京津冀冬季大气混合层高度与大气污染的关系

大气混合层高度(MLH)是影响大气扩散的主要因子之一,其对大气质量评估和污染物的存储量及分布起着重要作用.本实验利用云高仪对2014年污染严重的2月京津冀区域4个站点(北京、天津、石家庄和秦皇岛)MLH进行了同步连续观测,分析了其各自及其区域总体变化特性.结果表明,秦皇岛MLH月均值最高,达到865 m±268 m;石家庄最低,为568 m±207 m;北京和天津介于这两城市之间,分别为818 m±319 m和834 m±334 m;结合气象数据分析发现,辐射和风速是影响混合层高度的主要因素;对4个站点颗粒物浓度与混合层高度的关系研究表明,混合层低于800 m,4个站点细颗粒物浓度均会超过国家二级标准(GB 3095-2012,75μg·m-3),观测期间北京、天津、石家庄和秦皇岛这4个站点混合层高度低于800 m天数所占比例分别为50%、43%、80%和36%.石家庄虽然近地层污染物浓度较高,但是大气混合层以内污染物负荷并不高,不利的大气垂直扩散条件是石家庄近地面长时间高浓度污染的主要原因.研究结果对于认知京津冀区域污染分布现状具有重要意义,并可为区域内污染源合理分布提供科学参考.     

城市垃圾场空间扩张遥感监测——以贵阳市高雁垃圾场为例

为研究垃圾场对城市发展的影响,利用2002、2006、2010、2013、2015和2016年6个时相的高分辨率遥感影像,通过目视解译监测贵阳市高雁垃圾场的时空扩张动态。以1︰10 000地形图为参考的多项式方法进行几何校正基础上,采用目视解译方法提取各时相的垃圾场占地区域,并分析高雁垃圾场扩张特征。在此基础上,通过GIS的空间分析功能,结合实地调查进行垃圾场的人口影响分析。结果表明,贵阳高雁垃圾场空间扩展迅速,垃圾场堆积区面积从2002年的5.4 hm~2扩展到2016年的46.5 hm~2,新增面积超过40 hm~2,年均新增面积超过2.9 hm~2约54%。垃圾场影响的人口数量超过10万,显著影响了区域的大气、水和植被。最后,遥感对中国的城市垃圾场监测具有重要作用,在遥感监测基础上,掌握垃圾场演变动态,能够为城市乃至区域可持续发展提供参考。     

重大自然灾害应急救助保障集成平台设计与应用

为解决重大自然灾害救助保障时效性低、需求不明确等问题,综合应用地理信息系统(GIS)、模拟仿真、物联网、智能终端等技术,设计开发了基于B/S架构的重大自然灾害应急救助保障平台。该平台包括重大自然灾害损失与社会影响快速评估、应急救助需求与能力快速评估、应急救助物资调度等关键功能模块,并在国家减灾中心及内蒙古、山东、海南和云南等4个省份50余个县(市、区)实际应用。结果表明:该平台在重大自然灾害损失快速评估、应急救助需求评估等环节发挥了决策支持作用,平台的技术与功能架构具有较强的可复用性,有利于整体技术方案的快速推广。     

矿区景观格局演变及生态系统服务价值响应

以铜锣山南段矿区为研究目标,借助高分辨率遥感数据获取景观覆被信息,测算景观格局指数和修正后的生态系统服务价值(ESV,万元)。结果表明:(1)ESV总计增加76.34万元。林地和水域的ESV上涨幅度最高,分别增加61.47万、22.34万元。山脊的峰丛及边缘、319国道沿线和采矿区中心地的ESV增长明显,植被恢复、水环境修复工程等有效改善了矿区生态环境。(2)各类景观的敏感性指数(CS)都小于1,其中2018年林地CS为0.83、未利用地CS接近于0。ESV对生态系统服务价值系数的变化缺乏弹性,说明核算结果可靠,可为生态修复提供参考。     

长三角地区大气NO2和CO2浓度的时空变化及驱动因子分析

以长三角城市群为研究对象,利用卫星遥感观测数据协同分析长三角地区大气NO₂和CO₂浓度的时空变化特征和驱动因子,揭示了长三角地区污染物和CO₂高浓度地区空间格局.结果表明长三角城市群地区大气NO₂和CO₂浓度的时空分布及变化特征呈现了受化石燃料燃烧和机动车排放等人为活动以及区域地形、地表覆盖、气候等自然条件的综合影响结果.大气NO₂和CO₂高浓度值围绕太湖明显呈口对西南向的U字形分布,一致于围绕太湖分布的杭州、上海、苏州、无锡、常州和南京等大型城市区域,以及安徽铜陵地区的工业排放区.大气NO₂浓度值呈现秋冬时期较高,夏季最低的季节分布特征.大气CO₂浓度受植被CO₂吸收和CO₂的积累影响,8~9月最低,4~5月最高.此外,随着人为排放活动的急剧减少,2020年1~3月的大气NO₂浓度比2019年同时期降低了50%以上,其中分布了以钢铁厂、燃煤厂为主的大型工业热源的城市NO₂浓度下降最多,如镇江、南京、马鞍山.     

热带及北太平洋海表温度与两类El Ni?o事件的关系

副热带及热带海温异常变化对两类厄尔尼诺事件具有一定影响,定量分析热带及北太平洋关键海区海表温度对两类厄尔尼诺事件(尤其是中太平洋型厄尔尼诺事件)的不同贡献,对完善两类厄尔尼诺事件预报模型及极端气候预报具有重要意义。本次研究利用海表温度资料,采用旋转经验正交函数分解、功率谱分析、相关分析等方法研究了热带及北太平洋区域海表温度异常变化关键区与两类厄尔尼诺事件的关系。结果表明:1985~2009年热带太平洋海表温度前两个模态的时空分布能够很好地表征两类厄尔尼诺事件发生过程中最大海温变化的时间演变特征。热带及北太平洋海表温度变化最显著的区域主要有四个,分别是赤道中东太平洋、加利福尼亚西南、阿留申群岛和白令海一带。其中阿留申群岛地区与其他海区存在显著的负相关。春季和秋季海温异常变化区域位于赤道中太平洋,夏季和冬季海温异常变化区域位于赤道东太平洋。根据热带及北太平洋海表温度显著变化关键区域与两类厄尔尼诺事件的密切关系,通过回归分析,建立了二者之间的回归方程,得到的结果为进一步研究热带及北太平洋关键海区海温对两类厄尔尼诺事件的影响提供有益的参考。     

快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响研究

利用1987年和2007年两期遥感影像提取了上海市快速城市化地区的土地利用变化数据,根据IPCC-LULUCF温室气体计量方法,计算了上海市快速城市化地区植被和土壤的碳储量,并采用圈层同心圆和线性拟合等方法定量的研究快速城市化对上海地区植被和土壤碳储量时空变化的影响.研究结果表明:(1)上海市总的碳库储量呈现减少趋势;(2)上海市城市建设用地面积比重从城市中心向郊区递减;(3)对上海市各采样单元的城市化水平和碳储量数据进行拟合研究表明两者具有良好的线性关系.     

基于WEBGIS的地震空间减灾信息化平台建设研究

地震已成为威胁人类生命、财产和社会经济发展最严重的自然灾害之一。针对当前地震应急减灾系统灾害信息获取时效性差、自动化和定量化程度低及信息集成共享等方面的不足,通过收集、整理地震灾害时空信息,结合灾区基础地理、多源遥感卫星影像及动态灾情信息,利用面向对象及主题的数据模型设计在线的地震应急减灾时空一体化数据库;提出了构建基于WEBGIS和空间技术的地震减灾信息化平台的总体设计架构、技术体系及功能模块;开发了平台原型系统,初步形成了地震灾害动态监测、灾害评估、灾情信息实时共享以及应急减灾辅助决策的一体化产品,为提高我国地震灾害应急减灾水平提供了借鉴作用。     

自然灾害适应性研究进展

综述了适应性的发展阶段、适应性定义的多重属性和解析、适应性分析的模型和方法及国内外自然灾害适应性的研究进展。适应性的研究方法一般归为案例分析和数学模型两种。研究表明:国内外自然灾害领域的适应性研究主要侧重于社会经济的响应,尤其是农场(农户)尺度的适应决策和风险感知,然而,从自然灾害系统角度的适应性评价研究比较少。适应性在灾害领域的评价案例多作为脆弱性评价的一部分而存在。适应性研究首先要明确空间尺度,不同尺度所使用的适应性指标各有不同。适应性是局地具有的特征,尺度过小数据制约就越大,尺度过大需要考虑基本单元之间比较所用到的适应性指标灵敏程度。     

基于改进U-Net网络与联合损失函数的海南自然保护区高分辨率遥感变化检测模型

海南自然保护区遥感监测对森林资源监测、生态保护及热带亚热带地表研究具有重要意义。基于深度学习方法,针对海南省自然保护区大范围变化检测问题,对U-Net网络结构进行了改进,在每一个卷积层后加入标准化层,以跳线连接的形式将原有卷积模块改进为优化模块,同时在编码器底端添加金字塔池化模块以更好提取全局信息,形成了改进U-Net网络模型。模型训练采用基于交叉熵损失函数和广义骰子损失函数构建的联合损失函数,配合多种优化策略实现端到端的地物变化信息提取。该模型应用于公开数据集和研究构建的海南自然保护区数据集的变化检测任务,总体精度分别为97.21%(Kappa系数0.88)和95.12%(Kappa系数0.90),相比原始U-Net效果提升显著。