法提取的特征对小角度的透视失真是不敏感的 .该方法应用于立体足迹重压面边界围线的同一性认定效果明显 。

立体足迹激光定量检验系统的设计与实现

针对公安机关办案人员通过现场遗留立体足迹快速缩小嫌疑人范围、明确案件侦察方向的需求,基于LabVIEW平台,结合激光测距传感器、计算机控制和图像技术设计开发出一套立体足迹激光定量检验系统。规避传统拍照要求较高、三维扫描成本高昂、数据文件较大等问题,更快速地搜索出与待检测信号最为相似的样本数据,从而实现立体足迹特征参数的无损提取、精确计算和自适应匹配。详细介绍该系统的设计思路及图像采集、特征参数提取、检验对比分析等关键技术的具体实现方式。研究结果表明:该系统能有效应用于犯罪现场的立体足迹分析检验。

OpenGL在深度数据的三维表面重建中的应用研究

研究了OpenGL在深度数据的三维表面重建中的应用,介绍了OpenGL在该应用中必需的基础知识。给出了两种不同的深度数据的三维表面重建的方法,即Delaunay三角剖分方法和B样条曲面方法。由立体足迹的三维表面重建实例得出结论:采用OpenGL图形库可以生成逼真的三维效果图,为深度数据的三维显示提供了捷径。

资源枯竭城市转型生态足迹分析——以徐州市贾汪区为例

研究目的:从生态学角度研究贾汪区煤炭资源枯竭城市转型发展的可持续性。研究方法:传统生态足迹法和三维生态足迹法。研究结果:11年来,贾汪区生态足迹和生态赤字呈现逐步增长状态;2000—2003年,生态足迹尺度在生态承载力范围内,2004—2010年,生态足迹尺度超出生态承载力。生态足迹高度从2004年开始超过1,即当年生产性土地生产量满足不了社会发展需求;2010年,生态足迹高度增长到9.89,即在当年生产性土地生产能力下,以2010年的生产方式和资源消费速度,自然系统需要经历9.89年时间生产才能满足当年城市发展的资源需求。研究结论:近年来贾汪区转型发展仍然延续粗放的经济发展方式,尚未摆脱资源约束,亟需制定可持续的转型发展战略。

生态足迹深度和广度:构建三维模型的新指标

追踪自然资本存量消耗与流量占用是当前可持续发展研究的核心议题。系统阐述了国际上新近提出的生态足迹三维模型的概念与计算方法,重点对足迹深度和足迹广度两个指标进行了探讨,总结了模型的主要优势,并通过引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对模型作进一步完善,在此基础上实证分析了1961—2006年的中国生态足迹。结果表明,中国自1978年步入生态赤字时代以来,足迹深度增长了近2倍,足迹广度减少了11.84%,因自然资本流量不足导致资本存量大幅消耗已成为社会发展常态。到2006年时,中国需要2.9倍的国土才能持续支撑其资源消费量。研究表明,三维模型分别从时空两方面表征了人类对资本存量的消耗(足迹深度)和对流量的占用(足迹广度),增强了生态足迹在不同区域、不同时期之间的可比性,并在一定程度上克服了经典模型的评估缺陷。最后指出了三维模型今后发展的主要方向。

双源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据采集脚印分析与压制处理

在海洋地震资料处理中,由于检波点空间分布不均匀造成的采集脚印现象会影响地震资料成像,特别是对双源单缆方式采集的三维地震数据影响更为明显。通过对海上某区双源单缆方式采集的天然气水合物三维地震数据采集脚印形成原因及特点的详细分析,最终分别在叠前采用子波处理、潮汐、水速校正、面元中心化方法,叠后采用频率、波数域滤波的方法压制采集脚印。通过以上关键技术的应用,提高了双源单缆方式采集的三维地震数据的信噪比和分辨率,采集脚印从时间切片和剖面上均有了明显衰减,而且实现了最大限度的保持振幅、频率、相位属性。为精细刻画、描述地质构造形态和预测天然气水合物储层分布及有利富集区带,提供可靠的地震资料。

影响观测系统采集脚印的因素分析

采集脚印是三维地震观测系统的固有属性,是由观测系统炮检点分布和施工方式不均匀性而产生的,严重影响采集资料振幅保真度,从而影响采集资料的处理和解释效果。通过应用三维地震观测系统采集脚印分析评价技术,定量对比分析三维观测系统不同道距、激发线距、不同排列线距、不同滚动距离、不同目的层深度等对采集脚印的影响情况,揭示了三维地震观测系统和采集脚印的内在联系,为从设计源头入手压制采集脚印、优化三维观测系统提供了手段。

基于面元炮检距均匀性相关系数的三维观测系统评价

面元炮检距分布的均匀性是三维观测系统的一个重要面元属性。本文用面元炮检距均匀性相关系数定量评价面元内的炮检距分布均匀程度,进而分析对造成观测系统采集脚印的影响。通过计算不同参数观测系统的面元炮检距均匀性相关系数,发现炮线距(纵向滚动距)、横向滚动距对采集脚印周期性影响较大,道间距、炮间距对其基本无影响。

南海神狐海域天然气水合物地震资料采集脚印分析与压制

在三维地震资料采集中,由于观测系统本身的原因及采集条件等因素在地震数据体上形成了采集脚印,在海域资料中表现为条带状的振幅异常。采集脚印的存在,影响着地震资料的成像质量以及后续的地震反演、属性分析和AVO研究。尤其在水合物地震资料分析中,精确的成像以及可靠的地震反演、地震属性分析关乎精确识别水合物分布。因此本文详细分析了神狐海域地震资料的采集脚印现象并采取了有效的压制技术,为后续通过地震反演、属性分析和AVO反演研究精细刻画、描述构造形态、预测天然气水合物储层分布和预测天然气水合物有利富集区带提供了可靠的地震资料。

基于人工智能的足迹识别与特征提取

针对战场感知及侦破现场中传统人工主观经验检验与识别模式误差较大的问题,提出了一种基于人工智能的足迹识别与特征提取方法。采用三维形貌重构系统进行足迹图像采集,并将数字图像处理算法与传统足迹检验法结合,提取足迹的区域关系特征和形状长度特征,进而采用支持向量机的模式识别方法对提取的特征进行立体足迹身份鉴别对比实验。实验结果表明,所提方法准确率超过人工鉴别准确率,达到99.1%,可应用于战场感知及侦破现场足迹准确检测与识别,也可推广应用于人体身份鉴别的相关领域。

基于属性评价分析的三维观测系统优化设计与应用效果

三维观测系统设计与属性分析是地震数据采集的一个重要环节,其中面元间属性分布的合理性又是影响地震数据处理的重要因素之一。首先基于前人给出的面元属性定量分析方法,计算对比了几种不同类型观测系统的均匀度,以优选面元属性的均匀性最好的观测系统;然后从观测系统属性的变化规律出发,根据采集脚印周期的计算公式,逐一分析了接收点距、激发点距、束线距等参数变化对采集脚印的影响,从而明确观测系统参数优化的方向。在胜利探区三维观测系统设计和优选中取得了较好的应用效果,为三维观测系统优选和参数优化提供了实用的方法技术手段。

宽方位三维地震采集设计技术及应用

随着宽方位采集方法在海上的成功应用和实施,宽方位采集观测系统在识别裂隙的能力、成像分辨率、空间连续性、衰减相干噪声和多次波等方面具有明显的优势,是陆上岩性、振幅变化、各向异性和小断裂油气藏地震勘探首选的采集观测系统。通过对当前宽方位地震采集方法的文献调研和分析,以及对当前沙特阿美公司野外地震陆上、过渡带宽方位采集所采用方法的分析研究,提出了当前宽方位采集所采用的设计方法,对其所采用的观测系统参数和属性进行了分析。沙特MK地区采用宽方位采集方法得到了较好的地震采集资料,局部构造成像更清晰,断裂分界面更为明显。

陕西省自然资本核算的三维生态足迹模型应用研究

运用新型三维生态足迹模型,从足迹深度和足迹广度入手,引入资本流量占用率和存量流量利用比两个新指标对陕西省1978—2011年的生态足迹进行自然资本利用状况分析.研究表明：陕西省在1993年开始进入生态赤字状态,足迹深度从1978年的0.578增长到2011年的3.328.人均足迹广度维持在0.551~0.880hm2之间,足迹深度与人均足迹广度的变化率并不一致,消费需求已经远远超过自然资本流量,自然资本存量成为增加社会财富的主要来源.在2011年,陕西省需要3.5倍的国土面积才能维持其资源消费量,各市自然资本的利用程度受地理因素、历史原因、资源存量、经济水平等多种因素的影响.

三维地震观测系统采集脚印定量分析

本文提出一种模型无关、基于均匀地下介质与水平反射层的采集脚印定量分析方法.该方法无需进行费时的三维地震波模拟,以解析的方式直接计算出各种不同观测系统炮检点分布下地震波振幅能量分布情况,进而实现对整个地震观测系统的采集脚印的定量评价.该方法物理意义明确,理论公式简单,能够实现观测系统采集脚印的快速定量分析,从而直观对比各种待选观测系统设计方案的预期采集脚印情况,为观测系统的设计增加了一项新的依据.

基于三维生态足迹的黑龙江省耕地承载力研究

生态足迹模型是评价耕地生态环境和资源利用的有效工具,本文运用该方法对黑龙江省耕地生态承载力进行了评价。本文采用三维生态足迹模型,计算了2010—2019年黑龙江省人均生态足迹、生态承载力、足迹广度和深度、生态盈亏和耕地三维生态足迹,引入耕地承载力指数评价黑龙江省耕地承载力水平。结果显示,2010—2019年,黑龙江省人均生态足迹从0.146 m^(2)/人增至0.173 m^(2)/人,增长18.5%。其中,2010—2014年,人均耕地生态承载力快速增长,年均涨幅为8.61%;2014年以后波动不大,呈小幅下降趋势,从0.144 m^(2)/人降至0.131 m^(2)/人,下降9%。黑龙江省耕地始终为生态赤字,生态赤字从164.924×10^(4) m^(2)下降到156.629×10^(4) m^(2)。黑龙江耕地足迹广度总体增加,耕地足迹深度总体下降,人均耕地足迹深度始终在1~1.5之间。目前,黑龙江省耕地利用处于一般超载状态。

海域天然气水合物三维地震处理关键技术应用

天然气水合物赋存于海底浅部地层,具有埋深浅、横向变化快等特点,另外在海底浅部地层中还存在大量游离气.为了研究天然气水合物矿体分布范围、厚度情况,在南海首次采用三源十二缆地震采集技术获取了高密度三维地震数据.为了突出水合物反射特征,在三维高分辨率数据处理中,采用五维插值技术消除采集脚印,采用深度域速度模型层析成像多轮迭代技术、Q层析建模技术取得高精度速度模型和Q模型等技术.最终的Q-PSDM成果剖面提高了水合物矿体及下部地层的成像精度,消除了气云区导致的成像假象,为水合物矿体解释奠定基础.