检索结果-内蒙古大学图书馆

科学通报 2022年第2期67卷 184-192页

作者：董雪晨龚道溢王子晴北京师范大学地理科学学部/灾害风险科学研究院北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

利用中国东部地区1979~2019年9个山地站及相邻的27个平原站逐日降水资料,分析了夏季不同等级降水地形效应的变化特征,并探讨了相关气象因子的可能影响.统计显示,近40年来小雨频次地形效应于21世纪10年代初发生了显著的趋势转折,1979~201... 详细信息

利用中国东部地区1979~2019年9个山地站及相邻的27个平原站逐日降水资料,分析了夏季不同等级降水地形效应的变化特征,并探讨了相关气象因子的可能影响.统计显示,近40年来小雨频次地形效应于21世纪10年代初发生了显著的趋势转折,1979~2010年时段呈显著下降趋势(-2.24%/10a,P<0.1),之后则为显著上升趋势(34.02%/10a,P<0.05).对山地站和平原站的比较显示,小雨频次地形效应趋势的转折主要是由山地站的变化引起.进一步分析相对湿度、气温、气柱水汽量、近地面风速等气象因子的相关变化,结果显示近地面风速与小雨频次的地形效应有显著的正相关,去趋势后二者相关达0.51(P<0.01),尤其在仅考虑山地站存在降水同时相邻平原站无降水的情况下,山地站小雨频次与风速的相关达0.60(P<0.01);而其他3个因子与地形效应的变化缺乏显著相关.观测显示,21世纪10年代初中国东部近地面风速的趋势发生了显著变化,由之前的减弱(-0.10 m/(s 10a),P<0.01)变为显著增强(0.19 m/(s 10a),P<0.05).这说明,近地面风速很可能是小雨频次地形效应趋势转折的主要原因.

关键词：地形效应小雨频次影响因子近地面风速趋势转折

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改进U-Net模型的城市水体精细提取——以洞庭湖为例

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遥感信息 2024年第3期39卷 82-89页

作者：贺相綦徐红涛何斌郝坤钰吴嘉琪北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 南京佳格耕耘科技有限公司南京210000

针对在大范围、高分辨率遥感影像中传统水体提取方法效率低、微小水体提取效果差的问题,提出一种改进U-Net模型的遥感影像水体精细提取方法。实验以航空高分辨率可见光影像为数据源。分析结果表明,改进的U-Net模型在各项评价指标上均高... 详细信息

针对在大范围、高分辨率遥感影像中传统水体提取方法效率低、微小水体提取效果差的问题,提出一种改进U-Net模型的遥感影像水体精细提取方法。实验以航空高分辨率可见光影像为数据源。分析结果表明,改进的U-Net模型在各项评价指标上均高于经典U-Net模型、基于光谱特征法与基于分类器法,并且改进的网络水体提取结果更加完整,对小目标水体能够准确提取。该研究提高了水体提取语义分割算法的性能,使遥感水体提取工作更加自动化和智能化,不仅验证了基于航空亚米级光学影像在城市水体提取方面的可行性,也为今后相关的研究提供了新的探索思路。

关键词：水体提取 U-Net 高分遥感影像深度学习洞庭湖

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中国岛礁区热带气旋不同空间分辨率风场模拟比较研究

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热带地理 2024年第6期44卷 1001-1015页

作者：胡晓方伟华北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875

中国岛礁数量众多,地形复杂,受热带气旋灾害影响大。高空间分辨率热带气旋风场模拟有助于表达风速空间异质性,对面积相对较小的岛礁地区开展高分辨率模拟具有重要意义。文章利用热带气旋路径、岛礁分布、土地覆盖以及数字高程数据,按照1... 详细信息

中国岛礁数量众多,地形复杂,受热带气旋灾害影响大。高空间分辨率热带气旋风场模拟有助于表达风速空间异质性,对面积相对较小的岛礁地区开展高分辨率模拟具有重要意义。文章利用热带气旋路径、岛礁分布、土地覆盖以及数字高程数据,按照1000、90和30 m分辨率风场模型模拟了中国岛礁区历史热带气旋风速,分地形类型对比分析了各分辨率下岛礁模拟风速大小的差异性,并比较了不同空间分辨率热带气旋100 a一遇风速的差异。结果表明:1)30 m空间分辨率风速模拟准确率更高,模拟风速与8个站点实测风速的均方根误差为4.28 m/s,比90和1000 m模拟结果误差分别降低了0.08和1.04 m/s;2)不同空间分辨率模拟风速误差与地形类型相关,浙江省舟山市朱家尖岛90和1000 m模拟风速与30 m模拟风速的对比表明,平均风速模拟差异比例在山峰地形下分别为6.57%和7.61%,山谷地形下分别为21.28%和17.35%,峭壁地形下分别为22.85%和23.37%,且30 m模拟风速对于迎风坡与背风坡地形转换更敏感;3)对于100 a一遇热带气旋风速,30 m模拟风速会出现最大的风速值且空间差异更大。以浙江省舟山市朱家尖岛为例,1000、90、30 m分辨率下的模拟风速最大值分别为71.13、73.18和79.97 m/s,标准差分别为3.88、3.72和7.18 m/s。

关键词：热带气旋风场空间分辨率复杂地形岛礁区中国

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基于机器学习算法的热带气旋灾害县级直接经济损失等级评估:以福建省为例

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热带地理 2024年第6期44卷 1064-1078页

作者：邵婧妍方伟华北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部灾害风险科学研究院北京100875 应急管理部-教育部减灾与应急管理研究院北京100875

为了探索机器学习模型在热带气旋灾害损失评估中的作用,基于2009—2020年福建省县级热带气旋灾害损失数据,分别采用LightGBM(Light Gradient Boosting Machine,LightGBM)、随机森林(Random Forest,RF)、极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、BP神经网络(Back-Propagation Neural Network,BP)等5种算法,优化了直接经济损失等级评估模型参数,并用不同的热带气旋事件进行验证。结果表明:基于LightGBM算法性能最佳,其准确率、精确率、召回率和F1分数(精确率和召回率的调和平均值)均在79%以上,具有较好的泛化能力;最大小时降雨量、3 s极值风速是最重要的2个致灾指标,固定资本存量是比GDP更重要的指标;通过4种登陆点/路径和2种风雨强度的热带气旋事件的对比,发现评估结果与实际结果较为一致,模型具有较好的适用性。

关键词：热带气旋直接经济损失损失评估机器学习评估指标福建省

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时空Moran散点图及其在中国干旱时空聚集区识别中的应用

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地球信息科学学报 2022年第7期24卷 1301-1311页

作者：王峥程昌秀李畅北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 威斯康星大学麦迪逊分校地理系麦迪逊53706-1404

干旱灾害给整个自然灾害体系带来的经济损失最为严重,也是目前检测难度较高的自然灾害之一。SaTScan在灾害时空聚集区的识别中已有应用,但其存在参数设定困难、识别区域不够精确等问题。本文对Moran散点图和局部空间关联指标(Local Indi... 详细信息

干旱灾害给整个自然灾害体系带来的经济损失最为严重,也是目前检测难度较高的自然灾害之一。SaTScan在灾害时空聚集区的识别中已有应用,但其存在参数设定困难、识别区域不够精确等问题。本文对Moran散点图和局部空间关联指标(Local Indicators of Spatial Association, LISA)进行时空扩展,提出了一种时空Moran散点图的方法,根据研究者对关注现象阈值及置信程度的要求,筛选出符合条件的点,并将其绘制在对应的时空坐标系上,从而得到时空聚集区。以2009—2014年中国干旱时空聚集区识别为例,结果表明:(1)时空Moran散点图识别到的干旱时空聚集区与实际基本相符,验证了方法的有效性;同时,与时空扫描法相比,该方法具有识别结果边界清晰、精确,参数设置容易等优点;(2) 2009年和2011年呈现大范围、较强的干旱时空聚集区,2010年和2014年出现局部、较强的干旱时空聚集,而2012年和2013年的干旱时空聚集情况较轻。综合来看,2009—2014年干旱时空聚集区主要出现在云贵川、东北、黄淮地区和长江中下游等地区。

关键词：时空聚集区时空扩展 Moran散点图 LISA SaTScan 干旱干旱识别 NSPEI

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柴达木盆地典型风蚀区土壤质量评价

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中国沙漠 2023年第3期43卷 199-209页

作者：黄梦真鲁瑞洁赵瑾马罗北京师范大学防沙治沙教育部工程研究中心/地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

开展土壤质量评价是有效保护土壤的关键环节,对保障生态系统稳定和区域生态安全及可持续发展至关重要。柴达木盆地是青藏高原土壤风蚀最严重的地区,风蚀导致的土壤系统的变化深刻影响着青藏高原生态安全屏障和水源涵养功能。本研究基于... 详细信息

开展土壤质量评价是有效保护土壤的关键环节,对保障生态系统稳定和区域生态安全及可持续发展至关重要。柴达木盆地是青藏高原土壤风蚀最严重的地区,风蚀导致的土壤系统的变化深刻影响着青藏高原生态安全屏障和水源涵养功能。本研究基于对柴达木盆地典型风蚀区表层土壤的理化性质分析,利用主成分分析法建立最小数据集,构建土壤质量综合指数并进行土壤质量评价。结果表明:(1)柴达木盆地土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、容重、碳酸钙含量仅达到全国第二次土壤普查六级土壤肥力分级标准下的四级到六级水平指标评分空间分布上,有机质、全氮、有效磷、全磷、砂粒含量东高西低,速效钾、砾石含量则西高东低。(2)柴达木盆地土壤质量评价最小数据集(MDS)包括容重、有机质、全磷、速效钾、砂粒含量5个指标,基于最小数据集构建的土壤质量综合指数(MDS-SQI)具有较好的代表性和适用性。(3)盆地整体土壤质量较差,且呈现出东部土壤质量优于西部的分布规律。将研究区的土壤质量由高到低划分为Ⅰ~Ⅴ级,Ⅰ~Ⅱ级土壤样点主要分布在东部地区,且所占面积较小,中部和西部地区主要分布Ⅲ~Ⅴ级样点。(4)MDS-SQI和风蚀强度显著负相关,柴达木盆地土壤风蚀的防治是遏制土壤质量继续恶化的重要措施。

关键词：土壤质量评价最小数据集主成分分析法柴达木盆地

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垂直与倾斜相机观测对遥感物候参数验证影响的对比研究

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遥感学报 2024年第10期28卷 2565-2581页

作者：许丽娜屈永华孙晨曦万华伟阿斯娅·曼力克刘绍民北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 北京师范大学北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心地理科学学部遥感科学与工程研究院北京100875 生态环境部卫星环境应用中心北京100094 新疆畜牧科学院草业研究所新疆畜牧科学院天山北坡草地生态环境野外定位观测研究站乌鲁木齐830057 北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

基于卫星遥感的大尺度植被物候监测对于农业生产管理、气候变化响应等领域具有重要意义。卫星遥感提取的物候参数真实性检验常以近地面数字相机观测为数据源。以往验证研究大多关注观测尺度的差异造成的影响,忽略了地面相机与卫星观测... 详细信息

基于卫星遥感的大尺度植被物候监测对于农业生产管理、气候变化响应等领域具有重要意义。卫星遥感提取的物候参数真实性检验常以近地面数字相机观测为数据源。以往验证研究大多关注观测尺度的差异造成的影响,忽略了地面相机与卫星观测天顶角的不一致性。本文将获取的垂直(PhotoNet)与倾斜(PhenoCam)物候相机在相近纬度、同种植被类型的观测站点数据,分别与Sentinel-2卫星提取的物候参数进行对比,系统性地评估2种地面相机观测角度对卫星物候期验证结果的影响。结果表明:相机的观测角度是卫星遥感物候验证研究中的不确定性原因之一;在多数情况下,卫星遥感与垂直观测相机提取的物候期表现出更好一致性,平均相差9 d,而与倾斜观测相机平均相差可达19 d,偏差天数受植被类型和生长阶段的影响;在玉米凋落期至休眠期,垂直观测偏差反而高于倾斜观测;植被冠层方向反射特性和相机视场范围内目标组分差异是引起这种现象的主要原因。本研究证实了地面相机观测角度是卫星物候真实性检验中不可忽视的影响因素,相机野外布设时应充分考虑角度效应带来的验证误差,从而为卫星遥感物候监测提供更可靠的验证数据。

关键词：遥感数字相机观测角度卫星物候近地物候植被绿度

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冰盖底部的奥秘:格陵兰的深层探索之路

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自然杂志 2024年第6期46卷 415-420页

作者：张通效存德北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875

格陵兰冰盖底部蕴藏着气候变化的关键信息,对理解未来地球气候系统演化有着重要的科学意义。本文回顾了中国团队参加格陵兰深冰芯考察计划的过程和历史,讨论了深冰芯、冰盖和气候变化之间的联系,并展望了未来在冰盖和气候不稳定性领域... 详细信息

格陵兰冰盖底部蕴藏着气候变化的关键信息,对理解未来地球气候系统演化有着重要的科学意义。本文回顾了中国团队参加格陵兰深冰芯考察计划的过程和历史,讨论了深冰芯、冰盖和气候变化之间的联系,并展望了未来在冰盖和气候不稳定性领域的研究方向。

关键词：格陵兰深冰芯冰盖气候

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三种PTFs方法获取的侵蚀黑土水分特征曲线的比较

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节水灌溉 2024年第11期 97-102页

作者：高晓飞魏欣高燕北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京100875 松辽水利委员会松辽流域水土保持监测中心站长春130021

采用3种土壤转换方程(PTFs)获取不同侵蚀程度黑土的土壤水分特征曲线(SWCC),并与实测数据进行了比较,以选择适合黑土SWCC间接获取的PTFs方法。以4种不同侵蚀程度的黑土为供试土壤,采用常用的PTFs计算机模型:Rosetta3、CalcPTF和以最大... 详细信息

采用3种土壤转换方程(PTFs)获取不同侵蚀程度黑土的土壤水分特征曲线(SWCC),并与实测数据进行了比较,以选择适合黑土SWCC间接获取的PTFs方法。以4种不同侵蚀程度的黑土为供试土壤,采用常用的PTFs计算机模型:Rosetta3、CalcPTF和以最大吸湿量为残余含水量(θ_(r))发展的PTFs方法(编号:PTFs3),进行了SWCC的van Genuchten (VG)模型参数的预报。Rosetta3模型的输入参数包括土壤机械组成、土壤密度、33 kPa压力下的土壤含水率(θ_(33 kPa))和1 500 kPa压力下土壤含水量(θ_(1 500 kPa));CalcPTF模型的输入参数包括土壤机械组成、土壤密度和有机碳含量;PTFs3的输入参数包括饱和含水量(θ_(0))、最大吸湿量(θ_(97%RH))、θ_(33 kPa)和θ_(1 500 kPa)。将上述3种方法获取的参数带入VG模型,得出供试土壤在不同水吸力下的土壤含水量,并与实测结果进行对比。结果显示,使用3种PTFs模型输出参数的VG模型预报值与实测值都有极显著的相关性,总体计算结果与实测结果也比较接近。PTFs3预报值与实测值的差值在±0.05 cm^(3)/cm^(3)内;CalcPTF-Var模型差值在-0.08~0.05 cm^(3)/cm^(3)之间;而Rosetta3模型的差值在-0.10~0.06 cm^(3)/cm^(3)之间。在土壤含水率压力小于33 kPa情况下时,SWCC差值相对较大。Rosetta3和PTFs3因为有θ_(33 kPa)和θ_(1 500 kPa)两点的水分进行校正,精确性比较可控,效果优于CalcPTF-Var。预报值与实测值差异的百分比也说明了这一点。具体到每个供试土壤样本,3种PTFs对剧烈侵蚀的黑土预报偏差百分比都较大,但PTFs3表现较优于其他两种模型。CalcPTF-Var在微度侵蚀样本S1的模拟上也出现了相对较大的偏差。综上,PTFs3模型是一种比较适合预报黑土SWCC的VG模型参数的PTFs方法。Rosetta3模型误差主要来源于较严重的低估了≤1 kPa SWCC的土壤含水量,而高估了6~33 kPa的土壤含水量。仅输入土壤理化性质的CalcPTF-Var模型需注意在部分黑土样本上的较大偏差。

关键词：土壤转换方程黑土侵蚀程度土壤水分特征曲线 VG模型最大吸湿量 Rosetta3 CalcPTF

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黄土丘陵沟壑区切沟形态特征对放水流量的响应

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中国水土保持科学(中英文) 2024年

作者：杨扬陈薪伊黄烨王健衡刘瑛娜北京师范大学地理科学学部地表过程与资源生态国家重点实验室北京师范大学地理科学学部地理学院

切沟侵蚀是黄土丘陵沟壑区的主要泥沙来源，系统研究不同放水流量条件下的切沟形态特征，对于理解切沟侵蚀机理、构建和完善切沟侵蚀预报模型，以及制定水土保持措施和政策具有重要意义。在黄土丘陵沟壑区选取典型坡面开展野外原位冲刷... 详细信息

切沟侵蚀是黄土丘陵沟壑区的主要泥沙来源，系统研究不同放水流量条件下的切沟形态特征，对于理解切沟侵蚀机理、构建和完善切沟侵蚀预报模型，以及制定水土保持措施和政策具有重要意义。在黄土丘陵沟壑区选取典型坡面开展野外原位冲刷试验，设计5个放水流量水平（0.25、0.50、0.75、1.00、1.50 L/s），利用运动恢复结构（structure from motion，SfM）摄影测量法测量不同放水流量条件下的切沟形态，分析各形态参数与流量的定量关系。结果表明：1)切沟形态趋于稳定所需冲刷时长为69～168 min，且该时长随放水流量总体缩短；2)切沟整体形状因放水流量而异，当流量≤ 0.5 L/s时，小区上坡发育的多条支沟在下坡合并形成1或2条切沟；当流量≥ 0.75 L/s时，切沟呈简单、连贯的长条状；3)不同流量处理发育的切沟平均表面宽度为0.16～0.29 m，面积为1.30～2.49 m2，均随流量呈幂函数增大，幂指数分别为0.406和0.416；切沟周长—面积比为8.42～26.22，随流量呈对数函数减小。研究结果可为当地的切沟侵蚀预报和水土流失综合治理提供参考。

关键词：切沟侵蚀切沟形态特征野外原位冲刷试验 SfM摄影测量法黄土丘陵沟壑区

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