Progress in the studies of "Solar Activity and Its Geo-space Effects"

The major basic research project, "Solar Activity and Terrestrial Effects: Observations and Research in the Maximum of Solar Cycle 23" (STORM23) has promoted close collaborations in multiple branches of natural sciences, such as astronomy, space science and geo-science, in China.……

基于地基光电望远镜的地球同步轨道卫星空间目标初轨确定研究

在地球同步轨道卫星(geosynchronous Earth orbit,GEO)空间目标的监测过程中,为了解决观测数据弧长过短而导致的初始轨道参数求解失败问题,提出了一种多约束初轨确定算法。首先,从GEO目标轨道的小偏心率出发,建立单参数轨道确定方法,以提高求解成功率及精度;其次,基于开普勒定律和短弧的共面假设,对观测弧段进行关联,以增加观测数据信息和几何约束性;最后,利用关联弧段进一步提高求解精度,使得算法对轨道类型的适应性更广泛。利用长春人造卫星观测站的大视场望远镜实测数据进行了验证,结果表明,利用该算法能快速有效地求解出轨道参数,GEO空间目标半长轴误差小于200 km的占比可达93.6%(平均弧长约70 s)。基于该计算结果和所提关联方法来降低偏心率约束导致的误差,部分目标的半长轴误差可达30 km。该方法将为中国空间态势感知领域提供技术支撑。

多源数据挖掘的北京“Z世代”职住空间特征及影响因素研究

利用2021年9月至12月的手机信令数据、POI及网络数据等多源数据,以前人对北京城市职住空间研究的结论为参照系,对空间错位指数进行测度与比较,并利用地理探测器方法,分析挖掘居住和工作在北京中心城区出生于1995-2010年的“Z世代”群体居住—就业空间的职住特征及其影响因素。结果表明:1)北京“Z世代”的居住空间和就业空间总体呈现多集聚小组团的特点,且与北京城市居住—就业中心的总格局基本一致,但空间错位指数要高于全年龄段;2)所在地区的生活设施配置、交通条件是影响“Z世代”对居住地和工作地选择的主要因素,房价也是影响居住地选择的重要因素;3)“Z世代”的职住空间选择影响因子均存在交互作用,表现为双因子增强和非线性增强,说明居住地和工作地选择受到多个条件的协同作用。

河南省沿黄地区“三生”空间生态环境效应及驱动因素

文章基于“三生”空间视角,通过生态环境质量指数和生态贡献率等方法,测度2000-2020年河南省沿黄8个地市多尺度土地利用转型的生态环境效应,并运用地理探测器模型揭示生态环境质量变化的驱动因素。结果表明:(1)2000-2020年河南省沿黄地区“三生”空间用地结构呈现出生态、生产用地总体减少,生活用地持续增加的态势,以各类生活用地和工矿生产用地的增加和农业生产用地的减少最为显著。(2)2000-2020年研究区在生态环境正效应和负效应的共同影响下,生态环境质量呈现先下降后上升的“U”型变化特征,农业生产用地转变为生态用地是生态环境改善的主要原因;“三生”空间变化图斑呈现明显聚集性,黄河干流沿线以正效应贡献图斑为主,郑州市、三门峡市以负效应贡献图斑为主;济源市贡献率经历了由正到负的转变,开封市和洛阳市经历了由负到正的转变,其他地市贡献率无质的变化。(3)夜间灯光、经济发展水平和人口密度是影响生态环境质量的主要驱动因子;因子的交互作用大于单因子对生态环境效应的影响,以夜间灯光和碳排放量的交互作用最为显著。研究结果可为河南省沿黄地区统筹社会经济发展与生态环境保护提供参考。

基于碰撞概率的GEO业务卫星空间安全规避策略

针对GEO业务卫星空间规避问题,提出一种基于碰撞概率优化的GEO卫星空间规避策略.建立脉冲推力控制下的位保模型,解释碰撞概率的假设条件与计算原理,针对GEO卫星对原有碰撞概率计算方法进行改进,提出了一种考虑了速度误差的碰撞概率计算方法,以脉冲速度大小为变量,以消耗速度冲量最小和碰撞概率最小为优化目标,基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化,对碰撞概率较大的问题求出其帕累托最优解.考虑GEO卫星定点保持的业务要求,得到满足其位保精度的空间规避策略,并进行仿真验证了空间规避策略的有效性.研究结果可为在轨业务卫星实现满足位保要求的空间安全规避提供思路.

岩溶热储合理采灌井距的热突破约束——以菏泽地热田为例

与煤炭、石油、天然气等传统化石能源相比,地热能具有资源储量大、分布广、可再生、开采条件好等优点。菏泽潜凸起地热田是山东省主要大型碳酸盐岩岩溶热储地热田之一,地热资源储量丰富。为保证地热资源可持续开发利用,本文基于郓城县武安府前小区、文昌苑社区岩溶热储地热采灌井全井段地温场长期动态监测,阐述了地温场变化规律及演化趋势,建立水-热耦合采灌对井数值模型,计算回灌工程合理采灌井距、合理采灌量,防止开采井运行期内发生热突破。结果表明,随着回灌年限的延长,回灌井周围热储温度逐年降低,回灌冷水影响范围逐渐扩大。将开采井热储温度降低1℃视为热突破,利用数值模型模拟预测,回灌低温冷水影响范围随采灌工程运行逐渐扩展并到达开采井附近。随着采灌量的增加或采灌井间距的减小,开采井周边的低温范围逐渐增大,产生热突破的时间逐渐缩短。热突破时间t与回灌量Q呈幂函数减小、与采灌井间距R呈指数函数增长。采灌量50 m^(3)/h,采灌井距大于350 m可保证对井系统运行100年不发生热突破;采灌量70 m^(3)/h、90 m^(3)/h、120 m^(3)/h、150 m^(3)/h、180 m^(3)/h时,100年不发生热突破的合理采灌井距分别为400 m、425 m、475 m、500 m、550 m。该结论为采灌井合理布局、地热资源可持续循环开发提供科学依据。

郑州市城区中层基坑工程地质环境适宜性评价

基坑工程是地下空间建设的主要开发形式。为了更加科学合理地开发城市地下空间,在对郑州市已有地质资料梳理的基础上,构建适用于中层基坑工程的地质环境适宜性评价指标体系,采用多目标线性加权函数法对郑州市中层基坑工程地质环境适宜性进行综合评价。研究结果表明:郑州市中层基坑工程地质环境适宜性评价指标可划分为5大类13个指标,其中基坑稳定性、潜水水位埋深、含水层富水性对评价结果的影响较大。综合评价结果中适宜性好区位于京广铁路以西,适宜性中等区分布在京广铁路以东、东风渠以南、京广高速铁路以西的区域,适宜性差区分布在龙湖附近及京广高速铁路以东的区域内,禁止建设区沿水库、南水北调工程、铁路、地下文物分布。评价结果表明郑州市中层基坑工程开发条件整体适宜性中等。郑州市中层基坑工程地质环境适宜性评价工作适用性较强,可为郑州市地下空间开发利用规划提供技术支撑,且评价指标体系可用于地质条件类似的城市的地下空间地质环境适宜性评价工作中。

贵州省国土空间格局演变特征及其生态环境效应

基于贵州省1980、1990、2000、2010年及2020年5期土地利用现状遥感监测数据,运用集“空间-过程-属性”一体的地学信息图谱法,从水平、垂直及景观特征多视角及时序与空间双重维度揭示贵州省国土空间格局演变特征,并通过NDVI数据对其生态环境质量指数进行修正,探究其生态环境质量时空演变及改善或恶化情况,结果表明:1)40 a间,国土空间演变以稳定型、后期变化型为主,分别占55.3%、43.74%,不同空间类型具有明显的水平区域差异,并在西南、西北及中部等区域演变更为剧烈;2)垂直演变剧烈且具有明显的垂直阈值特征,特别是近10 a生产、生活空间在坡度、海拔较低区域(<15°、<1500 m)呈扩张趋势,而在坡度、海拔较高区域(>25°、>2000 m)呈萎缩趋势,生态空间与之相反,“山上山下”统筹布局更趋合理;3)景观异质性明显,特别是近10 a林地生态空间的干扰度及破碎度下降,而其余类空间干扰度、聚集度上升;4)40 a间整体生态环境质量呈双“V”形变化趋势,总体由东向西呈增长态势,而近10 a导致生态环境质量恶化的国土空间转化类型趋向多元,但生态环境质量改善最明显。研究结果可为贵州省未来合理规划国土空间、保护生态环境提供科学依据,也为其他地区提供一定借鉴。

东北喜剧网络电影的底层叙事策略

东北喜剧网络电影作为东北电影艺术的一个重要分支,借助“爱腾优”等网络视听平台的制作与宣发,展现出了与时代紧密相连的深厚文化生命力。这类影片主要描绘社会底层人物在逆境中的抗争与成长,通过父子情、兄妹情、中年夫妻情等多层次情感主题,有机地融合了东北地域的工业与民俗特色。其鲜明的底层人物叙事策略,东北地域空间的文化景观以及“泛喜剧化”叙事手法的运用,不仅深刻地反映了东北地域文化的丰富底蕴,更传递了底层民众积极面对生活的乐观态度,为东北喜剧的持续发展注入了新的时代活力。

地电阻率观测中信噪比与观测精度

地电阻率观测方法在地震监测、预测研究中发挥了重要作用。地震监测、预测研究要求测量系统误差小且观测精度高,在测量系统性能指标满足测量最大允许误差的前提下,观测精度就取决于测量过程的信噪比,即观测场地的干扰情况。文中从理论上研究了地电阻率观测中信噪比和观测精度之间的关系,分析了地表和井下不同观测装置条件下信噪比的变化情况。当供电电流不变且主要受到均匀场的干扰影响时,减小极距可有效提高测量的信噪比。当地表装置的测量极距缩小为原来的1/3,或井下装置的测量极距缩小为原来的1/4时,信噪比可提高约20dB。以江宁台不同深度、极距观测结果为例,讨论了江宁台井下装置设计的合理性。文中研究结果可为今后地电阻率观测装置的设计和观测场地的选择提供参考。

超临界CO_(2)-水-页岩作用矿物溶蚀/沉淀特征及其对页岩吸附性的影响

阐明超临界CO_(2)与页岩相互作用物质成分和孔隙结构变化对于实现CO_(2)封存和提高天然气产量至关重要。目前有关矿物溶蚀导致的封存空间演化现象已被大量报道,然而对于次生沉淀发育及封堵特征知之甚少,且缺乏理论和实验支撑。利用四川盆地南部下志留统龙马溪组页岩,以超临界CO_(2)(scCO_(2))-水-页岩反应、扫描电子显微镜(SEM)、低温N_(2)吸附和等温吸附实验为主要研究方法,分析不同反应时长(6~30 d)矿物溶蚀/沉淀特征及其对页岩吸附性能的影响,揭示封存条件下流固界面动力学特征及孔隙结构演化规律。结果表明,反应后样品中钙质和钾质矿物质量分数随时间逐渐减少,溶液中Ca^(2+)和K^(+)离子质量浓度显著升高。反应过程导致方解石矿物显著被溶蚀,同时页岩表面也产生了较多的碳酸盐沉淀。溶蚀作用会扩大原有孔隙空间,造成3.29~4.50 nm孔隙体积增加;沉淀作用会覆盖原生孔隙空间,导致孔体积增量减少。受溶蚀和沉淀作用影响,孔隙表面分形维数D_(1)微弱增大,结构分形维数D_(2)则为减小趋势,孔隙非均质性增强。总体而言,溶蚀作用会造成样品封存空间增大,导致更多的CO_(2)分子被极化,scCO_(2)流体与页岩相互作用相应增强,这是吸附量和吸附势增大的主要原因;沉淀作用前后样品吸附量和吸附势未发生显著变化,说明沉淀作用对页岩封存能力影响较弱。研究溶蚀和沉淀机制及其对封存空间的影响,对于实现高效、长期的CO_(2)地质封存有重要启示作用。

洞庭湖生态经济区“三生空间”转型的生态环境效应及其驱动因素

采用土地利用遥感数据,运用三生空间动态度、三生空间转移矩阵、生态环境质量指数和三生空间转型生态贡献率分析1990—2020年洞庭湖生态经济区“三生空间”时空格局演变及“三生空间”用地转型下的生态环境效应;运用地理探测器和地理加权回归模型对驱动因素及其作用进行全局与局部效应分析。结果表明:1990—2020年洞庭湖生态经济区“三生空间”演变呈现生活、生态空间不断增加,生产空间不断减少的特征。洞庭湖生态经济区生态环境质量呈现出东西部高、中部北部低的U形空间分布格局;1990—2020年洞庭湖生态经济区生态环境质量指数由0.513983升为0.515311;农业生产和农村生活空间转变为水域和林地生态空间是生态环境质量改善的主要原因。从空间的全局驱动效应和局部驱动效应来看,海拔、坡度、人口密度、距水域距离和生态保护工程是生态环境质量格局的主导因素,其因子交互作用均是双因子增强,并且空间差异作用显著。研究结果可为洞庭湖生态经济区合理开发国土空间,制定生态环境保护政策提供参考。

面向GEO目标探测的面阵TDI空间相机

为了提高远距离、暗弱目标探测灵敏度,通常需要增大可见光相机口径,这会显著增加相机的质量和体积,无法适应卫星轻小型化要求。针对低轨探测地球同步轨道(GEO)目标需求,利用低轨零倾角卫星与GEO目标相对速度恒定,设计了面阵相机时间延迟积分(面阵TDI)成像模式。与自然交会模式、面阵凝视模式相比,在不增加相机口径的前提下,大幅提高了相机探测灵敏度。阐述了面阵探测器TDI成像原理,推导了相机信噪比计算模型,对目标运动、积分时间、探测灵敏度和信噪比等主要成像参数进行了计算,分析对点目标探测成像的影响。研制了一台原理样机,在暗室条件下的实测结果表明,相机TDI级数为96级,可实现对GEO轨道目标探测能力优于15星等,信噪比大于5。

城市滨水空间的活力测度及影响因素检验

城市滨水地区是城市景观特色的重要载体。通过手机信令数据测度空间活力,基于回归方程解析滨水活力的影响因素,可为滨水空间规划布局提供科学依据。基于中山岐江河的研究发现:手机信令数据表征的滨水活力整体呈现“背水”趋势,距离岸线1500m范围内是主要活力来源区域。区别于既有成果,通过地理加权回归(GWR)厘清影响滨水活力的共性因素和异质性因素:滨水地区绿地和居住用地比例、公共服务设施多样性及居住人数属于促进空间活力的共性因素;不同地段商办用地比例、路网密度等因素对滨水活力的影响具有空间异质性特征。建议基于滨水空间活力特征及共性因素和异质性因素制定针对性的规划策略。

基于地学信息图谱的中缅泰老“黄金四角”地区土地利用变化分析

【目的】以中缅泰老“黄金四角”地区为例,基于地学信息图谱理论,对其土地利用变化态势进行分析。【方法】运用土地利用动态度、景观质心平移度及地图代数运算等模型剖析研究区土地利用时空演变特征及图谱类型与涨落态势。【结果】(1)研究区土地利用以林地、耕地和灌丛为主,形成了以林地、耕地和灌丛为基质,水体为廊道,园草地及建筑用地为斑块的用地景观。(2)随着时间演进,研究区土地利用结构发生了较大变化,建筑用地和裸土与未利用地等人类活动相关型地类面积增加,林地和灌丛等自然主导型地类面积总体减小;2000—2018年,综合土地利用动态度由45.99%降至10.44%,土地利用整体变动速率大幅减缓。(3)2000—2018年,建筑用地质心整体偏向东南且距离最大,林地质心偏移幅度最小且向正东转移,研究区土地利用空间格局发生了明显变迁。(4)在图谱变化模式中,稳定型图谱单元面积最广,最大面积模式为林地—林地—林地(11.37万km2);反复变化型图谱单元面积最小,最大面积模式为耕地—灌丛—耕地(668.65 km2),研究区土地利用与开发程度仍较低。(5)研究区土地利用涨落势特征在2000—2009年及2009—2018年间呈现出一定的相似性与国别差异性,且研究后期的变动幅度明显低于前期,这与随着经济与社会结构的稳定,作为土地利用基质的林地、灌丛和耕地间转类面积减小相关。【结论】“黄金四角”地区土地利用呈现出时段变化差异性、空间变化国别性和图谱变化稳定性等特征。

深圳市绿色基础设施网络演变与驱动机制研究

城市绿色基础设施(GI)作为维系城市人居安全的重要支撑系统,是缓解城市快速扩张下生态问题、提升城市生态系统服务能力和绿色可持续发展水平的重要途径。基于景观连通性和地理探测器分析方法,探讨了2000—2020年深圳市GI时空演变特征及其驱动因素,结果表明:1)深圳市2000—2020年GI规模呈现持续缩减趋势且区域差异显著,差异显著的区域主要分布于大鹏区、盐田区、罗湖区和坪山区;2)深圳市2000—2020年GI斑块连通性持续降低,构建全域GI网络的合理距离阈值变大;3)深圳市GI网络连接市域范围内的山、水、林、湖等绿色生态要素,构成贯穿东西的网络主轴;4)单因子探测显示,对GI网络影响最显著的因素分别为土地利用强度、夜间灯光,交互因子探测显示土地利用强度与其他因子对GI的交互影响呈现显著双因子增强或非线性增强的特征。研究结果有助于推动GI网络的保护与优化,为深圳市绿色生态空间的规划建设和可持续发展提供参考。

不同产业类型城镇空间特征和影响因素的分析及启示——以浙江省为例

特色化产业发展模式对助推小城镇摆脱趋同困境,实现乡村地区产业振兴意义重大。探索不同产业类型城镇空间特征及其影响机制,对巩固深化乡村振兴成果并最终到达共富之路具有重要实践支撑价值。本文以浙江省美丽城镇为研究对象,运用定性与定量相结合的方法对都市节点型、县域副中心型、工业特色型、商贸特色型、农业特色型、文旅特色型6类城镇空间异质性与影响因素进行分析,结果表明:(1)都市节点型城镇空间上集聚,其余类型城镇呈随机分布态势,但有集聚趋势。(2)不同产业类型城镇核密度中心存在差异,农业特色型与文旅特色型城镇呈带状分布,其余类型在浙北杭嘉湖、浙东甬台温、浙中金华地区皆有密度核心。(3)影响不同产业类型城镇分形特征显著,人口活力、城镇化率影响美丽城镇分型发展潜力,地形交通、产业结构、景观资源等是影响美丽城镇分布的主要因素。

中国现实地理空间与虚拟网络空间的比较

在对传统的地理空间和新的计算机网络空间进行比较的基础上,解析了中国省域为单元的联系频率、基于主干网的联系形式和城市节点间的联系速度三个方面:分别应用主成分分析方法得到两个空间对应的若干基本类型以及特征;应用网络分析方法对两个空间各自的联系形式进行了归纳;应用网络服务器距离衰减方法整理了从全国5个网络测试站返回的程序测算数据,对中国两个空间的联系速度进行了规律性认知。

国外地球同步轨道目标天基光学监视策略

空间目标观测策略是决定天基光学监视系统性能的关键因素之一,本文对国外已服役和在研的GEO目标天基光学监视系统及其观测策略进行了讨论。首先,概述了GEO目标天基光学监视技术的发展历程;然后,简要分析了GEO目标的轨道特性,并在此基础上讨论了主流的GEO目标监视策略;最后,针对近年来呈现出的监视系统小型化和自主运行的发展趋势,对SBO载荷与3U CubeSat星座的目标监视性能进行了仿真评估。实验结果表明:SBO载荷和CubeSat卫星均可探测1 m直径的GEO目标,单颗SBO载荷探测GEO目标比例大于51%,观测弧长和重访周期分别约1.2°和1.5天,CubeSat星座则可探测超过90%的GEO目标,平均观测弧长和重访周期分别大于67.1°和小于0.4天。由此可见微小卫星通过组网能实现对GEO目标的独立自主监视。

“高分四号”卫星相机在轨温度分析及热设计优化

随着空间相机分辨率日益提升,对光机主体等核心部组件的温度稳定性和均匀性要求也越来越高,地球静止轨道(GEO)空间外热流复杂且恶劣,实现相机高精度热设计挑战极大。针对"高分四号"卫星相机热设计的难点和特点,基于结构热控一体化的设计理念,采取了入光口热流屏蔽、间接辐射控温、散热面耦合等热控技术,实现了相机高精度控温;分析了相机入轨4年的温度数据及符合情况,验证了相机热设计的正确性,并根据在轨运行情况提出了热设计优化建议,为进一步提升地球静止轨道相机控温精度、降低热控资源提供支撑。