基于InVEST模型的武夷山市生境质量时空分析

为了探求快速城市化背景下城市生境质量对生态协调发展的影响,基于InVEST模型对武夷山地区生境质量时空演变进行分析。结果表明,2010-2020年,生境质量为高级的地区由95.43%下降到88.92%,中等生境质量所占的面积由3.67%升到9.54%,生境退化区域具有显著的空间聚集性特点。武夷山生境质量总体保持相对较好,映射出近年来生态保护措施的成效较好。研究结果对于武夷山地区在权衡发展和保护之间寻求最优自然资源管理和经济发展模式提供理论决策依据。

甘南高寒草甸碳收支时空格局及动态模拟

草甸生态系统具有强大的碳汇功能,在全球碳循环过程中发挥着重要作用。区域尺度草甸生态系统碳通量的精准模拟,可以为揭示草地碳循环对全球变化的反馈机制提供理论依据。生态过程模型则是分析和预测区域碳平衡的重要途径。以甘南州高寒草甸生态系统为研究对象,利用参数优化后的Biome-BGC模型,模拟1979—2018年高寒草甸总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)和净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP),以表征该区域碳收支的时空分布特征。以上述40年实测气象数据为基准,并结合第六次国际耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project phase 6,CMIP6)中的3种共享社会经济路径(Shared Socio-economic Pathways,SSPs)情景,对甘南州2019—2100年高寒草甸碳收支进行情景模拟。结果表明:(1)参数优化后的Biome-BGC模型能较好的模拟甘南州高寒草甸GPP和NEP,且GPP模拟对比NEP的模拟效果更好;(2)甘南州高寒草甸在整个研究阶段表现为碳汇,过去40年GPP、NEP波动范围为600—1100 g C m^(-2) a^(-1)、150—300 g C m^(-2) a^(-1),GPP显著上升,NEP呈波动性上升趋势。未来暖湿化情景下,高寒草甸碳收支年际波动较大,NEP呈先上升再下降趋势,2060年前后出现极小值,年均增幅约为2.02 g C m^(-2) a^(-1),气温、降水和大气CO_(2)浓度升高共同影响该地碳收支格局;(3)季节尺度上表现为冬春季节为碳源、夏秋季节为碳汇,植被生长季固碳作用增强。年内GPP、NEP呈倒“U”型变化趋势,峰值均出现在7、8月,低温以及持续增温对碳汇具有抑制作用,生长季降水量与植被生产力呈正相关;(4)碳汇/碳源的空间分布随时间而变化,具有明显的地域差异性,总体上碳汇增长率由西南向东北递减。

1990—2015年四川盆地农地时空演变特征及其驱动因素

四川盆地是中国自然地域单元和粮食主产区。20世纪以来,区域社会-生态系统变迁驱动农地利用规模和结构发生变化,而农地利用的时空演变特征及其驱动因素尚不明晰。本文利用1990、2000、2010和2015年土地利用数据和社会经济统计数据,结合空间分析和最优参数地理探测器模型,分析四川盆地农地的时空演变特征,探究不同时期社会经济驱动过程。结果表明:(1)1990—2015年,农地面积减少1859.91 km2,呈现阶段性变化特征。其中,1990—2010年,农地变化以内部转移为主,大量旱地和水田转变为园地,部分农地转为林地与建设用地;2010—2015年,农地呈现集中转变为建设用地的趋势。(2)川东北地区园地面积显著增加,城市中心与主干道附近建设用地面积明显增长,林地面积增加集中于平行岭谷地带,其空间聚集效应均表现为高-高聚集或低-低聚集特征。农地内部转移、农地向建设用地和林地的转变具有明显的空间分异特征和聚集效应。(3)2000—2010年间,农业劳动力与造林面积百分比是农地变化的主要驱动因素,因子间的交互作用多表现为非线性增强;2010—2015年间,GDP是农地变化的主要驱动因素,因子间交互作用表现为双因子增强解释程度更高。研究结论可为区域国土空间规划和农业可持续发展提供决策参考。

蓝色空间与典型经济要素的时空匹配性研究——以鄱阳湖生态经济区为例

基于2000-2020年鄱阳湖生态经济区蓝色空间与典型经济要素(人口数量、GDP总量)数据,采用动态变化幅度、冷热点分析、基尼系数、泰尔指数、重心迁移模型等方法探究蓝色空间与典型经济要素的时空匹配特征及演变规律。结果表明:1)2000-2020年蓝色空间与人口数量、GDP总量呈增长趋势,且空间分布存在集聚特征,GDP总量热点、次热点与蓝色空间冷点分布范围大体一致。2)2000-2020年蓝色空间与人口数量的基尼系数较稳定,二者由相对匹配转向匹配较合理状态,蓝色空间与GDP总量的基尼系数先增后减,总体呈增长趋势,2020年回到匹配较合理状态;空间匹配差异程度与城市自身条件、发展格局密切相关,多核发展格局比单核发展格局匹配差异程度小。3)受城市经济发展布局的影响,局部视角下各县区蓝色空间与典型经济要素匹配演变趋势不一,全局视角下各要素的总体演变趋势大体一致,均呈现南北方向扩张、东西方向收缩的空间分布趋势,蓝色空间与典型经济要素匹配总体较均衡。

精细化洪水过程及土壤水动态模拟

结合中国科学院地理科学和资源研究所云平台提供的1 km分辨率土壤质地、数字高程模型和遥感影像等数据,估计自由水蓄水容量等参数,提取河道宽度的空间分布。利用分布式降雨径流模型—栅格新安江模型对五强溪区间流域2016年~2020年间11场洪水过程进行精细化模拟,以2016050703号洪水为例,逐小时输出土壤自由水含量时空动态变化。栅格新安江模型计算的径流深、洪峰流量和峰现时间误差均低于新安江模型,能够对五强溪区间流域的洪水过程进行较合理的模拟;相较新安江模型,栅格新安江模型可以进一步精细化输出土壤水时空动态变化过程,为洪水风险预警预报、土壤墒情模拟和抗旱减灾等工作提供依据。

基于三维步态分析仪对社区老人平衡能力与步态时空参数的相关性分析

目的通过三维步态分析仪系统采集社区老人步态时空参数,探讨其中影响老人平衡能力的相关指标。方法根据纳入及排除标准,选择在广州市区内居住的社区老人94例,有跌倒史39例,无跌倒史55例,进行Berg(Bergbalancescale,BBS)量表评分,通过三维步态分析仪系统采集社区老人步态时空参数,采用t检验、Person相关性分析及逐步多元回归分析研究步态时空参数中影响平衡能力的相关指标。结果有跌倒史老人与无跌倒史老人Berg评分、步态周期、步速、步幅、步频、左步长、右步长、左支撑相、左摆动相、右支撑相、右摆动相、双支撑相均差异有统计学意义(P<0.05)。相关性分析提示:步态周期、左支撑相、右支撑相、双支撑相与Berg量表评分负相关(P<0.05),步速、步幅、步频、左步长、右步长、左摆动相、右摆动相与Berg量表评分呈正相关(P<0.05)。逐步多元回归分析提示步速、双支撑相是影响老人平衡能力的主要因素(P<0.05),步态周期、步幅、步频、左步长、右步长、左支撑相、左摆动相、右支撑相、右摆动相不是老人平衡能力的影响因素(P>0.05)。结论步态时空参数中步速、双支撑相是影响老人平衡能力的主要因素。

中国耕地流转时空特征及影响因素分解

通过耕地流转实现农业适度规模经营,是解决"谁来种田"的关键。分析各因素对耕地流转的作用及影响强度,识别其主导因素,对促进耕地适度规模经营具有积极意义。该文运用对数平均迪氏分解方法(logarithmic mean weigh Division index method,LMDI)建立因素分解模型,定量评价并对比分析2008?2014年间中国省域耕地流转变动的驱动因素。研究结果表明,1)2008?2014年,中国耕地流转面积累计增长了1.96?107 hm2,增长2.7倍,年均增长率达到24.40%,京津地区、黄淮海地区、长江中下游地区、东北地区等经济活跃或优势农业产区的耕地流转发展较快。2)经济因素、农民增收因素、农机化因素对耕地流转有显著的正向作用,其中农机化因素对耕地流转的促进作用最大,研究期内农机化累计效应促进耕地流转率提高18.16%,经营意愿因素对耕地流转有显著的负向影响。3)区域之间4个分解因素的累计效应存在显著差异。总体而言,经济效应促进了华东与华南地区耕地流转率的显著提高,农民增收效应主要促进了华东地区耕地流转率提高,农机化效应促进了大部分地区耕地流转率提高10%以上,但华南与西南地区相对较低。

1990-2018年黄河流域(河南段)土地利用格局时空演变

研究长时间序列的土地利用时空演变规律,对科学推进黄河流域生态保护和社会经济高质量发展具有重要意义。该研究基于1990、2000、2010和2018年土地利用遥感数据,以具有中游和下游双重属性的黄河流域(河南段)为研究对象,利用土地利用变化指数、弦图(Chord Diagram)可视化模型及重心迁移模型,探讨了近30年黄河流域(河南段)土地覆被变化的流量、流向、多样性程度及政策启示。结果表明:1)粮食保障用地(约55%)和生产生活用地(约10%)主要分布在平原地带,生态保育用地(约35%)主要集中在海拔较高的山地。2)1990-2018年间旱地的流出和流入行为均体现出显著的主导性,水田、水域和草地以流出行为为主导,城镇用地、农村居民点和其他建设用地以流入行为为主导。3)中心城市的土地利用变化在整个时期内具有明显的区域带动效应。4)粮食保障用地和生态保育用地的重心均向西迁移且面积呈减少趋势,说明下游平原地带的优质耕地减少且生态系统服务功能在逐步减弱;生产生活用地面积逐年增加,城镇用地重心向东迁移表明下游各城镇的社会经济发展逐渐活跃,农村居民点和其他建设用地重心向西迁移表明中游的人口规模逐渐增大。

弹载俯冲非正侧阵雷达杂波特性与抑制方法

相对于平飞运动雷达,俯冲运动垂直向下的运动分量会引入额外的多普勒频率,对杂波的空时分布特性产生重要影响。本文针对弹载俯冲非正侧阵雷达,提出了一种俯冲运动空时信号模型,首先推导了多普勒频率与空间角度的耦合关系的一般表达式,并详细分析了在实际的阵面几何配置情况下,俯冲运动雷达杂波的空时分布特性,相应提出了适于俯冲运动的基于参数模型和配准补偿(parameter model and registration compensation,PM-RC)的杂波抑制方法。最后通过弹载雷达建模仿真分析了俯冲运动对杂波空时特性的具体影响,并验证了杂波抑制方法的有效性。

脉冲激光偏振特性用于目标的探测识别

针对光电探测时仅用强度来处理信息的局限性,通过理论分析,提出一种利用脉冲激光反射、散射偏振态时间、空间相关检测的方法,可以克服由于强度差过小带来的目标检测上的困难.利用分析结论,通过计算偏振分布密度函数(Stokes矢量的概率密度函数),进一步讨论了偏振传递函数的特性,用于识别目标,并给出了计算实例.

基于传热学理论的文献时空分布与知识传播规律研究

引入了传热学中的理论研究方法,建立了文献时空分布和知识传播模型。基于传热学的理论在年份、热度、传播方式、衰减老化、影响能力、研究领域、研究内容等方面进行了创新性研究。提出了文献热度、文献热度累积量、文献热流量、文献热扩散系数等概念,用传热学中热源扩散以及能量守恒等观点研究文献的分布、知识传播能力以及生命周期的分析判断,并进行了实证研究。

渤海温盐场季节循环时空参数模型

根据1978年1月-1981年11月渤海温盐场逐月调查资料,采用旋转经验正交函数(REOF)、最大熵谱分析、调和分析等方法,构建渤海表底层温盐场季节循环时空参数模型。表底层温度场主要有两种季节循环时空模态,第一模态是对潮流混合局地水体热容量扩散作用和太阳辐射季节变化的响应;第二模态是对东南-西北季风风向转变产生风海流-补偿流形态变化引起水体水平-垂直热量输送差异和东南-西北季风风向转变的响应。表底层盐度场存在3种变化形式:线性趋势、季节循环和年度跃变。黄河口月径流量逐年减少是盐度线性趋势和跃变升高的主要原因。表底层盐度场主要有2种季节循环时空模态,第一模态是对黄河、辽河月径流量季节变化的响应;第二模态是对月降水量和河流月径流量季节变化的响应。

基于海面辐射传输模型参数优化的黄色物质浓度遥感反演

根据水体辐射传输原理以及国内外学者研究成果,利用经验模式优化分析海面辐射传输模型的参数a和bb,提出通过海面辐射传输模型的逆运算获取水体黄色物质浓度的半物理半经验反演算法。基于辐射传输模型与可靠经验模型的黄色物质浓度反演算法所得结果之间的R2=0.832,RMSE=18.67。检验结果表明:基于海面辐射传输模型的黄色物质浓度反演算法是基本可行的。利用该算法与CCD数据反演研究区海域2011年3月、8月、10月、12月的黄色物质浓度,并探讨黄色物质浓度在该区域的时空分布规律。

宁夏区域震源参数特征研究

利用宁夏区域数字地震台网记录的发生于宁夏区域2008~2014年210个ML2.0~4.9地震波资料,采用Brune模式,将台站获取的速度记录进行几何扩散校正、介质衰减校正及仪器校正,对速度谱在频率域积分得到震源位移谱,使用遗传算法计算拐角频率及零频极限,进而计算震源半径、地震矩等小震震源参数,并系统分析各参数特征及其相互关系。结果显示,地震矩范围为1011~1015 N·m,震源破裂半径为60~766m,拐角频率为1.6~22.2Hz,地震应力降范围为0.01~7.63 MPa,视应力范围为0.01~3.11 MPa,地震矩、拐角频率、矩震级及里氏震级等震源参数之间表现出一定的对数线性或半对数线性关系。

基于专利的我国省域创新能力时空演变及影响因素研究

以我国30个省域为研究对象,以万人发明专利授权量为衡量指标,运用基尼系数、集中度指数、空间自相关和空间计量模型探究我国省域创新能力的时空演变特征及其影响因素。研究表明:各省创新能力在2007—2018年间整体上有所提升,空间分布格局呈现由沿海到内陆阶梯降低的形态;省域间创新能力水平表现出显著的空间正相关性,创新能力集聚性明显;经济发展水平、基础设施水平、对外开放度、政府支持及创新投入对省域创新能力具有显著的正向促进作用,东中西三大地带创新能力影响因素存在差异,需因地制宜制定适合各自的创新能力提升对策。

管内沸腾两相流动网络模型

依据不同的时空尺度将沸腾流动系统划分为主流区和受热区两个子系统 .分析了两个子系统各自的特点 ,并用网络模型图对其进行描述 .分析表明 ,介观的气泡振荡压力波和宏观压强之间是存在关联性的 .进一步的研究表明 ,由压力信号分离成的摩阻压降 pR,加速压降 pa,提升压降 pc 三项与网络参数中的流阻R ,流感L ,流容C能关联起来 .

1990-2020年太行山区土地利用景观格局时空变化

太行山区为华北平原和环渤海经济区的生态安全屏障,对其景观格局的研究对经济社会可持续发展和生态环境保护具有重要指导意义。本文基于1990年、2000年、2010年和2020年4期Landsat 30 m TM遥感数据资料,研究太行山区不同土地利用景观类型的时空变化,并结合重心模型,对比分析30年来太行山区土地利用景观格局的变化趋势。结果表明:1)太行山区1990—2020年土地利用类型以耕地、草地和林地为主,其他土地利用类型作为斑块镶嵌其中。2)30年间,耕地面积总体呈减少趋势,主要转为建设用地;林地和草地面积呈逐步减少趋势,二者主要转化为耕地;水域面积总体呈减少的趋势,2010—2020年在大沙河实施的河流生态修复工程,使大量未利用土地转为水域,减缓了水域面积减少的幅度;建设用地面积呈逐年增加趋势,主要由耕地转入;未利用土地面积呈先增加后减少的趋势,主要表现为与水域的转化。3)30年间,未利用土地重心迁移距离最大,主要受降水量的影响,向东北偏移了93.74 km;耕地的重心偏移方向以北为主,呈现西-东-西摆动,表明太行山低山丘陵区的耕地开垦强度西部高于东部,主要体现在山西省的运城和晋中;林地、草地的重心偏移方向以西南为主,偏移距离较小;水域1990—2010年重心向西南偏移,主要受自然因素影响,2010—2020年重心猛然向东偏移,因大沙河综合治理工程引起东部水域面积的增加;建设用地的重心偏移方向以东北为主,主要受北京的昌平、房山和延庆等城市发展影响。基于上述研究成果进一步阐述了30年间太行山区景观格局动态变化的驱动机制。

大气参数模式及其在辐射大气传输计算中的应用

大气辐射传输的计算精度在很大程度上依赖于大气参数的精度。建立局地的大气参数模式在光电工程的大气传输计算中将有重要应用。利用目前可获得的探空数据、卫星观测数据、地面站点的观测数据初步建立了我国不同地域的大气参数模式,包括地面至120 km高度的温度、湿度、气压的逐日、逐月、逐年高度分布廓线、地面能见度的月平均分布,覆盖我国91个气象探空台站。并把这些大气参数模式用在通用大气辐射传输计算软件(CART)中计算大气透过率和大气背景辐射。文中展示了5个台站的大气参数时空分布以及用CART计算的大气窗口波段的透过率、大气热背景辐射逐月分布及其在我国地域的空间分布。

基于深度循环卷积模型的非侵入式负荷分解方法

电力分项计算是智能电能表的一个重要环节,即对接入户线的各个电器设备进行用电消耗检测。对电力公司进行精准预测,提高系统稳定性可靠性,制定调度方案,设计“错峰用电”费率结构,发现设备老化和故障有着重要意义。为了实现电力分项计算,文中提出了一种基于深度循环卷积神经网络的非侵入式负荷分解方法。对目标电器的不同功率状态进行编码,用循环卷积神经网络提取输入负荷总功率的空间时间特征。对输入数据进行归一化提高模型训练速度,用drouput技术降低模型过拟合,用迁移学习技术实现对不同目标电器的功率状态预测建模。并和传统的隐马尔可夫模型进行对比。采用公开的redd数据集,结果证明文中所提出的模型能很好预测目标电器的功率状态。

新安江模型研究的回顾和展望

本文回顾新安江模型的研发,冀望从中得到启发,展望模型发展的将来方向。因为新安江模型研究有非常庞大的积累,为了突出重点,回顾主要着眼于与模型研发和可利用性有关的几个方面。它们包括流域产流机制、蓄水容量曲线、模型参数及率定、模型参数自动率定和模型参数的时空可移植性等5个方面。了解过去的研究积累和现状,从模型的研究开发、改善和论证,参数空间结构的理解和参数率定,参数在时间空间上的可移植性,以及模型的普及推广的观点出发,提出一些思路和建议。