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层析SAR三维成像方法与森林参数反演研究进展

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遥感学报 2024年第3期28卷 576-590页

作者：万杰汪长城朱建军付海强中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

森林是陆地上最大的生态系统,在全球碳氧循环中发挥着举足轻重的作用。森林植被集中了85%以上的陆地植被生物量,森林的生物物理参数,如森林高度、林下地形、生物量等,对森林资源管理、森林碳汇能力及碳储量的评估、生物多样性保护等具... 详细信息

森林是陆地上最大的生态系统,在全球碳氧循环中发挥着举足轻重的作用。森林植被集中了85%以上的陆地植被生物量,森林的生物物理参数,如森林高度、林下地形、生物量等,对森林资源管理、森林碳汇能力及碳储量的评估、生物多样性保护等具有重要意义。合成孔径雷达层析技术TomoSAR (Synthetic Aperture Radar Tomography)具备对观测目标的三维成像能力,可以获得森林的内部结构信息,在森林植被参数反演中发挥着重要的作用。本文从层析SAR的三维成像原理出发,系统阐述目前层析SAR技术进行多维感知的主流算法:首先,根据SAR数据获取模式的不同,将层析SAR的三维成像方法归纳为单极化层析SAR算法和全极化层析SAR算法两类,对比分析植被参数反演中两种不同层析SAR成像算法在垂直分辨率、辐射分辨率、鲁棒性、计算复杂度等方面的表现;然后,基于层析SAR的三维成像能力,阐述层析SAR技术在森林垂直结构重构、森林高度反演、林下地形测绘、生物量估计等应用中的研究进展;最后对层析SAR技术在森林植被区前沿应用进行展望,提出面临的关键挑战。

关键词：遥感层析SAR 三维成像林下地形森林高度森林垂直结构森林生物量

顾及时变特性的时序极化SAR图像自适应超像素生成方法

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遥感学报 2024年第4期28卷 1066-1075页

作者：叶家伟汪长城高晗沈鹏宋天祎胡驰浩中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

超像素生成是对象级数据处理体系的重要预处理步骤,这对于拥有大数据量的多时相、多极化SAR数据的高效处理和应用具有很大的现实意义。针对单时相超像素分割方法没有充分利用地物在时序上完整散射信息的问题,本文综合利用时序极化SAR数... 详细信息

超像素生成是对象级数据处理体系的重要预处理步骤,这对于拥有大数据量的多时相、多极化SAR数据的高效处理和应用具有很大的现实意义。针对单时相超像素分割方法没有充分利用地物在时序上完整散射信息的问题,本文综合利用时序极化SAR数据观测充分、可描述时变特性等优势,提出了一种基于简单线性迭代聚类(SLIC)模型的多时相极化SAR影像自适应超像素生成方法。该方法首先联合多个时相的极化协方差矩阵,基于Wishart分布计算时序极化SAR相似性距离;然后利用多时相极化SAR数据进行梯度计算,检测图像边缘;最后提出一种基于多时相极化SAR边缘检测的同质性测度因子,用于自适应平衡极化距离和空间距离的权重关系。本文使用8景Radarsat-2全极化SAR影像,从可视化效果和定量精度两个方面评价方法有效性。相关结果表明,本文方法优于单时相极化SAR超像素生成方法和现有的多时相极化SAR超像素方法,超像素能够有效贴合研究区域地块边界,是一种有效的超像素生成方法。

关键词：遥感极化SAR 图像分割 SLIC算法超像素多时相

基于优化预处理方法的时变重力场反演精度分析

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大地测量与地球动力学 2024年

作者：蒲伦游为余彪范东明西南交通大学地球科学与工程学院德国地球科学研究中心全球地质监测与重力场分支机构

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y... 详细信息

针对GRACE Level1B观测数据中存在缺失数据及含有粗差的问题，提出补全SCA1B缺失数据的优化方法，同时对KBR1B和运动学轨道数据采用优化策略剔除粗差后，用于时变重力场模型反演。此外，还分别基于合成数据和实测数据分析ACC1B数据在Y轴方向的误差对反演结果的影响，并提出优化校正策略。利用优化方法能够有效恢复SCA1B的缺失数据，且充分考虑了观测数据在整个弧段的变化特征。采用优化策略校正后的ACC1B数据计算的结果显示，其精度比未校正的数据计算结果提高3.7 mm。由结果可知，优化方法处理后的数据解算的重力场模型与三大官方机构解算结果相比，总体精度相当，但不同机构的解算结果在局部区域的细节信号表现有差异，表明优化的数据预处理策略有效可行。

关键词： GRACE 数据预处理时变重力场时间序列分解精度分析

复杂固-液介质的速度应力方程三角形单元间断伽辽金地震波模拟算法

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地球物理学报 2024年第2期67卷 684-695页

作者：曹文忠张伟中国地震局地球物理研究所北京100081 南方科技大学地球与空间科学系广东深圳518055

间断伽辽金法可用于存在复杂边界条件的模型,同时具有高阶精度和易于并行计算的优点,因此近年来在地震波传播模拟研究中得到了快速发展.数值通量是间断伽辽金法的关键组成部分之一.相比于其他通量,基于Rankine-Hugoniot跳跃条件的通量(R... 详细信息

间断伽辽金法可用于存在复杂边界条件的模型,同时具有高阶精度和易于并行计算的优点,因此近年来在地震波传播模拟研究中得到了快速发展.数值通量是间断伽辽金法的关键组成部分之一.相比于其他通量,基于Rankine-Hugoniot跳跃条件的通量(RH-condition通量)在固体和液体介质边界具有更宽的稳定性,可以使用更大的时间步长,尤其是液体和固体之间的波阻抗差异较大时.它已被用于基于四边形网格和速度-应变方程的间断伽辽金地震波固液介质模拟.本文为了模拟陆地自然水体等存在复杂固-液界面形状的地震波传播,并在未来与其他数值方法耦合,发展了基于三角形网格的RH-condition通量间断伽辽金方法,使用一阶速度-压力声波和一阶速度-应力弹性波方程模拟复杂固-液介质中地震波的传播.通过水平层状和sin型起伏固-液模型,验证了该方法模拟结果的准确性.通过数值模拟展示了所提出的间断伽辽金法在不同网格大小和阶数下的准确性和效率.最后通过一个复杂模型的例子表明存在复杂固-液界面时该方法可以准确施加固-液边界条件.

关键词：间断伽辽金地震波模拟固-液介质数值通量

扬子地块北缘毕机沟岩体下部带堆晶岩结构定量化分析:对层状岩体冷却早期粒间熔体排出机制的约束

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地质学报 2024年第7期98卷 2110-2127页

作者：王洁李中州王梦玺长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

层状岩体冷却中—晚期晶粥中粒间熔体的排出被认为与铁钛氧化物的大量结晶关系密切,但在岩体冷却早期铁钛氧化物尚未大量结晶时,粒间熔体能否被有效排出、以及如何排出还需要深入探究。扬子地块北缘毕机沟岩体是我国目前发现的规模最大... 详细信息

层状岩体冷却中—晚期晶粥中粒间熔体的排出被认为与铁钛氧化物的大量结晶关系密切,但在岩体冷却早期铁钛氧化物尚未大量结晶时,粒间熔体能否被有效排出、以及如何排出还需要深入探究。扬子地块北缘毕机沟岩体是我国目前发现的规模最大、分异程度较高且赋存有钒钛磁铁矿矿床的层状岩体。岩体下部带、中部带和上部带分别由斜长橄榄岩、辉长岩和闪长岩组成。本研究以下部斜长橄榄岩相带为对象,通过对斜长石和单斜辉石进行晶体粒度分布(CSDs)和空间展布形式(SDPs)分析,探讨层状岩体冷却早期粒间熔体的排出方式及其控制因素。模拟计算结果表明,样品中封闭粒间熔体比例(FTL)为9%~13%,暗示岩体冷却早期粒间熔体被有效排出。单斜辉石和斜长石的CSD曲线斜率主要为3.36~2.45和2.99~1.87,截距分别为0.45~3.35和1.06~2.83,均具有斜率一致而截距变化较大的特征,与机械压实的CSD曲线一致。单斜辉石和斜长石在SDP图解上均显示负相关关系,也与机械压实趋势一致。因此,毕机沟岩体冷却早期粒间熔体的排出机制为机械压实。在此基础上,我们将毕机沟与全球其他典型层状岩体从岩体规模、粒间熔体和堆晶矿物密度差、晶体堆积速率与压实速率以及晶粥层厚度等方面进行系统对比后发现,在层状岩体冷却早期没有岩浆补给和对流的情况下,当岩体规模相近时,压实受控于堆晶矿物与粒间熔体密度差,密度差越大压实越容易发生;而当岩体规模不同时,规模越大压实越容易发生。

关键词：晶体粒度分布空间展布形式粒间熔体压实作用层状岩体

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数字孪生驱动的桥梁智能建造方法

遥感学报 2024年第5期28卷 1340-1349页

作者：朱军朱庆祝兵王波梁策西南交通大学地球科学与工程学院成都611756 西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁大桥科学研究院有限公司武汉430034 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

智能化是桥梁建设的重要方向,数字孪生是实现桥梁智能建造的有效途径。数字孪生将现实环境中桥梁的结构、状态和行为等映射到虚拟环境,为透彻理解和精准控制桥梁建造过程提供新手段。本文首先分析了桥梁及其环境高精度数字孪生与桥梁智... 详细信息

智能化是桥梁建设的重要方向,数字孪生是实现桥梁智能建造的有效途径。数字孪生将现实环境中桥梁的结构、状态和行为等映射到虚拟环境,为透彻理解和精准控制桥梁建造过程提供新手段。本文首先分析了桥梁及其环境高精度数字孪生与桥梁智能建造背景及发展趋势,然后提出了桥梁建造全过程数字孪生构建方法,探讨了空天地一体化监测数据关联融合、数字孪生场景智能构建与增强可视化、过程动态仿真与智能预测等关键技术,最后以复杂艰险山区大型桥梁建造为例开展案例应用分析,本文方法可望为复杂环境大型桥梁工程智能建造提供有效的理论指导和关键技术支撑。

关键词：遥感虚拟地理环境桥梁智能建造数字孪生仿真预测智能建模

六盘山白垩纪狼鳍鱼化石的埋藏学及其古气候、古环境意义

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地球科学 2024年第1期49卷 189-208页

作者：梁积伟常小斌陶文星冯振伟李汉林宗浩郑萌 Tsogochir Tungalag 长安大学地球科学与资源学院陕西西安710054 中石化胜利油田分公司滨南采油厂地质研究所山东滨州256600

为查明六盘山地区白垩纪李洼峡组狼鳍鱼化石的埋藏学特征所表征的古气候和古环境意义,以化石保存层位岩石和其上下层岩石为主要研究对象,对它们进行了全岩X衍射(XRD)、主量元素、微量元素和稀土元素分析.XRD分析显示化石埋藏层位岩石的... 详细信息

为查明六盘山地区白垩纪李洼峡组狼鳍鱼化石的埋藏学特征所表征的古气候和古环境意义,以化石保存层位岩石和其上下层岩石为主要研究对象,对它们进行了全岩X衍射(XRD)、主量元素、微量元素和稀土元素分析.XRD分析显示化石埋藏层位岩石的组成矿物主要以铁白云石(42.70%)和石英(41.50%)为主,其上下层岩石的组成矿物主要以石英(平均含量40.40%)和长石(总平均含量15.98%)为主.主量元素分析显示化石埋藏层位岩石具有较高含量的CaO(平均含量20.61%)和MgO(平均含量10.52%),而其他层岩石具有较高含量的SiO_(2)(平均含量54.58%)和Al2O3(平均含量14.79%).古气候指标MgO/CaO和Sr/Cu指示干热的气候,古盐度指标m值和Sr/Ba指示水体盐度高,古氧化还原环境指标Th/U和V/(V+Ni)指示缺氧和水体分层且底层出现硫化环境.鱼群的大规模死亡是由一次短暂的突发性事件造成,缺氧的水体环境和硫化氢的毒害作用可能是鱼类大规模死亡并得到保存的主要原因.特别需要指出的是,六盘山地区在白垩纪中期出现干热的气候条件以及高盐度、缺氧的水体环境可能是这一时期全球CO_(2)浓度快速升高的结果,也可视为白垩纪Aptian-Albian大洋缺氧事件(OAE1a)在陆相地层的地质响应.

关键词：六盘山地区白垩纪化石埋藏学主微量元素古气候古环境

闽北邵武地区玄武安山岩的成因和意义——来自年代学、地球化学及Nd-Hf同位素的约束

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第3期54卷 840-861页

作者：周伏顺林鑫王郅睿邵程波长安大学地球科学与资源学院西安710054

东南沿海地区中生代火山岩研究成果颇丰,但有关中侏罗世晚期基性火山岩的报道较少,限制了对该区域中生代构造-岩浆活动及大地构造演化的深入理解。本文对江绍断裂带东南侧邵武地区的中生代火山岩开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学、锆... 详细信息

东南沿海地区中生代火山岩研究成果颇丰,但有关中侏罗世晚期基性火山岩的报道较少,限制了对该区域中生代构造-岩浆活动及大地构造演化的深入理解。本文对江绍断裂带东南侧邵武地区的中生代火山岩开展了系统的岩石学、锆石U-Pb年代学、锆石Lu-Hf同位素、地球化学和Sm-Nd同位素研究。结果显示:邵武地区玄武安山岩喷发年龄为(161.0±2.0)Ma;同位素地球化学结果显示,这些样品中—晚侏罗世锆石的ε_(Hf)(t)值介于-14.33~-10.41之间,ε_(Nd)(t)值较低(-9.2~-8.4),反映富集Nd同位素的特征;岩石地球化学结果表明,该套火山岩具有高w(Al_(2)O_(3))、w(Na_(2)O)、低w(MgO)、w(TFe_(2)O_(3))等特征,稀土总量较低,稀土配分曲线为右倾型,且具弱的Eu负异常,大离子亲石元素Rb、Ba和K相对富集,高场强元素Nb、Ta、Ti、P等相对亏损。综合岩石学和地球化学研究结果,本文认为邵武玄武安山岩起源于交代岩石圈地幔的部分熔融,并经历一定结晶的分异作用,其大地构造背景总体为板内环境。结合前人对区域构造-岩浆活动的认识,本文认为在中侏罗世晚期,太平洋俯冲板片发生回撤、撕裂,导致幔源岩浆底侵并置换了古老壳源岩石,从而东南沿海地区虽整体处于挤压背景,但仍存在局部拉张环境。

关键词：中侏罗世地球化学伸展背景玄武安山岩东南沿海

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海气关系的季节变化和时间—空间尺度依赖性

大气科学 2024年第1期48卷 76-91页

作者：吴仁广孙小山浙江大学地球科学学院杭州310058 中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心北京100029

本文根据近年来对于表面湍流热通量和海表面温度变化关系的分析回顾了海气关系的季节变化和时间—空间尺度依赖性。内容包括表面湍流热通量和海表面温度变化关系的表征方法、区域变化、季节变化和随时间、空间尺度的变化,以及表面风速... 详细信息

本文根据近年来对于表面湍流热通量和海表面温度变化关系的分析回顾了海气关系的季节变化和时间—空间尺度依赖性。内容包括表面湍流热通量和海表面温度变化关系的表征方法、区域变化、季节变化和随时间、空间尺度的变化,以及表面风速和海气湿度差对表面潜热通量和海表面温度变化关系的相对贡献。表面湍流热通量和海表面温度变化关系在中纬度海洋锋区和副热带涡旋区显著不同。在中纬度海洋锋区,海洋过程对海表面温度变化的贡献占主导地位,因而表现为海洋强迫作用,并且冬季比夏季更大。在副热带涡旋区,表面湍流热通量对海表面温度变化的作用更为显著,因而表现为大气强迫作用,并且夏季比冬季更为明显。在阿拉伯海西部地区,夏季海洋过程对海表面温度变化影响明显,表现出海洋强迫作用,而冬季以表面湍流热通量影响为主,表现为大气强迫情况。在孟加拉湾、南中国海和菲律宾海地区,无论冬夏季都表现为大气强迫作用。在中纬度海洋锋区冬季和阿拉伯海西部地区夏季,海洋强迫随时间尺度增长而增强,而在其它地区和季节,存在由较短时间尺度的大气强迫为主向较长时间尺度的海洋强迫变得重要的转换,转换的时间尺度大约在20~40天。在中纬度海洋锋区,海洋强迫作用随空间尺度增大而减弱,并向大气强迫情况转换,转换的空间尺度夏季比冬季小。一般而言,大气强迫作用随空间尺度增大而增强。

关键词：表面湍流热通量海表面温度海气变化关系季节变化时间—空间尺度依赖性