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测绘无人艇平台设计及实验分析

测绘无人艇平台设计及实验分析

作者：韩其飞济南大学

学位级别：硕士

随着社会的进步和人类的不断繁衍,大陆资源己经不能满足于人类的需求,由于海洋中有着非常丰富的并且未开发的资源,为加大对资源的探索和开发,全球各沿海国家将将资源战略方向转向海洋,测绘无人艇作为无人运载平台,可以代替人类深入恶劣... 详细信息

随着社会的进步和人类的不断繁衍,大陆资源己经不能满足于人类的需求,由于海洋中有着非常丰富的并且未开发的资源,为加大对资源的探索和开发,全球各沿海国家将将资源战略方向转向海洋,测绘无人艇作为无人运载平台,可以代替人类深入恶劣的海洋环境中执行海洋测绘任务。本课题基于国家重大仪器专项“自组网海洋环境多参数测量仪”项目,进行测绘无人艇平台设计及实验验证。建立测绘无人艇的运动坐标系及其坐标系转换,确定无人艇的运动数学方程,基于MMG学派的分离型建模理论,求出测绘无人艇所受到主动力和干扰力的力和力矩,在Simulink仿真软件的环境下,建立了测绘无人艇动力学仿真模型。进行测绘无人艇平台结构设计,提出设计原则、设计目的和功能需求,利用Solid Works三维软件对无人平台三维建模,通过测绘无人艇艇体的分析,完成对设备舱室、桅杆、推进器和侧推器的结构设计,并进行现场应用。进行测绘无人艇传感器安装一体化结构设计,通过对多波束测深声呐和声学多普勒流速剖面仪实物图及其尺寸的分析,对测绘无人艇导流罩和传感器支架进行结构设计和对比优化分析,进行了ANSYS有限元仿真分析,进一步确保测绘无人艇结构设计的安全性和可靠性,为测绘无人艇的功能实现奠定基础。基于测绘无人艇在泰州市金海运船用设备有限公司测试、苏州市元荡湖湖试、青岛市黄岛区积米崖港口海上测试,对测绘无人艇进行艇体水密性与倾斜实验、最大航速实验、操纵性回转实验、定向定速测试实验等,验证无人艇平台结构设计的可靠性;进行多波束测深实验、多普勒流速剖面仪测流实验,验证传感器安装一体化设计的可靠性。

关键词：测绘无人艇动力学结构设计实验分析

基于最大熵模型的新疆主要有毒杂草分布区预测

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生态学报 2023年第12期43卷 5096-5109页

作者：姚政宇韩其飞林彬华东师范大学地理科学学院上海200241 南京信息工程大学地理科学学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 山东省第七地质矿产勘查院临沂276000

近年来,在气候变化和人类放牧活动的共同作用下,新疆地区有毒杂草发展迅速,草地退化严重,影响了新疆草地生态系统及草地畜牧业的发展。了解新疆主要有毒杂草的时空分布及影响其分布的主要生态因子,对新疆畜牧业可持续发展具有重要意义... 详细信息

近年来,在气候变化和人类放牧活动的共同作用下,新疆地区有毒杂草发展迅速,草地退化严重,影响了新疆草地生态系统及草地畜牧业的发展。了解新疆主要有毒杂草的时空分布及影响其分布的主要生态因子,对新疆畜牧业可持续发展具有重要意义。使用最大熵模型(MaxEnt),预测了不同气候情景下新疆主要有毒杂草的潜在分布区。结果表明:1)使用MaxEnt最大熵模型在三种气候情景下的模拟精度值均大于0.8,处于“好”水平,表明模型模拟结果有较高的可信度;2)白喉乌头受等温性和最干月降水量的影响,主要分布在阿勒泰等地区;无叶假木贼主要受到放牧率和最干月降水量的影响,沿天山山脉以及塔里木盆地西、北部分布;影响纳里橐吾的是平均气温日较差和等温性,分布在巴音郭楞州等地;小花棘豆主要受到平均气温日较差和降水量季节性变化的影响,集中分布在新疆西北部地区;苦豆子受海拔和最冷季降水量影响,主要分布于塔里木盆地等地区;3)有毒杂草入侵概率较低的区域(非适生区)占比51.69%;入侵的高危区面积占比5.62%,主要集中在阿勒泰、塔城、昌吉自治州、五家渠、博尔塔拉州、伊犁自治州、石河子市、乌鲁木齐市、阿克苏、克孜勒苏州和喀什;4)未来气候情景下,新疆主要有毒杂草呈现进一步扩散趋势;SSP245情境下有毒杂草扩张蔓延趋势比在SSP126情境下更为明显,这说明在较高辐射强迫的气候情境下,有毒杂草表现出较高的适应能力;未来平均气温日较差变小的区域更易被有毒杂草入侵,而最干月份降水量明显增加的区域,有毒杂草入侵的可能性较小,其面积发生退缩。

关键词：有毒杂草最大熵(MaxEnt)模型生态因子时空分布

青藏高原MODIS逐日无云积雪范围产品精度验证

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冰川冻土 2022年第6期44卷 1740-1747页

作者：李诺韩其飞马英黄晓东南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210041 兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室草地农业科技学院甘肃兰州730000

青藏高原地区的积雪具有重要的水文、生态和气候意义。MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)积雪产品应用广泛,但受云的影响较为严重。国内外学者针对MODIS逐日积雪产品发展了多种去云产品,但这些产品在青藏高原的应... 详细信息

青藏高原地区的积雪具有重要的水文、生态和气候意义。MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)积雪产品应用广泛,但受云的影响较为严重。国内外学者针对MODIS逐日积雪产品发展了多种去云产品,但这些产品在青藏高原的应用精度还未得到综合的评估。因此,本文利用分辨率较高的Landsat-8数据获取的积雪分类图作为参考真值,对目前发布的三套逐日无云积雪产品进行了系统的验证。评估结果表明,基于MODIS地表反射率数据生产的逐日无云积雪产品(MODIS CGF SCE),相比基于MODIS原始逐日积雪产品进行去云处理后获取的两套产品(M*D10A1GL06和MODIS_Dysno_Cloudfree),在积雪识别精度方面具有较大优势。MODIS CGF SCE产品针对不同土地覆盖类型进行NDSI(Normalized Difference Snow Index)阈值优化,虽然在积雪识别精度方面提升较为明显,然而林区积雪识别误差较大的问题依旧没有得到有效解决,存在较高的低估误差。

关键词： MODIS 积雪产品精度评价青藏高原

放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

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生态学报 2017年第13期37卷 4392-4399页

作者：韩其飞罗格平李超凡黄晓东南京信息工程大学地理与遥感学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院南京土壤研究所南京210008 兰州大学草地农业科技学院草地农业生态系统国家重点实验室兰州730020

正确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综... 详细信息

正确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm^2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。

关键词：新疆草地生态系统放牧碳源/汇

气候变化对中亚草地生态系统碳循环的影响研究

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干旱区地理 2018年第6期41卷 1351-1357页

作者：韩其飞陆研李超凡南京信息工程大学地理科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044

准确评估草地生产力、碳源/碳汇功能,分析气候变化对草地生态系统碳循环的影响,对于草地资源的合理开发和有效保护至关重要。选取对气候变化以及人类干扰高度敏感的中亚干旱区草地生态系统为研究对象,利用Biome-BGC模型,模拟分析其NPP、... 详细信息

准确评估草地生产力、碳源/碳汇功能,分析气候变化对草地生态系统碳循环的影响,对于草地资源的合理开发和有效保护至关重要。选取对气候变化以及人类干扰高度敏感的中亚干旱区草地生态系统为研究对象,利用Biome-BGC模型,模拟分析其NPP、NEP的年际变化趋势及其空间分布格局。结果显示:(1) 1979—2011年中亚地区草地生态系统NPP年平均值为135. 6 gC·m^(-2)·a^(-1),且随着时间的推移呈现出波动下降的趋势,下降速率为0. 34 gC·m^(-2)·a^(-1)。(2) NEP的年平均值为-8. 3 gC·m^(-2)·a^(-1),表现为碳源,且该值随着时间的推移呈现出波动上升的趋势,上升速率为0. 58 gC·m^(-2)·a^(-1)。(3) NPP高值区域在降水较为丰富的天山山脉附近以及哈萨克斯坦北部。(4) NPP的年际变化与降水量的年际变化趋势基本一致,相关系数为0. 52; NPP与温度的相关系数为-0. 28,未达到显著相关水平。本研究实现了Biome-BGC模型在中亚干旱区草地生态系统的应用,对评价干旱区草地生态系统碳源/碳汇功能及其在全球碳循环和全球变化中的作用、实现中亚草地生态系统的可持续利用、完善区域和全球碳循环理论体系具有重要意义。

关键词：气候变化草地生态系统 Biome-BGC模型碳循环

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天山北坡高山林线分布的生态地理特征

中国沙漠 2012年第1期32卷 122-131页

作者：李艳忠罗格平周德成尹昌应韩其飞中国科学院新疆生态与地理研究所新疆乌鲁木齐830011 中国科学院研究生院北京100049

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明:①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台... 详细信息

综合利用多源遥感影像和实地勘察资料识别天山北坡高山林线分布格局,结合区域气象数据和土壤理化性质,分析天山北坡林线分布的生态地理特征。结果表明:①天山北坡林线分布高度大约在2 600～2 850m,从西向东林线分布高度呈上升趋势,奇台至巴里坤段林线高度上升最为显著;伊犁河谷段与玛纳斯段林线垂直宽度较宽。②影响天山北坡林线分布高度的关键气候因子为生长季温度(如年生物学温度3.35℃,最热月均温10.49℃,生长季均温8.26℃),特别是年生物学温度,能较好的指示天山北坡高山林线分布位置,且各气候指标均在全国均值范围之内,而影响巴音布鲁克地区森林发育的主要原因为冬季低温干旱。③伊犁林线过渡带和玛纳斯林线过渡带有机质、全氮及全磷的含量最高;酸碱性大致以阜康林线为界,向西呈酸性,向东呈碱性;土壤营养物质主要分布于表层(0～10cm),深层(30～80cm)含量低且变化不显著,具有明显的"表聚现象";下层土壤pH值从西向东逐渐由弱酸性向弱碱性过渡;电导率空间变异性较强,各层变化特征不显著。

关键词：天山北坡高山林线气候指标土壤属性雪岭云杉

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干旱区农田排水系统演变的生态效应研究进展

干旱区研究 2013年第6期30卷 1087-1093页

作者：冯异星罗格平许文强韩其飞王渊刚中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室新疆乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100039

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中,普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程,这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观,但其产生的生态效应还不清楚,限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片... 详细信息

在干旱区流域绿洲形成与发展过程中,普遍存在土壤次生盐渍化和不断改进的盐渍化治理过程,这导致在绿洲下部与临近荒漠区广泛形成农田排水系统景观,但其产生的生态效应还不清楚,限制了全面认识人工绿洲生态系统的环境变化过程。利用航片和遥感影像数据,基于图论网络分析和景观连通性模型,分析农田排水系统形成与演变的过程与格局;采用缓冲区分析、空间地统计模型、GIS相关性分析和群落多样性测度等方法,研究农田排水系统演变对廊道效应、土壤性状、土地利用和物种多样性的影响;利用经过改进的生物地球化学模型,研究农田排水系统演变对区域碳、水循环的影响,探讨农田排水系统与陆地生态系统的相互作用机制。深化对干旱区人类活动的生态效应的认识,并丰富绿洲生态学的研究内容,对绿洲农业可持续发展具有重要科学意义。

关键词：农田排水系统生态效应绿洲干旱区

近30年土地利用变化对新疆森林生态系统碳库的影响

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地理研究 2013年第11期32卷 1987-1999页

作者：陈耀亮罗格平叶辉赵树斌王渊刚韩其飞中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 中国科学院大学北京100049 国家应用软件产品质量监督检验中心北京100193

土地利用及其变化是导致森林生态系统碳库变化最重要的因素。以植树造林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,采用《LULUCF指南》中数据分层的碳源汇计量方法,分析了1975-2005年期间三种土地利用方式对新疆森林碳库的影响。... 详细信息

土地利用及其变化是导致森林生态系统碳库变化最重要的因素。以植树造林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,采用《LULUCF指南》中数据分层的碳源汇计量方法,分析了1975-2005年期间三种土地利用方式对新疆森林碳库的影响。1975年新疆森林总碳库估算值为720.02 Tg,其中土壤碳库为528.82 Tg。近30年土地利用变化对其碳库的影响总体表现为碳汇,固碳量为48.15 Tg,与1975年碳库相比,森林碳储量增长了6.69%。植树造林表现出强烈的碳汇功能,总固碳量为54.24 Tg。森林采伐是最主要的碳释放来源,共释放碳5.42 Tg。林地转移呈现微弱的碳释放特征,共排放为0.66 Tg。研究结果表明,土地利用变化对该区域森林碳库具有明显的增汇效应。本研究将有利于进一步深化人类活动对区域碳平衡影响的认识。

关键词：土地利用变化森林生态系统碳库新疆

江苏滨海盐沼湿地碳动态时空差异及其对气候变化的响应

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生态学杂志 2024年第11期43卷 3433-3442页

作者：万安娜韩其飞李超凡王文彪崔正南南京信息工程大学地理科学学院南京210044 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 亿利资源集团有限公司北京100020

滨海盐沼湿地是重要的蓝色碳汇,同时也是气候变化的敏感区,评估滨海盐沼湿地的碳汇能力及对气候变化的响应,对我国制定增汇减排政策,实现“双碳”目标具有重要意义。本研究利用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型模拟江苏省不同... 详细信息

滨海盐沼湿地是重要的蓝色碳汇,同时也是气候变化的敏感区,评估滨海盐沼湿地的碳汇能力及对气候变化的响应,对我国制定增汇减排政策,实现“双碳”目标具有重要意义。本研究利用DNDC(Denitrification-Decomposition)模型模拟江苏省不同地区滨海盐沼湿地碳动态的时空变化,探讨芦苇、碱蓬和互花米草3种典型盐沼湿地对长期气候变化的响应。结果表明:1981—2020年江苏滨海盐沼湿地的碳汇总量为9.70 Tg C,总的全球增温潜势(global warming potential,GWP)为-19.24 Tg CO_(2)-eq,其中射阳的碳汇总量与对增温的负效应最大;在空间分布上,江苏南部的碳汇能力和GWP大于北部;不同盐沼湿地之间差异明显,碳汇能力从大到小依次是互花米草湿地、芦苇湿地和碱蓬湿地,GWP则表现为芦苇湿地<互花米草湿地<碱蓬湿地;在年际变化上,1981—2020年江苏各地3种盐沼湿地的净初级生产力与GWP均呈增加趋势,碳汇能力年际差异较大,但总体变化趋势不明显;气温升高,碱蓬和互花米草的净初级生产力增加,芦苇净初级生产力减小,CH_(4)和N_(2)O排放量的变化明显大于净初级生产力,除各地芦苇湿地N_(2)O排放量表现出不同特征外,CH_(4)和N_(2)O排放量均有大幅增加;降雨与芦苇湿地和互花米草湿地的净初级生产力和CH_(4)排放量呈正相关,碱蓬湿地则相反,降雨与三种盐沼湿地N_(2)O排放量均呈正相关。

关键词：盐沼湿地滨海蓝色碳汇碳动态气候变化 DNDC模型