联合GNSS与GRACE重力卫星的青藏高原陆地水储量研究

青藏高原水资源含量丰富,对我国经济社会发展及气候变化起着重大作用。利用重力反演与气候实验GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星数据或陆面水文模型能够对水资源进行监测,但这些方法存在着分辨率低、时延长及数据缺失等问题。针对这一问题,本文联合全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)、GRACE与水文模型数据对青藏及其周边地区陆地水储量TWS(Terrestrial Water Storage)进行反演,并探究陆地水储量因素在GNSS垂向形变中的贡献。结果表明,三种技术手段得出的陆地水储量结果在研究区域内具有良好的一致性;并且利用最小二乘拟合的GNSS和GRACE结果表明,近年来青藏南缘及其周边地区陆地水总量以8 mm/a的速率下降。为了定量分析青藏高原内部陆地水储量在GNSS垂向形变中的贡献,在扣除GRACE垂向形变时间序列后,发现所有台站的加权均方根减小百分比为0.65,表明陆地水储量变化是影响地表垂向形变的主要因素之一。     

应用GRACE卫星星历数据反演地球重力场模型

讨论了基于GRACE卫星星历数据反演地球重力场模型的动力学法,给出了综合考虑估计加速度计尺度、偏差和卫星初始位置的算法。利用26天GRACE卫星精密轨道数据和加速度计数据解算出直到36阶次的地球重力场模型GRACE01S—OR。采用不同模型位系数差的阶方差和不同模型所表示的大地水准面的差值的方法对该模型进行了外部检核。结果表明：该模型的精度优于相同阶次的EGM96模型和EIGEN2模型,而与同阶次的CHAMP03S和CG01C模型的精度非常接近。     

利用GOCE卫星重力场模型确定高分辨率地转流

高分辨率、高精度地转流的探测是海洋学研究的目标之一.选用海洋环流探测卫星(GOCE)、气候实验卫星(GRACE)2种卫星重力场模型,结合卫星测高获取的平均海面高模型,计算了分辨率为15′×15′的稳态海面地形(MDT)和全球地转流,利用GOCE卫星重力场模型解算的结果在分辨率和精度上均高于利用GRACE模型解算的结果;选择GOCE最新重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R4,ITG-GOCE02和JYY-GOCE02S,联合高精度GOCE卫星重力场模型和高分辨率CNES_CLS09MDT模型的组合方法,得到的地转流结果基本等于或高于仅利用MDT模型得到的结果,可以有效恢复滤掉的MDT(利用GOCE卫星重力场与平均海面高模型计算得到)中的高频信息,实现对流幅为几十千米的海洋环流的探测,使地转流更接近于真实特征.     

基于GRACE重力卫星数据的黄河流域水储量变化研究

采用GRACE RL05 Level-2版本60阶重力场球谐系数模型,反演2004～2010年黄河流域水储量变化的时空分布特征,结果表明,黄河流域水储量变化具有明显的季节和周年变化特征,2004～2010年,黄河流域水储量整体以0.25 mm/a的速率下降,其中2006年1月～2007年5月,水储量减小速率较大,约为1.6 mm/a。将这一结果与GLDAS水文模型的计算结果进行比较,两者具有强相关性,相关系数为0.81。     

基于GRACE星间距离变率数据的地球重力场模型

讨论了利用重力场探测与气象实验卫星(GRACE)星间距离变率数据反演地球重力场模型的动力学法,推导了将两颗卫星加速度计的尺度和偏差以及初始相对速度作为待求参数与位系数一起求解的数学模型.基于67 d GRACE星间距离变率和加速度计观测数据解算出80阶次的地球重力场模型TJGRACE02S.该模型与EIGEN-GL04C模型(前72阶)所表示的全球(2.5°×2.5°格网点)大地水准面差值的中误差和重力异常差值的中误差分别为0.052 m和0.50×10~(-5)m/s~2.结果表明:TJGRACE02S模型的精度要明显优于相同阶次的EIGEN-CHAMP03S和EGM96,而与EIGEN-GL04C和GGM01S模型的精度比较接近.     

气候变化和人类活动对中国陆地水储量变化的影响研究

陆地水储量变化深刻影响着水资源分布和供给。综合考虑气候因子及人类活动对陆地水储量变化的影响,有利于深入认识水储量的时空分布规律,为水资源的有效管理提供科学依据。基于重力卫星GRACE、GRACE-FO等多源监测数据及我国经济社会用水统计数据,使用Mann-Kendal趋势分析、Sen斜率估计及Spearman相关分析方法,对我国十大流域陆地水储量距平(TWSA)变化趋势及其与气温、降水、用水之间的相关关系进行探究。研究发现:我国主要流域的TWSA变化呈现"干湿分异"的空间格局,即湿润、湿润/半湿润及半湿润流域的TWSA呈增长趋势,而干旱和半干旱流域的TWSA呈降低趋势;西北诸河、西南诸河、黄河及海河流域的TWSA显著受到气温的影响(p0.01),长江、东南诸河、珠江及松花江流域的TWSA显著受到降雨的影响(p0.01);我国农产品虚拟水净调出地区,TWSA年际变化与用水量年际变化呈显著正相关,而我国农产品虚拟水的净调入区,TWSA年际变化与用水量年际变化呈显著负相关。本研究成果可为水资源管理提供科学依据,实现水资源配置的公平性和有效性,进而保障各流域生态安全及粮食安全。     

基于地下水多变量空间聚类分析的变异性评价

在现存地下水监测网站中,观测站点分布的任意性、随意性和层次不清以及观测数据的冗余性等问题普遍存在,应用空间聚类原理,对所选研究区域廊坊地下水的监测点位及监测指标分别进行了空间聚类分析,对原始数据和经聚类处理后的数据分别进行了空间变异性评价,结果显示空间聚类分析是有效合理的。试图将空间变异性和空间聚类方法结合起来,为环境监测点的重新布置提供了理论依据,使提高监测效率与监测点的代表性、优化监测网格成为了可能;了解监测指标及监测点位在空间上的相关程度,为环境监测指标的确定提供理论依据,进而为环境管理、污染物控制以及环境资源的综合利用提供基础依据。     

基于高精度卫星重力数据反演青藏高原莫霍面深度

高精度的卫星重力数据被广泛应用于大规模的区域重力反演,利用高阶次的卫星重力场模型获得高精度的重力数据并且用于反演的过程仍然存在许多分歧。首先使用基于扩程算法的标准向前列推法利用EIGEN-6C4地球重力场模型计算了高精度的布格重力异常数据,并且利用径向功率谱方法估计了低通滤波和小波分析方法得到的区域重力异常的场源深度,然后基于Parker—Oldenburg反演迭代公式,对比分析了利用低通滤波和小波四阶逼近方法所获得的区域重力异常的莫霍面反演效果,并且通过地震资料验证了小波分析方法反演结果的可靠性;最后对青藏高原莫霍面的深度特征按照构造分块进行了简要的分析,证明了卫星重力数据的有效性,提高了青藏高原莫霍面深度反演结果的可靠性。     

1∶25万银川盆地地下水资源信息系统空间数据库建设

银川盆地地下水资源评价空间数据库是在“银川盆地地下水资源评价”基础上建立起来的,是鄂尔多斯盆地地下水勘查项目的子项目.文章论述了建立空间数据库的关键问题:图形数据的采集,属性数据的采集,图形数字化和图形数据的矢量化,最后给出了空间数据库建库流程图.     

北安市地下水资源状况与保护对策

概述了北安市地下水的分类、储量、区域分布与地下水水质状况;同时,提出地下水资源开发利用与保护对策.     

Water storage variations of the Yangtze,Yellow,and Zhujiang river basins derived from the DEOS Mass Transport (DMT-1) model

In general,China is short of water resources and some regions even experience a shortage of daily water supply.This could threaten the stability and economic development of the nation.A study on the water storage variations is especially important for the water management and storage prediction in three largest river basins of China,namely,Yangtze,Yellow,and Zhujiang,where the most dense population and leading economic regions are located.The satellite gravity mission GRACE(Gravity Recovery and Climate Expe...     

地下水管理优化预报模型

本文扼要介绍了地下水管理的内容和数学模型。针对地下水管理实际,详细叙述了地下水管理模型的决策变量和约束条件,论述了地下水稳定与非稳定状态下,有关地下水管理模型的建立问题。最后叙述了用线性规划求解地下水管理—预报模型的方法,并用二个算例说明方法的应用。     

卫星遥感图像空间分辨率适用性分析

从卫星遥感图像空间分辨率的定义出发,简述了影响卫星遥感图像空间分辨率的几种因素。根据各研 究领域和研究层次对卫星遥感空间分辨率的不同需求,给出其相应的空间分辨率。从测绘制图的角度确定了不 同比例尺地图所需要的卫星遥感图像空间分辨率大小。讨论了当前主要遥感信息源的应用范围,并结合案例对 其适用性进行了分析,最后指出了卫星遥感技术目前存在的一些问题,提出了几点看法。     

用响应矩阵法解地下水管理模型

本文用模拟模型与优化模型偶合方法,研究了地下水管理问题。地下水位以有限差分或有限单元表达式表示,由响应函数组集成的响应矩阵,组成一组代数技术方程与线性规划管理模型相耦合,作为管理模型的约束条件。文中举例说明响应函数及响应矩阵的求法,和在管理问题中的应用,结果表明,响应矩阵法对于解大范围、复杂的、非稳定的、及具有分布参数的管理问题有着广阔的应用前景。     

可控源音频大地电磁测深法在地热勘探中的应用

地热作为一种新型的可再生绿色清洁能源,越来越受到广泛的重视。介绍了可控源音频大地电磁测深法(CSAMT)的工作原理,其因采用人工场源的方法而具有抗干扰能力强、分辨率较高等特点,相对于利用天然场源的方法更适合于受干扰的区域工作。本文以该方法在湖南某地地热勘探中的应用为例,研究可控源音频大地电磁测深法在地热勘探中的应用效果。介绍了测区基本的地球物理及地质构造背景,采用GDP-32Ⅱ型多功能电法探测系统进行数据采集,对数据的可靠性进行了分析,分别对四条测线结果做了解释和推断,分析地下水有利聚集空间及圈定有利储热部位,效果显著,为进一步开发利用地热资源提供帮助。     

Remote sensing image fusion based on sparse non-negative matrix factorization

In order to reduce the spectral and spatial distortions, a novel method based on sparse non-negative matrix factorization (SNMF) is proposed for multispectral and panchromatic images fusion. Firstly, the high spatial resolution and low spatial resolution dictionaries are learned from panchromatic. Then we construct a sparse non-negative matrix factorization model of the multispectral image. Thus, the coefficients matrix with spectral information can be obtained. The high spatial resolution multispectral image is produced by the multiplication high spatial resolution dictionary and the coefficients matrix. By introducing the sparse regularization, the instability of the standard non-negative matrix factorization is conquered and the fused image can preserve the high spectral and spatial information. Some experiments are made on QuickBird and Geoeye satellite datasets, and experimental results show that our proposed method can reduce distortions in both the spectral and spatial domains, and outperform some related pan-sharpening approaches in visual results and numerical guidelines.     

非构造网格FVM模型模拟尾矿堆场对地下水的影响

为了评价复杂地质区域矿产资源开发后的废弃物堆积场对地下水的影响,需要准确掌握区域地下水位在废弃物堆积场作用下的空间变化规律,为此提出了全隐式非构造网格有限体积(FVM)地下水模拟模型。在贵州某化工企业尾矿堆场的实际应用中,通过模拟成果与钻孔资料对比分析,验证了该数值模拟模的可行性与精度;通过有无尾矿堆场的模拟结果对比分析,弄清了尾矿堆场对区域地下水的影响情况。结果表明,基于非构造网格有限体积地下水数值模拟模型适宜于复杂区域内地下水模拟或污染源对地下水的影响评价。     

空间元数据与地理实体之间的同步机制

研究了地理数据库中元数据的存储方法,提出了一种基于模式的空间元数据存储模型,并设计一种基于"元关系"的元数据与地理实体之间的同步更新机制,较好地解决了元数据与空间数据的集成管理、同步更新的问题.     

地球同步轨道SAR曲线轨迹二维空间分辨率分析

针对地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)中,卫星轨道是曲线轨迹,且由于地球自转等因素的影响,卫星相对于点目标的运动轨迹没有显式表达式,且航迹速度在不同的卫星轨道位置差异很大的问题,提出了一种基于相位梯度分析的高轨SAR二维空间分辨率计算方法.文中提出了一种猜想,并采用介值定理证明:在合成孔径时间内,存在1个等效航迹速度,使得理论方位向分辨率位于1个范围之内,并计算得到了该方位向分辨率范围.最后,后向投影算法仿真实验验证了该方法的有效性.