树干圆柱体微波散射与表面粗糙度的仿真和室内观测

作为针叶、枝条和树干的单散射体模型,有限长圆柱体散射模型是微波遥感植被建模的重要基础,但针对实际树干的精确观测数据很少,建模也未考虑表面粗糙度对散射特性的影响。以三维电磁散射模拟软件FEKO和室内多角度多频率后向散射观测数据为基础,分析了树干圆柱体的散射特性,讨论了表面粗糙度对树干圆柱体雷达散射截面RCS(Radar Cross Section)的影响。研究包括：(1)模拟树干圆柱体RCS对圆柱体尺寸、介电常数的响应;(2)FEKO模拟结果与室内测量结果对比;(3)用简化建模和基于真实树干网格模拟的方式探讨粗糙度的影响并对两种方式进行比较。结果显示：(1)尺寸方面,圆柱体RCS随直径的增大逐渐增加,但植物体不同组件RCS呈现出不同的变化规律;(2)介电常数方面,RCS随介电常数的增加逐渐增大,在本实验模拟条件下,含水量每增加10%,介电常数约增加4,RCS约增加1 dBsm;(3)模拟与测量结果趋势一致,R²最高为0.87,最低为0.5,但绝对值存在一定偏差,RMSE在4～6.5 dBsm之间;(4)树干表面粗糙度对RCS有一定影响,但与波长有关,基于真实树干网格...     

基于双树复小波分解的Boosting集成学习土地覆被分类研究

近年来,集成学习（Ensemble Learning,EL）分类方法成为土地覆被分类的研究热点,尤其是Boosting集成分类方法具有分类精度高、泛化能力强,在土地覆被分类中得到了显著的应用。但是,Boosting集成分类方法对噪声很敏感,如果训练样本含有噪声时,Boosting算法可能会失效,这是该方法的局限性。为了解决Boosting集成方法在土地覆被分类中存在的问题,有效克服噪声的影响,减少分类结果中的“椒盐”现象和提高分类精度,提出了基于双树复小波分解的Boosting集成学习分类方法。该方法对影像的光谱波段进行一层双树复小波分解,降低图像的噪声,将分解后的各波段作为Boosting集成学习的输入,得到最终的分类结果。实验先后比较了GBDT、XGBoost、LightGBM 3种Boosting集成学习算法在SPOT 6和Sentinel-2A影像上的分类效果。结果表明：(1)在SPOT 6影像上,3种Boosting集成算法总体分类精度均高于90%;DTCWTLightGBM分类总体精度最高,达到94.73%,Kappa系数为0.93,比LightGBM总体精度提高了1.1%...     

高原高寒露天矿区氟化物与硫化物特征及污染评价

为了明确氟化物与硫化物对土壤重构的影响,选取青海省木里露天矿坑周边土壤作为研究对象,在聚乎更矿区、哆嗦贡玛矿区和江仓矿区采集了9个采坑周边土壤样品29个,在矿区外围采集草甸土壤样品25个。对土壤中氟化物与硫化物的含量进行分析,并采用单因子指数法、内梅罗综合指数法和地质累积指数法等评价方法进行氟化物和硫化物的污染评价。结果表明,矿坑周边土壤中的氟化物含量远大于沼泽草甸土壤中的氟化物含量,超标率为72.4%,矿坑周边土壤中的硫化物含量低于沼泽草甸土壤中的硫化物含量,氟化物对采矿活动和煤矸石堆积比较敏感,存在一定程度的富集和累积效应。评价结果表明,木里矿区周围土壤中硫化物在清洁安全范围内,氟化物整体在安全范围内,部分采坑存在轻度污染迹象。在利用矿渣、煤矸石等作为原料进行土壤重构过程中,应注意改善土壤对氟化物的环境容量,防止硫化物氧化和氟化物的淋滤对土壤环境造成恶化。     

基于ITPCAS数据的青藏高原太阳总辐射时空变化特征

利用青藏高原观测站数据对ITPCAS太阳总辐射数据进行评价,并基于ITPCAS数据分析青藏高原总辐射的时空变化特征。结果表明:ITPCAS总辐射数据与观测数据具有很好的一致性,能反映出青藏高原总辐射的时空变化特征。青藏高原年平均总辐射高值中心位于西藏西南部和青海柴达木盆地,低值中心位于高原东部的四川盆地和藏东南地区,高值和低值中心随季节变化发生变动。1999年之前,青藏高原总辐射整体表现为减小趋势,减小幅度约4.86 MJ/(m~2·a);2000年之后表现为上升趋势,上升幅度约8.03 MJ/(m~2·a)。从空间分布上来看,1999年之前高原西部和东南部少部分区域总辐射呈现出明显的上升趋势,其他大部分区域呈现出下降趋势或变化趋势不明显;2000年之后除高原西部和东部部分区域总辐射表现为明显的减小趋势,其他大部分区域均表现为上升趋势。     

基于GIS的青海湖流域水生态功能分区

湖泊型水生态功能分区是以流域数字高程模型(DEM)为底图,通过水文分析划分出目标流域的自然水文单元和水系,借助流域综合调查资料确定水生态功能分区,也是地学分区面向生态环境领域的发展和应用。基于GIS技术,将研究区7大主要河流水系图、DEM、生态系统服务价值总量图、归一化植被指数(NDVI)图、土地利用类型图等进行统一处理为栅格单元相同的栅格图,使用GS+软件计算各指标要素的空间自相关距离,从而得到各因子之间的空间自相关距离,确定青海湖流域水生态功能一二级分区主导指标和影响指标,运用ArcGIS 10.0软件中的空间叠加法对选定的指标栅格图进行模糊叠加,修正分区边界,确定青海湖流域水生态功能一级分区为8个。以青海湖流域水生态功能一级分区图为底图,在一级分区的基础上确定青海湖流域水生态功能二级分区为27个。青海湖流域水生态功能一、二级分区有助于丰富青海湖流域分异规律研究,为青海湖国家公园的建设提供理论与方法指导。     

格尔木河生态基流研究

基于格尔木河上游纳赤台水文站1968年~2018年、中游格尔木水文站1959年~2018年逐日径流、降水资料,对原始实测水文数据进行Mann-Kendall突变检验,还原修正后,采用Tennant法、Q法、近10年最枯月平均流量法和最小月平均实测径流法,结合格尔木河干旱区河流的特殊性进行分析计算。结果显示,格尔木站突变年为1965年、2009年,纳赤台站突变年为2002年;还原修正后,格尔木水文站的生态基流汛期(4月~9月)为7.26 m^(3)/s、非汛期(10月~翌年3月)为2.42 m^(3)/s,纳赤台水文站的生态基流汛期(4月~9月)为4.20 m^(3)/s、非汛期(10月~翌年3月)为1.40 m^(3)/s。     

巴音河流域高时空分辨率叶面积指数数据集

叶面积指数（Leaf Area Index,LAI）是表征地表特征变化的重要指标之一,也是陆表、水文等模型的重要参数。本数据集是基于增强型时空自适应反射率融合模型（ESTARFM）,将全球陆地表层卫星（GLASS）LAI(8d/500m)、中分辨率成像光谱仪（MODIS）MOD13A1和MYD13A1、陆地卫星Landsat-7 ETM+和Landsat-8 OLI数据,进行融合,得到8 d/30 m分辨率的LAI,通过分段线性内插最终得到巴音河流域高时空分辨率LAI(1 d/30 m)。对比高时空分辨率LAI(1 d/30 m)与GLASS LAI产品的时空特征,验证数据集精度。结果表明：与原始GLASS LAI相比,本数据集在空间上具有与GLASS LAI一致的分布特征,且轮廓与纹理更为清晰。在时间上,二者具有相同的月际变化特征,且由1 d/30 m LAI估算的区域月平均LAI和区域8日平均LAI与原始GLASS LAI存在显著正相关性,R2分别为0.95、0.94,Pearson积矩相关系数均为0.97,P值均小于0.01。此数据集可为陆表过程、水文循环等模拟提供重要的数据支持...     

巴音河中下游农业灌溉对地下水补给量与排泄量的影响

为揭示农业灌溉对柴达木盆地东北部内陆河—巴音河地下水补给量与排泄量的影响,采用SWATMODFLOW耦合模型,在保证其模拟精度的前提下,模拟了巴音河中下游有无农业灌溉条件下的地下水循环。结果表明,空间上,持续灌溉使得下游的地下水向地表水排泄比例从0.32%增加到0.70%,并持续到灌溉停止后的第3个月。季节尺度上,农业灌溉使研究区地下水补给量和排泄量增加,农业灌溉对地下水补给量的影响夏季汛期时较小,秋季河道径流量较小时最大,冬季最小。农业灌溉对地下水的补给作用具有一定滞后性,停止灌溉后3个月内补给仍在进行。相对于地下水补给量,地下水排泄量受农业灌溉影响亦在增加,但增量较稳定,稳定在60000～70000m~3/d之间。年际尺度上,地下水补给量和排泄量在农业灌溉影响下均有所增加。其中,降水量较多年份农业灌溉对地下水补给量影响较小。农业灌溉影响下地下水向地表水排泄量的年际变化不大,变幅为-2%～2%。     

青海湖沙柳河流域水汽再循环研究

陆地蒸发水汽是水循环过程的关键环节,深刻影响内陆河流域的水资源和生态环境,研究水汽再循环比例对区域水资源调配和管理具有重要意义。选取2019年5—9月份青海湖沙柳河流域13个采样点的月降水同位素数据,利用基于稳定同位素的水汽再循环模型,分析了再循环水汽对流域降水的贡献比例,以期为该流域水循环研究提供基础数据和理论参考。分析结果表明：(1)2019年5—9月份青海湖沙柳河流域逐月平均水汽再循环比例分别为11.01%、12.64%、8.13%、9.48%和14.97%,平均为11.25%;其季节变化特征明显,5月份流域水汽再循环比例开始增加然后降低,到9月份达到最大值,呈先增加后降低再增加特征。(2)各月水汽再循环比例空间分布状况存在差异性。(3)6—8月份流域河源地区水汽再循环比例均大于河口地区,从河口地区到河源地区呈现明显的增加趋势,水汽再循环比例最高值均位于流域的西北部山区。(4)5—9月份水汽再循环比例主要受500 m高度东向水汽来源和海拔影响。沙柳河流域水汽再循环是该流域重要的降水来源之一,关注流域水汽再循环有利于流域的水资源管理和有效利用。     

基于综合水质标识指数法的湟水水质评价

综合水质标识指数法是一种既相对简单又能综合反映河流水质整体水平的方法。采用综合水质标识指数法对2000—2010年湟水干流4个断面的水质监测数据进行评价,结果表明:湟水各断面的综合水质类别达到或优于水功能区的目标要求。将综合水质标识指数法评价结果与国标推荐的单因子标识指数法评价结果进行比较表明,单因子标识指数法评价结果(水质类别)要差于综合水质标识指数法评价结果,表明单因子标识指数法以最差的水质类别作为水质综合评价的结果,不能全面反映水质的整体状况,而综合水质标识指数法能综合反映河流水质的整体状况。