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地球观测资源的知识表达方法研究

自然资源遥感 2023年

作者：林鸣金梦刘昱甫白玉琪清华大学地球系统科学系清华大学全球变化研究院东亚迁徙鸟类与栖息地生态学教育部野外科学观测研究站清华大学中国城市研究院清华大学

地球观测组织在第十六届全会和部长级峰会上提出了构建“对地观测应用数字图书馆”的新目标,强调从“推动开放数据”向“推动开放科学”的深入,旨在完成数据、算法、文献、案例等知识资源的管理和共享,进一步推动地球观测在全球变化等... 详细信息

地球观测组织在第十六届全会和部长级峰会上提出了构建“对地观测应用数字图书馆”的新目标,强调从“推动开放数据”向“推动开放科学”的深入,旨在完成数据、算法、文献、案例等知识资源的管理和共享,进一步推动地球观测在全球变化等领域的全面应用和知识服务。该文以此为研究背景,详细梳理了地球科学变量概念体系、地球观测卫星和载荷、观测和模拟数据产品、以及学术文献开放知识库等地球观测数据资源。基于语义网和知识图谱相关的理论和技术,构建了包含地球科学变量、遥感卫星、观测载荷、观测和模拟数据集、期刊和学术文献共6类的地球观测知识本体和实例。本研究的知识表达结果将有助于地球观测应用领域数据和知识的表达、管理和集成,有助于发现数据和知识的潜在关联,提高科研效率,促进科学发现。

关键词：地球观测知识枢纽知识表达本体知识图谱

中国区域的国际重要湿地制图产品间一致性分析

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自然资源遥感 2023年

作者：廖远鸿白玉琪清华大学地球系统科学系东亚迁徙鸟类与栖息地生态学教育部野外科学观测研究站清华大学全球变化研究院清华大学中国城市研究院

基于地表覆盖制图监测湿地变化是监督Ramsar公约缔约方履行公约的重要手段,但是当前制图产品数量众多,在时空特性、分类体系和质量上存在较大差异。本文旨在针对2015年至2019年中国40处国际重要湿地开展制图产品间的一致性分析,为选择... 详细信息

基于地表覆盖制图监测湿地变化是监督Ramsar公约缔约方履行公约的重要手段,但是当前制图产品数量众多,在时空特性、分类体系和质量上存在较大差异。本文旨在针对2015年至2019年中国40处国际重要湿地开展制图产品间的一致性分析,为选择湿地制图、开展Ramsar保护区湿地监测提供参考。基于长时序地表覆盖制图产品CCI＿LC,CGLS＿LC和MCD12Q1,进行空间一致性和类别一致性的预处理,并基于湿地分类面积开展回归分析和制图产品的准确度及不确定性指标计算。结果表明产品之间湿地分类面积存在较大不一致性,面积大小差距平均在6到10倍,湿地分类结果准确度低且不确定度大,大部分区域使用者精度(User Accuracy,UA)、生产者精度(Producer Accuracy,PA)和Kappa系数小于0.1,标准差大于均值。总体而言,3套地表覆盖产品尚未能支撑可信的国际重要湿地变化的监测工作。

关键词： Ramsar公约湿地遥感地表覆盖产品一致性检验

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中国农田的温室气体排放

第四纪研究 2003年第5期23卷 493-503页

作者：李长生肖向明 S.Frolking B.Moore Ⅲ W.Salas 邱建军张宇庄亚辉王效科戴昭华刘纪远秦小光廖柏寒 R.Sass 新罕布舍大学地球海洋与空间研究所美国DurhamNH 03824 中国农业科学院农业资源和农业区划研究所北京100081 中国气象科学院农业气象研究所北京100081 中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 湖南农业大学农业环境科学学院长沙410128 莱斯大学生命和进化科学系美国HoustonTexas 77252-1892

中国是一个农业大国 ,拥有约 1 .33百万平方公里的农田。这些田地的种植、翻耕、施肥、灌溉等管理措施不仅长期改变着农田生态系统中的化学元素循环 ,而且给全球气候变化带来影响。农业生态系统对全球变化的影响主要是通过改变 3种温室... 详细信息

中国是一个农业大国 ,拥有约 1 .33百万平方公里的农田。这些田地的种植、翻耕、施肥、灌溉等管理措施不仅长期改变着农田生态系统中的化学元素循环 ,而且给全球气候变化带来影响。农业生态系统对全球变化的影响主要是通过改变 3种温室气体 ,即二氧化碳(CO2 )、甲烷 (CH4)和氧化亚氮 (N2 O)在土壤 -大气界面的交换而实现的。为了分析多种因素(如气候、土壤质地、农作物品种及各种农田经营管理措施等 )对农业土壤释放CO2 ,CH4和N2 O的综合影响 ,一个生物地球化学过程模型 (DNDC)近年发展起来 ,用于预测这一复杂系统的动态。DNDC模型可对农业生态系统中的碳 (C)、氮 (N)循环进行计算机模拟 ,并计算农田温室气体的释放量。通过与一个地理信息系统数据库的连接 ,DNDC完成了对中国农田 1 990年温室气体排放的估算。结果表明中国农业生态系统的CO2 净排放量约 95百万吨C/年、CH4约 9.2百万吨C/年、N2 O约 1 .3百万吨N/年。根据全球增温潜势 (GWP)计算 ,中国农田释放的N2 O对全球增温的影响高于CO2 和CH4。模拟结果还发现中国农业对减缓全球温室效应的最大贡献发生在 1 980～ 2 0 0 0年间 ,在这 2 0年中 ,全国水稻田的灌溉方法由持续淹灌逐渐改为晒田间灌 ,DNDC计算的中国农田CH4的年排放量由 1 980年的 1 2百?

关键词：中国农业农田温室气体生物地球化学 DNDC 地理信息系统数据库

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滇西三江地区深部电性结构特征及其意义

地球物理学报 2017年第6期60卷 2385-2396页

作者：于常青张刚王绪本罗威李德伟蔡学林郭紫明中国地质科学院地质研究所北京100037 西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621010 成都理工大学地球物理学院成都610059 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室成都610059

沿盈江一姚安布置了一条长约350 km的长周期大地电磁剖面,共观测宽频大地电磁测深点53个,长周期大地电磁测深点26个;利用多种数据处理方法对观测资料进行了预处理、定性分析和二维反演,得到沿剖面的地壳和上地幔电性结构模型.对主要地... 详细信息

沿盈江一姚安布置了一条长约350 km的长周期大地电磁剖面,共观测宽频大地电磁测深点53个,长周期大地电磁测深点26个;利用多种数据处理方法对观测资料进行了预处理、定性分析和二维反演,得到沿剖面的地壳和上地幔电性结构模型.对主要地块和断裂带的电性结构进行了分析,电性结构模型揭示滇西三江地区广泛存在壳内低阻层,但沿剖面方向即东西向埋深和厚度不一,在保山地块和滇中地块地下存在较大规模的壳幔低阻带;腾冲地块地下埋深13~20 km,厚约10~17 km的壳内低阻层可能是岩浆囊的反映;初步将保山壳幔韧性剪切带作为印支地块挤出的深部东边界.

关键词：滇西三江地区大地电磁测深电性结构东边界挤出块体

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汶川地震灾后农田和森林植被恢复遥感监测

遥感学报 2014年第4期18卷 958-970页

作者：赵旦张淼于名召曾源吴炳方中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室北京100101

2008年汶川8.0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏,为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况,利用逐年机载高分辨率遥感影像,结合星载遥感数据和地面调查数据,开展了灾区农林植被恢复状况监测。在农田恢复监测方面,结合200... 详细信息

2008年汶川8.0级特大地震对当地的生态系统造成了极大的破坏,为了评估5年来灾区农田和森林植被的恢复情况,利用逐年机载高分辨率遥感影像,结合星载遥感数据和地面调查数据,开展了灾区农林植被恢复状况监测。在农田恢复监测方面,结合2008年地震发生后以及2013年5月中旬的机载高分辨率遥感数据,采用目视解译的方式对汶川地震中受损农田的恢复状况进行监测与评估,同时利用GVG(GPS、Video和GIS)农情采样系统的作物种植成数调查结果,分析了灾后作物种植结构的变化。结果表明,灾区1592 ha受损农田,5年后仅有约17.5%得到了恢复和耕种使用。就耕地利用强度而言,重灾区耕地利用率较高,作物种植结构没有发生重大变化。在森林恢复状况监测方面,对典型区(岷江干旱河谷区和盆周山地区的3个重点区域)采用目视解译方式识别出森林变化,并结合大区域尺度规一化植被指数(NDVI)时间序列变化分析,对整个灾区的森林损毁和恢复情况做出评价。监测结果显示,汶川县、什邡市和绵竹市的森林植被恢复情况总体较好,但是一些坡度较大的损毁区、次生灾害频发区的森林尚未恢复,大区域尺度的统计结果显示,地震重灾区的46381 ha重度损毁森林植被和177025 ha中度损毁森林植被区域,完全恢复的区域占13.52%和25.84%,部分恢复的区域都占到50%。在自然恢复较为困难的区域,如汶川县中部和东北部、都江堰市北部、彭州市北部、什邡市北部、绵竹市北部、安县北部及北川县南部等,需要加强人工干预。遥感监测方法既适用于震后的农田和森林恢复状况动态监测,也适用于其他自然灾害发生时对灾区农田和森林植被破坏状况进行应急监测,具有实际应用价值和良好的发展前景。

关键词：汶川地震农林恢复机载高分辨率遥感影像目视解译变化检测

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南极冰下湖可回收式探测器测控系统研制

南极冰下湖可回收式探测器测控系统研制

作者：宁德建杭州电子科技大学

学位级别：硕士

南极大陆的冰层底下存在着冰下湖,冰下湖与外界隔绝,其独特的水环境可能提供了微生物进化以及地球古气候的信息。为探索这些科学问题,需要直接获取冰下湖湖水样品。通过冰下湖探测器可实现对湖水的采样与观测。本文结合课题来源背景,分... 详细信息

南极大陆的冰层底下存在着冰下湖,冰下湖与外界隔绝,其独特的水环境可能提供了微生物进化以及地球古气候的信息。为探索这些科学问题,需要直接获取冰下湖湖水样品。通过冰下湖探测器可实现对湖水的采样与观测。本文结合课题来源背景,分析了国内外研究现状,设计了一种南极冰下湖可回收式探测器测控系统。主要由冰下分布式随钻测控系统、高压电力传输系统、冰面测控系统上位机软件三个部分组成。冰下随钻测控分布式测控系统是基于STM32F103单片机,使用RS485总线的嵌入式系统,主要完成钻具中传感器数据采集、对钻具内置绞车控制、以及基于电力线载波技术与上位机软件通信。高压电力传输系统负载高压大功率电力传输。冰面测控系统上位机主要用于实时接收、显示系统关键参数,也可向随钻测控系统发送控制指令。论文的主要内容由5个部分组成:系统整体方案设计、系统硬件设计与实现、嵌入式系统软件设计、上位机软件设计与实现、系统调试。本文首先确定了系统总体设计方案,并将总体方案划分为多个子方案进行设计,然后详细介绍了系统的软硬件设计。其中电路设计包括主控制电路、以及各种传感器系统组成的从机电路。系统软件设计分为冰下嵌入式软件设计和冰面上位机软件设计。调试阶段主要搭建了系统测试平台,完成了加热控制系统测试、随钻测控系统测试、载波通信系统测试、传感器系统测试,以及全系统的高低温测试。本文研制出一套用于南极冰下湖的可回收式无污染探测器测控系统,该系统已经在实验室内完成了环境模拟实验,测试结果表明系统可以在零下40摄氏度低温情况下稳定可靠运行,满足极地恶劣工作环境要求。

关键词：冰下湖 RECAS(可回收自主探测器) STM32F103 MODBUS

2500米极地冰下湖钻具自容式摄像系统研制

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2500米极地冰下湖钻具自容式摄像系统研制

作者：王彬彦杭州电子科技大学

学位级别：硕士

科学家在南极厚重的冰盖底下,发现一个巨大的冰下湖,其深度达到数千米,在冰下沉寂了数千万年之久,据科学家推测,冰下湖内部的水源极为纯净,且整个冰下湖还可能存在着新的微生物种。因此,南极冰下湖的科学考察有非常重大的意义。由于冰... 详细信息

科学家在南极厚重的冰盖底下,发现一个巨大的冰下湖,其深度达到数千米,在冰下沉寂了数千万年之久,据科学家推测,冰下湖内部的水源极为纯净,且整个冰下湖还可能存在着新的微生物种。因此,南极冰下湖的科学考察有非常重大的意义。由于冰下湖上方的冰盖极为深厚,所以需要用专业的冰下湖钻具设备进行钻冰,从而进入冰下湖。本文主要为南极科学考察设计一款自容式摄像机,搭载在冰下湖钻具的科学载荷平台上,与其他实验装置一起装配在冰下湖钻具的内部,既可以用来记录整个钻具的工作过程,也能拍摄冰下湖的湖中景象。本摄像系统采用DM368芯片核心板搭载在外围电路上,外围电路完成了电源模块、存储模块、以太网模块、视频输入模块、USB模块、调试串口模块等电路设计。并搭载了照明电路与加热电路。并完成系统主控板、LED电路板、加热控制板的PCB图绘制、焊接与调试。三块电路板均装载在长112mm,宽76mm的圆柱体水密外壳中。本文完成了对水密外壳材料的选型、前端观察窗透镜的选型,整个系统在Solidworks中进行了3D建模仿真。视频输入接口搭载小型CMOS摄像头,系统主处理器将采集到的图像进行H.264编码、图像增强等处理。拍摄的视频分辨率为720*576,视频传输帧率最高可达25帧。系统设计了上位机控制平台,通过网口通信,可查看摄像机实时拍摄内容,摄像机可在自容模式和在线模式中切换,在线模式中,可手动操作存储图像、视频、开关LED与加热丝,自容模式中,系统将自动工作,使拍摄到的视频信息自容储存到主控制板上的128G的TF卡中。本文所使用的摄像系统,已经在实验室内完成了模拟低温实验与模拟高压环境实验,实验结果表明该摄像系统可以在零下40℃低温情况下稳定可靠运行,且可在2500米的水深正常工作。此摄像系统装载在科学载荷平台,封装在冰下湖钻具上进行了联调,进行了钻冰实验。下一步将会到南极实地进行科学考察。

关键词：南极冰下湖探测自容摄像机冰下湖钻具深水耐压密封 DM368

基于固态调功器独立加热控制的冰盖热熔钻机测控系统研制

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基于固态调功器独立加热控制的冰盖热熔钻机测控系统研制

作者：李冲杭州电子科技大学

学位级别：硕士

南极冰盖下存在着尘封千万年的液态湖水,其独特的存在方式对科学研究具有重要的地质学、生物学、气候学价值。目前各国科学家纷纷致力于研究南极冰下湖无污染取样技术,由于钻探技术的限制以及对冰下湖特殊环境的保护,如何实现无污染取... 详细信息

南极冰盖下存在着尘封千万年的液态湖水,其独特的存在方式对科学研究具有重要的地质学、生物学、气候学价值。目前各国科学家纷纷致力于研究南极冰下湖无污染取样技术,由于钻探技术的限制以及对冰下湖特殊环境的保护,如何实现无污染取样已成为一个国际性难题。本文结合课题的研究背景和意义,设计了一套基于固态调功器独立加热控制的冰盖热熔钻机测控系统,配合加热钻头、科学载荷平台、内嵌式绞车系统等组成一套完整的钻具,用于南极冰下湖探测。其中,电力传输及电源变换系统负责将冰面电力传输至钻具中,随钻嵌入式测控系统负责钻具传感器数据采集与模块控制,冰面上位机软件负责显示钻具状态以及下发控制指令,三个部分相互配合,完成设计目标。本文详细描述了系统设计方案,通过理论计算确定使用交流800V电源进行电力传输,为了实现钻头及侧壁的独立加热调节,自行研制固态调功器。随钻嵌入式测控系统包括主控制板电路以及各种分布式传感器系统组成的从机电路,从机和主机之间使用RS485总线进行通讯。为了适应南极特殊的环境,自行研制了传感器,并对其关键技术进行阐述。主控系统程序使用了u C/OS-Ⅲ操作系统来提升处理能力和响应速度;提出一种新颖的传感器采集程序流程,改善数据接收处理方法,使传感器响应速度大大提升。通过实验室内调试分别验证了各模块的功能,组装成为完整的测控系统后进行了模拟测试。随后前往试验场进行联调联试,验证了固态调功器梯度加热功能、科学载荷平台控制、绞车单元控制功能,随后组装成为完整钻具进行模拟钻进实验。通过一系列的实验与联调联试,证明该测控系统能够顺利完成既定任务,验证了测控系统功能完整性,实现了测控系统设计需求。

关键词：冰下湖固态调功器独立加热 RS485

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月球哥白尼纪地层特征与地质演化研究

岩石学报 2016年第1期32卷 10-18页

作者：丁孝忠王梁郭弟均王翔韩坤英庞健峰王丹陶亮中国地质科学院地质研究所北京100037 西安航天天绘数据技术有限公司西安710100 航天恒星科技有限公司北京100038 中国科学院地球化学研究所贵阳550002 中国地质调查局发展研究中心北京100037 民政部卫星减灾应用中心北京100124

月球哥白尼纪地层是月球演化历史中最年轻的地层单元,哥白尼纪撞击坑数量较少,但其形成的哥白尼纪地层却是全球性的、非常显著的,大多学者普遍认为哥白尼纪基本没有岩浆活动与构造活动。通过对月球哥白尼纪地层进行地质填图,认为月球高... 详细信息

月球哥白尼纪地层是月球演化历史中最年轻的地层单元,哥白尼纪撞击坑数量较少,但其形成的哥白尼纪地层却是全球性的、非常显著的,大多学者普遍认为哥白尼纪基本没有岩浆活动与构造活动。通过对月球哥白尼纪地层进行地质填图,认为月球高地地区撞击坑辐射纹相对月海地区辐射纹发育更好,推测其原因可能为高地与月海岩石性质不同,或撞击的小天体体积、能量、物质特征以及撞击的角度、速度不同等原因导致的;哥白尼纪地层可划分为早哥白尼世地层(C_1)、中哥白尼世地层(C_2)和晚哥白尼世地层(C_3),通过对各世典型撞击坑的分析与研究,阐述了哥白尼纪各世地层的特征,为开展月球晚期撞击作用特征与效应的研究提供了资料。对哥白尼纪-爱拉托逊纪地层界限进行了初步探讨,提出月球年代学多源数据综合判别法方案,以重新厘定哥白尼纪年代下限。

关键词：月球哥白尼纪地层特征哥白尼纪地层划分地质演化哥白尼纪-爱拉托逊纪界限