渤海海冰作为淡水资源：脱盐机理与可利用价值

我国北部沿海地区缺水问题十分严重,但冬季在渤海及黄海北部形成较大范围的海冰。海冰因其成冰过程中盐分大量析出而盐度很低,可能成为解决这些地区缺水问题的重要淡水资源。论文根据实地观测和室内不同盐度海水的实验分析,阐述了渤海海冰盐度变化和海水成冰脱盐过程,并采用二次成冰脱盐和离心脱盐等方法,分析了海冰经进一步人工淡化的可能性,探讨了海冰作为淡水资源的可利用价值。     

环渤海地区海冰水资源农业利用研究

环渤海地区盐碱滩涂地面积广阔,淡水资源紧缺现状制约着该地区土地资源开发和农业利用。新型海冰水资源的开发和利用有望打开这种尴尬局面。实验结果表明:海冰水灌溉下台田土壤耕作层平均盐分含量为2.45 g/kg,可以保障土壤耕层安全;3 g/L海冰水灌溉与无灌溉处理相比,油葵增产31.3%、甜高粱总糖量增产21.2%、紫花苜蓿增产27.0%。可见以海冰水为水源的"台田-浅池"综合利用模式对环渤海地区改良和利用盐碱地具有重要的参考价值。     

中国各区域秸秆资源可能源化利用的潜力分析

在我国能源需求迅速增长并日益依赖国际市场的背景下,能源化利用秸秆资源是我国缓解能源短缺的重要选择之一。论文在综合相关研究成果的基础上,对我国不同区域农作物秸秆可能源化利用的潜力及资源密度进行了分析。研究表明,2009年中国农作物秸秆理论资源量为7.48×10⁸ t,可获得资源量为6.34×10⁸ t,可能源化利用量为1.52×10⁸ t。中国可能源化利用秸秆资源区域分布极不均匀。长江中下游、东北、华北等区域可能源化利用秸秆潜力较大,分别为0.42×10⁸、 0.37×10⁸和0.35×10⁸ t,青藏高原、黄土高原和西南可能源化利用秸秆资源潜力较低。根据各区域可能源化利用秸秆资源密度,论文对不同省份建造较大规模秸秆发电企业或燃料乙醇企业的适宜性进行了分析。     

渤海海冰及其对渤海生态环境的影响

海冰是渤海生态环境的重要组成部分和特殊区域现象。通常年份冰期可跨4个月,覆盖渤海40%的海域面积。海冰对海上污染物的迁移转化行为、典型生态环境和海上突发事故都有不同程度的直接影响,是渤海污染防治、生态保护、风险防范等任务中要考虑的重要因素。本研究基于渤海海冰的生成条件和时空分布分析,论述渤海海冰对污染物迁移转化行为、海洋生物和海上突发事件的可能影响途径与程度;最后提出要从冰情、海洋生态环境质量、海洋生物等几个方面加强冰区海洋生态环境监测工作,为渤海生态环境保护提供技术支撑。     

渤海海冰Modis影像中"伪海冰像元"消除方法的探讨

"伪海冰像元"对渤海海冰范围分布信息的提取产生影响,消除伪海冰像元需要得到一些传感器、大气状况等参数,但往往很难全部得到满足.本文研究了在不知道传感器、大气状况等参数的条件下,通过对数字影像进行实验分析,提取传感器、大气状况引起的脉冲响应函数,并利用该函数结合频域逆滤波和维纳滤波器求解消除非理想脉冲响应的反卷积函数,在空域利用反卷积函数对图像进行逆处理的"伪海冰像元"消除方法.试验结果表明,该方法能够达到降低"伪海冰像元"与其邻域海水像元之间分离度的目的,从而较好的在渤海海区Modis影像中实现分离出"伪海冰像元"的效果.     

基于HJ-1 CCD数据的海冰时空特征分析——以渤海辽东湾为例

基于环境减灾卫星(HJ-1)CCD数据,对比分析了CCD数据4个波段的不同地物波谱特征,构建了海冰遥感信息提取指数(SII),并将该指数作为一个特征参量与CCD数据的其他4个波段进行支持向量机分类,提取了2012/2013年海冰发展关键期的海冰时空变化信息,在此基础上,结合气象数据分析了2012/2013年冬季渤海辽东湾海冰灾害的时空分布特征。结果表明:海冰的冻结、融化、增长和减弱与冬季气候时空变化特征有密切关系;HJ-1CCD数据能有效提取海冰信息,是海冰监测的一种有效的数据源;基于SII指数的支持向量机遥感图像海冰分类方法对海冰的识别具有较高的精度,能够为海冰监测提供新的技术支撑。     

渤海海冰淡化对海水盐度影响的数值模拟

海冰的大规模开采和淡化会导致周围水体的盐分增加.本文基于ECOMSED模式,建立了渤海潮流驱动下的盐分扩散模式,来定量的分析渤海淡化期增昔盐分的扩散情况.结果表明,环渤海沿岸利用海冰的城市中,黄骅和鲅鱼圈的水交换能力最弱,盐分不易扩散;其次是曹妃甸和葫芦岛;长兴岛邻近外海,且水深较深,水交换能力最强,盐分容易被稀释.     

海冰预警监测综合信息服务平台设计与实现

冰情及其险情等海冰信息产品的制作与发送是海冰监测工作的重要内容。海冰是渤海及北黄海海域的重要海洋灾害之一,依据政府职能部门、用海企业、社会公众、科研人员等用户对海冰监测信息产品的需求,对海冰预警监测综合信息服务平台建设方案进行研究。通过构建海冰预警监测综合信息服务平台,实现冰情和灾情数据查询、分析、动态显示与发布,以及海冰灾害风险分析与事故应急响应等主要功能,进而实现海上石油平台、滨海核电、高值养殖等典型涉海用户的冰情监测与风险信息的动态管理,以及相关行政区域的灾情信息传送。     

渤海海冰抗压强度的野外实验方法

近几年来,我们在渤海海上和鲅鱼圈、葫芦岛等沿岸做了大量的关于海冰单轴抗压强度的调查研究。随着调查研究的深入,对海冰抗压强度的实验内容和实验方法提出了系统化、标准化的要求。现在,国内有关单位对海冰力学性质实验方法也极为关注。本文目的是通过总结该海冰室在多年野外调查中逐渐形成的,目前的海冰单轴抗压     

陆源自然平整海冰生长过程中的盐分与孔隙率变化

渤海海冰资源化将为环渤海地区水资源短缺问题的解决提供一种战略途径。研究自然平整海冰在生长过程中的物理性状,可以为海冰开采冰源选取提供理论依据。本文通过实地观测渤海湾沿岸盐场一级沉淀池平整海冰生长状况,基于实测数据分析,得出了海冰生长过程中厚度、盐度、密度以及孔隙率的变化规律。结果表明:温度是影响海冰生长的关键因素;海冰累计厚度与负积温成反比,当平均气温低于冰点时,平整海冰单日生长量与日平均气温成反比,累积冰厚随时间成二次分布;生长初期海冰盐度较高,随着时间推移呈下降趋势;海冰密度和孔隙率随着气温变化而波动,密度整体上(实密度和表观密度)呈下降趋势,而孔隙率呈上升趋势。     

河北近海海域海冰时空变化遥感监测分析

河北近海海域每年冬季都会出现不同程度的海水冻结现象,实时连续监测海冰变化对制定有效的防灾减灾措施具有重要意义。利用MODIS、环境一号、高分一号、高分四号等多源卫星遥感数据,提取了2010—2018年8个冬季的河北近海海域海冰信息。以冰期、盛冰期、海冰最大面积、海冰最大外缘线和海冰最大叠加频次作为统计指标,分析了海冰时空变化特征。结果表明,河北近海海域海冰通常始于12月中下旬,终于次年2月下旬,冰期一般为50~60 d,盛冰期多数出现在1月下旬至2月上旬。在一般冰年,海冰多初现于唐山附近海域,消融于沧州附近海域。2010—2018年,前3个年度海冰冰情相对稳定,均相对较重;而近5个年度冰情变化相对剧烈,冰情较轻与较重的年度大体呈间隔式出现。监测期海冰冰情整体呈下降的变化趋势。     

不同空间分辨率遥感数据在核电站温排水监测中的应用研究

近年来,我国核电事业发展迅速,随之而来的环境问题备受关注。本研究采用同时相、不同空间分辨率的MODIS数据、HJ-1B红外相机数据及Landsat-8热红外数据计算获取了红沿河核电站附近海域的海表温度分布信息,并基于校正的海湾平均温度法得到三种星源数据的核电站温排水分布。分析显示:在红沿河核电站温排水监测中,Landsat-8监测结果精度最高,且能体现最多的温升细节信息;HJ-1B与MODIS数据因受制于较低空间分辨率所导致的“混合像元”效应,监测结果精度较低。考虑到不同温排水扩散区域水文地质条件的差异,在监测工作中应综合利用不同时间及空间分辨率的卫星数据,同时,无人机载红外载荷监测方式有望成为卫星遥感监测手段的有力补充。     

基于MODIS-OLI遥感数据融合技术的农田生产力估算

大范围、高精度的农田生产力遥感监测依赖于高时空分辨率的遥感数据,单纯依靠由单一类型传感器数据获取的高时相或者高空间分辨率的遥感数据都不能满足清晰掌握田块尺度上作物生长动态的需求。全球免费提供的空间分辨率250~1 000 m的MODIS数据和空间分辨率30 m的Landsat数据是植被动态监测普遍应用的数据源,针对应用MODIS数据估算的农田生产力空间分辨率较低而Landsat卫星重访周期长的局限性,研究基于空间分辨率30 m的Landsat 8 OLI数据与空间分辨率500 m的MODIS数据,应用时空数据融合技术,融合OLI数据的高清晰空间表达能力与时间间隔8 d的MODIS数据的植被生长时间序列过程的监测能力,获得空间分辨率30 m、时间步长8 d的时间序列数据,利用VPM （Vegetation Photosynthesis Model）模型以宁夏永宁县部分地区为试验区估算该区域的NPP。研究结果表明,融合后所得30 m分辨率的NPP具有良好的空间细节信息,提高了MODIS数据中混合像元上的估算精度,并保留了MODIS数据原始的时间过程信息,以30 m的空间分辨率刻画出作物的生长动态;较单独应用MODIS数据,使用融合数据估算的NPP可更有效检测出高标准农田建设对农田生产力的提升。     

基于特征基元的航空遥感海域使用信息提取技术研究

近年来,随着沿海经济的发展,海域使用状况日新月异,传统的人工监测已经不能满足海域使用变化的需求.如何快速、实时了解我国沿海海域使用现状,为政府管理部门提供管理、决策依据,是一个亟待解决的问题.航空遥感因其快速、灵活、宏观等特点被应用到海域使用动态监视监测中来.本文在充分了解归纳国内外高分辨率遥感信息提取技术的基础上,研究了适合航空遥感数据信息提取技术和方法,并将其应用到海域使用动态监视监测中.     

中国2020年城市生活污水排放量预测及淡水资源财富GDP指标的建立

以1985-2003年的城市生活用水量、城市生活污水排放量的统计数据及其变化趋势和变化规律、年均变化量等数据为基础,应用系统分析与模式预测相结合的方法,对中国2020年城市生活污水排放量进行警告性预测、滚动性预测和循环经济方案预测,分别为4.024×1010,3.554×1010和1.735×1010 t.经分析,推荐采用循环经济方案预测值(1.735×1010 t)为2020年中国城市生活污水预测排放量.提出了淡水资源绿色GDP指标,并以某市为例,框算了其淡水资源财富.      

基于人工神经网络多源数据融合的子像元冬油菜提取——以两湖平原为例

油菜是我国第五大农作物和重要的油料作物。获取油菜的种植分布信息对食用油市场的发展和粮食安全具有重要意义。两湖平原泛指包括湖北江汉平原和湖南洞庭湖平原在内的广大平原区域,是我国重要的粮棉油生产基地,“湖广熟,天下足”指的就是这一地区。由于耕地破碎,种植结构复杂,两湖平原轮作和间作的现象非常普遍,传统的遥感监测方法难以准确地获取冬油菜的空间分布。本文提出了一种基于人工神经网络ANN的子像元冬油菜提取方法,将时间序列MODIS-EVI和GF-1数据结合以提取两湖平原的冬油菜丰度信息。首先采用顺序前向选择SFS算法从时间序列MODIS-EVI数据集中进行物候特征优选;然后构建融合多源数据的ANN模型估算两湖平原的冬油菜丰度。结果表明：基于ANN方法获取的冬油菜分布具有较高的精度（ANN估算结果与GF-1和统计数据的验证精度分别为91.54%和74.70%）,在利用中分辨率影像进行大尺度冬油菜精细制图方面显示出巨大潜力,可为我国冬油菜的空间分布制图和时空格局分析提供技术方法。     

基于光学视频的冰区核电海面浮冰监测与分析系统设计

随着能源需求的不断扩大,大型核电工程已逐渐向有冰海域分布。海冰是有冰海域海洋活动的首要灾害性环境要素,冰区核电站正常运行的首要问题是如何保障冷源取水不受海冰灾害影响而失效。本文根据冰区海水直接利用工程的监测需求,分析了光学视频在特定小区域海面浮冰监测中的优势,并基于海冰灾害风险评估的理论框架和信息处理流程,初步设计了冰区核电海面浮冰监测与分析系统。系统建成后,结合实时监测数据和风险评估数据库,可以快速提供冷源取水堵塞风险和预警信息,为企业和有关部门及时有效的采取防灾措施提供依据。     

长兴岛附近海域利用动态变化及开发环境压力评价

本文以长兴岛附近海域为研究区,以2005年和2015年两期高分辨率遥感影像为数据源,利用GIS技术手段,提取及分析了长兴岛及其附近海域围填海分布、面积及利用类型信息,计算了海域利用类型动态度、海域利用转移矩阵、海域利用结构信息熵及海域开发资源环境压力指数,分析了长兴岛附近海域2005—2015年海域开发利用的动态变化,从而对该海域开发资源环境压力强度进行评价。结果表明:（1）2005—2015年长兴岛附近海域港口用海扩张速度最快,动态度高达11.09%,未利用扩张速度次之,而盐业用海面积呈现负增长状态,动态度为-0.16%;（2）10 年间围填海类型主要转变方向为海域转为围海养殖、港口和未利用类型;（3）研究期间信息熵由2005年的0.96增加到2015年的1.40,海域利用结构均衡度加强,海域利用结构趋于多样化、均衡化;（4）2005年和2015年长兴岛资源开发环境压力处于中等强度及以上的海域所占比例分别为56.14%和62.97%;海域开发资源环境压力指数变化量大于零值的面积高达80.7%,海域资源开发环境压力强度在逐渐增强。     

基于Sentinel-1数据波弗特海域海冰漂移检测技术研究

卫星遥感技术是目前对极区海冰监测的重要手段,随着卫星数据的不断优化,选择适合的漂移算法,提高海冰漂移检测的精度,对我国开展极区海冰运动研究有重要的意义。本文首先基于Sentinel-1遥感数据,采用有效的预处理方法,得到较为准确的数据集。然后针对所得数据集采用SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）特征跟踪方法,实现了对时间间隔为1 d的极区海冰漂移的速度和方向监测。最后用浮标数据对本方法进行了验证。结果表明,本文所得漂移矢量与浮标数据所得结果基本一致,与浮标数据的平均误差比仅为8.1%,从而表明该方法可以有效地实现极区海冰漂移检测,且准确性较高。