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基于SBAS-InSAR技术的黄河上游库坝群段滑坡识别及监测分析

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灾害学 2025年第1期40卷 199-206页

作者：李泉林李秀珍龚俊豪赵晨澄中国科学院大学北京100049 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

黄河上游库坝群段地质条件复杂,发育多处大型滑坡。该研究以黄河上游龙羊峡—盐锅峡段为研究区,基于地质条件调查、历史滑坡数据及遥感资料,选取2018—2021年80余景SENTTINEL-1A卫星数据,通过SBAS-InSAR监测雷达视线方向的地表形变速率... 详细信息

黄河上游库坝群段地质条件复杂,发育多处大型滑坡。该研究以黄河上游龙羊峡—盐锅峡段为研究区,基于地质条件调查、历史滑坡数据及遥感资料,选取2018—2021年80余景SENTTINEL-1A卫星数据,通过SBAS-InSAR监测雷达视线方向的地表形变速率,并将其转为沿斜坡方向形变速率。据此识别出57处缓慢变形的大型滑坡,并通过对变形速率的核密度分析,确定了形变集中区域。ROC曲线显示,这些区域与历史滑坡分布高度一致。在此基础上,以龙羊峡库区白刺滩典型滑坡为例,选取典型剖面及形变点,分析了时序形变与降雨量和水库水位变化相关关系。结果表明,白刺滩滑坡受到降雨和库水位变化影响显著,尤其是滑坡前缘形变序列与降雨量及库水位变化具有较强相关性。

关键词：滑坡识别及监测 SBAS-InSAR技术时序分析核密度分析黄河上游库坝群段

基于氢氧稳定同位素的鄱阳湖流域“五河”新水比例及其滞留时间量化研究

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湖泊科学 2025年第1期37卷 266-278,I0027页

作者：李楷文丁梦瑶范宏翔吴华武雷蕊宇付丛生李静辛未张赐成湖南师范大学地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室长沙410081 湖南师范大学地理科学学院长沙410081 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京211135 中国科学院大学北京100049 滁州学院地理信息与旅游学院滁州239000 中国科学院水生生物研究所淡水生态与生物技术国家重点实验室武汉430072

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降... 详细信息

流域河流新水比例和滞留时间是表征径流过程以及污染物、营养物质运输的重要参数。确定水的来源及其在流域内的滞留时间,对于理解流域水文过程和功能至关重要。为了定量解析鄱阳湖流域河流的新水比例和滞留时间,本文通过对鄱阳湖流域降水及河水(赣江、修河、信江、抚河、饶河,以下简称“五河”)稳定同位素(δ^(18)O和δD)的高频率监测与分析,利用正弦拟合方法分析了降水和河水δ^(18)O和δD值的变化。结果表明:(1)“五河”河水及降水氢氧同位素表现出相似的季节变化特征,雨季(57月)较为贫化,旱季(12月次年2月)较为富集,河水同位素变化与局地降水同位素、地下水同位素密切相关,说明流域内不同水体之间存在良好的水文连通性;(2)“五河”流域内小于3个月的新水占比范围为3%~42%,流域内滞留时间范围为123.83~2495.0 d,其中赣江平均滞留时间最长、新水比例最低,乐安河和昌江的新水比例最高、平均滞留时间最短;(3)流域面积和单位面积上干流长度是“五河”流域新水比例的主要控制因素,坡度与新水比例存在负相关关系,但其负相关性被单位面积上干流长度与新水比例的正相关性所掩盖;(4)修河、赣江流域较其他流域显著受到蒸发分馏的影响;(5)鄱阳湖湖水同位素值明显高于河水,且在湖口站点湖水同位素值较都昌站点偏低,这表明湖口站湖水受长江来水和蒸发分馏的影响。该研究结果有助于对鄱阳湖流域水文联系和水文过程进行解析,可为流域污染物的输移模拟及其机制阐释等提供科学参考。

关键词：鄱阳湖流域新水比例平均滞留时间氢氧同位素水文过程

鄱阳湖全天候水位-面积逐日数据集（2014—2023年）

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湖泊科学 2025年

作者：李昕悦谢涛马荣华南京信息工程大学遥感与测绘工程学院中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与流域水安全重点实验室中国科学院大学南京学院

在气候变化与人类活动的影响下，鄱阳湖洪涝灾害和干旱频发，严重影响鄱阳湖流域的生态环境。本研究旨在通过雷达遥感技术，准确监测鄱阳湖水域面积全天候的时空动态变化，为鄱阳湖水资源评估和旱涝灾害预警提供科学依据。基于2014—202... 详细信息

在气候变化与人类活动的影响下，鄱阳湖洪涝灾害和干旱频发，严重影响鄱阳湖流域的生态环境。本研究旨在通过雷达遥感技术，准确监测鄱阳湖水域面积全天候的时空动态变化，为鄱阳湖水资源评估和旱涝灾害预警提供科学依据。基于2014—2023年Sentinel-1影像，分别利用单波段阈值法、双极化水体指数以及谱间关系法，结合最大类间方差法自适应确定阈值提取水体，通过精度评价，选定最优提取方法，应用于全天候鄱阳湖水域面积提取。结合星子站、湖口站水位数据，揭示水位变化与湖泊水域面积关系。得到鄱阳湖全天候水位-面积逐日数据集，该数据集包括2014—2023年共424期鄱阳湖水域栅格数据、水域面积汇总数据以及星子站、湖口站水位数据，数据集存储为.tif、.xlsx格式。同时，利用湖泊水域面积时间序列曲线的扰动事件识别方法，识别2020年和2022年面积突变的主要因素。结果表明：谱间关系法结合最大类间方差的阈值分割法的提取精度最优(总体精度>95%);2016—2023年间，鄱阳湖的水域面积呈现显著的年内变化，主要集中在河道以及湖中部。水位与面积变化总体趋于一致，水位≥14 m时，水位变化与湖泊水域面积变化呈现显著正相关。从湖泊时间序列扰动结果分类可以看出，2020年湖泊水域面积扩张的主要原因是自然因素，2022年湖泊水域面积骤减的主要原因是人为因素。

关键词：水域面积鄱阳湖 Sentinel-1 Google Earth Engine 时序变化

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浮游藻类物候遥感监测研究进展

湖泊科学 2025年第1期37卷 1-13页

作者：严照江房冲宋开山王翔宇吕云峰中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130102 长春师范大学地理科学学院长春130032

浮游藻类广泛分布于海洋和内陆水体生态系统中,其生长和发育过程具有明显的时空异质性,对气候变化的响应也极为复杂。藻类物候描述了其在长期适应气候、水质和人类干预等因素下的周期性变化,从而形成一种与环境条件相适应的生长发育节... 详细信息

浮游藻类广泛分布于海洋和内陆水体生态系统中,其生长和发育过程具有明显的时空异质性,对气候变化的响应也极为复杂。藻类物候描述了其在长期适应气候、水质和人类干预等因素下的周期性变化,从而形成一种与环境条件相适应的生长发育节律。它主要包括藻类的出现时间、增长高峰以及减少或消亡的时间等特征。遥感技术通过高时空分辨率持续获取叶绿素a浓度数据(浮游藻类生物量的表征参数),实现对藻类物候的长期监测。本文详细地回顾了近年来遥感藻类物候监测和提取方法的进展,指出目前存在的问题与不足,并对未来的发展趋势进行展望。首先,回顾了现有卫星遥感提供大范围时空连续的藻类生长信息。其次,总结了浮游藻类物候阶段的监测,以及估计藻类特定物候阶段的方法。同时,介绍了用于遥感时间序列估算藻类物候的常用数据处理方法,探讨了浮游藻类物候特性的变化趋势。最后,探索了可能影响藻类物候变化的因素和驱动机制。基于以上分析,本文指出未来藻类物候遥感的研究应重点关注:(1)开发并验证适用于不同水域环境的通用算法,结合机器学习等智能算法改进物候模型,提高物候监测精度和算法的业务化应用水平;(2)结合数值模型和生态系统动态模型,深入研究浮游藻类物候背后的驱动机制。

关键词：藻类物候叶绿素a 海洋和内陆水体

基于机器学习和经验知识的青藏高原多时段植被制图

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科学通报 2025年第1期 134-144页

作者：周继华来利明陈巧娥宋长青高培超叶思菁沈石杨刚刚郝海霞王贵豪熊喆郑元润中国科学院植物研究所植物多样性与特色经济作物全国重点实验室国家植物园中国科学院大学北京师范大学地理学部中国科学院大气物理研究所

理解植被长期演变趋势及其对气候变化与人类活动的响应需要多时段植被分布资料.目前青藏高原植被图主要为2000、2020年前后两个时段,以及1990～2020年时段;主要是基于地面调查数据的人工制图以及基于地面调查数据、遥感数据、地形与气... 详细信息

理解植被长期演变趋势及其对气候变化与人类活动的响应需要多时段植被分布资料.目前青藏高原植被图主要为2000、2020年前后两个时段,以及1990～2020年时段;主要是基于地面调查数据的人工制图以及基于地面调查数据、遥感数据、地形与气候资料,采用机器学习模型分类的自动制图,存在部分植被类型混淆、制图精度有待提高等问题,同时,缺乏更早时段的植被分布资料.本文发展了整合地面调查数据、遥感数据、地形数据、气候数据等,基于随机森林机器学习模型的人工制图技术,获得了1980s、2020年青藏高原植被分布图;基于植被地带性分析和1980s植被图,获得青藏高原近似复原植被图;以2020年青藏高原植被图为基础,采用随机森林模型模拟了2035、2050年青藏高原植被分布图.近似复原植被图、1980S和2020年青藏高原植被图的空间分辨率可达到100 m,与公认较为可靠的《中华人民共和国植被图(1:100万)》相比,本研究获得的1980s和2020年植被图对植被类型边界的刻画更为准确,植被斑块数目增加较多,有利于更加准确理解和模拟青藏高原植被对气候变化的响应.

关键词：青藏高原植被制图机器学习模型多源数据植被分类

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岩浆岩中磷灰石的地球化学特征及应用

岩石学报 2025年第1期41卷 321-338页

作者：李子木令狐苗苗孙金凤孙之晗周宝全杨进辉中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对... 详细信息

不同类型的岩浆岩可能来源于不同源区,经历复杂的岩浆演化过程,导致岩浆成分、温度和压力等条件发生变化。磷灰石在岩浆岩中广泛发育,可以形成于不同的岩浆环境。作为富含多种地球化学指示元素(如稀土元素、锶、锰及多种挥发分),并且对寄主岩浆环境的变化十分敏感的副矿物,近年来被广泛应用于岩浆岩和矿床成因等研究中。了解不同类型岩石中磷灰石的矿物学和地球化学特征,是深入开展相关研究的基础。本文对GEOROC数据库及其他文献报道的岩浆岩中磷灰石稀土元素数据进行了汇总整理和归纳分析,获得了不同类型岩石中磷灰石的矿物学和稀土元素组成特征。结合多元统计分析方法,深入分析不同类型岩浆岩和花岗岩中磷灰石的稀土元素变化规律。计算结果显示,不同类型岩石中磷灰石的La元素、Eu/Eu*和Yb含量之间存在明显差异,推断综合利用La含量与(Eu/Eu^(*))/Yb值特征可以有效区分形成于不同岩浆岩的磷灰石。本文的研究表明,磷灰石在示踪岩浆源区和岩石成因方面具有独特优势,综合运用磷灰石产状、共生矿物组合、微量元素及同位素组成等分析可以为岩浆岩成因研究提供全面信息。

关键词：岩浆岩花岗岩磷灰石地球化学稀土元素岩石成因

基于机器学习的不同地幔端元来源玄武岩判别及其元素地球化学特征研究

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岩石学报 2025年第1期41卷 339-350页

作者：崔岩王彦飞孟凡超刘浩毅刘展飞山东科技大学地球科学与工程学院青岛266590 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院青岛266580

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限... 详细信息

地幔地球化学是固体地球科学研究的重要组成部分,认识和识别地幔不均一性对于探讨地幔内部物质循环、揭示地球演化规律具有重要意义。目前国际上公认的地幔端元划分方案主要依赖于幔源岩浆岩的同位素数据,但在实际应用中具有一定的局限性。相较于同位素数据,主、微量元素数据的数量更大,实际应用前景更广阔。从数据分析的角度看,幔源岩浆岩的主微量元素有27个指标,远多于常用的Sr、Nd、Pb同位素指标,变量数目的增加可能会提高分类判断的精度,但是也会给分类带来两个问题:一是建模所需的样本数量大大增加;二是传统的二维、三维图版法不再适用。针对上述问题,本文从数据和方法两个层面入手:首先从全球共享地球化学数据库GEOROC和PetDb获取数据;然后采用机器学习方法建立判别模型,最终获得了基于元素特征的玄武岩地幔端元类型逻辑回归模型。该模型不仅具有很好的分类效果,而且有助于分析和总结来自不同地幔端元的玄武岩的元素地球化学特征。该研究对地幔不均一性的精细识别及与其相关的研究工作具有一定的促进作用。

关键词：玄武岩地幔端元划分主、微量元素地球化学数据库机器学习

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HfO2基铁电材料准静态负电容机理

北京工业大学学报 2025年 269-276页

作者：尹志岗董昊程勇吴金良张志伟张兴旺中国科学院半导体研究所半导体材料科学重点实验室中国科学院大学材料与光电研究中心

HfO2基铁电薄膜的负电容现象提供了解决微纳电子器件功耗问题的可行策略,但其物理图像却一直饱受争议。基于Landau-Devonshire和Landau-Khalatnikov方程,对铁电HfO2/介质双层体系开展了理论模拟。结果表明:根植于零场吉布斯自由能及准... 详细信息

HfO2基铁电薄膜的负电容现象提供了解决微纳电子器件功耗问题的可行策略,但其物理图像却一直饱受争议。基于Landau-Devonshire和Landau-Khalatnikov方程,对铁电HfO2/介质双层体系开展了理论模拟。结果表明:根植于零场吉布斯自由能及准静态极化-电场曲线的准静态负电容理论,难以如实反映极化-电场动态演化轨迹。与准静态负电容理论的预言不同,HfO2/介质体系的负电容强烈依赖于介质层分压效应,具有瞬态属性。回滞现象与Landau-Khalatnikov方程中的阻尼系数相关,本质上起源于热耗散过程,基于电容匹配原理很难完全消除回滞。与阻尼系数相关的热耗散随频率增大而急剧增加,因此负电容场效应晶体管并不适用于高频应用领域。该研究有助于深入理解HfO2基体系中的负电容物理起源。

关键词：负电容极化-电压曲线回滞吉布斯自由能热耗散氧化铪基铁电材料

基于卫星授时监测数据改善定时及定位方法研究

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大地测量与地球动力学 2025年第1期45卷 36-40页

作者：聂骊颖许龙霞李孝辉中国科学院国家授时中心西安市710600 中国科学院大学北京市100049 中国科学院时间基准及应用重点实验室西安市710600

为使卫星授时监测数据更好地服务于用户,研究使用其削弱标准单点定位中卫星端和传输路径误差的影响,改善用户端定时稳定度与定位精度;同时将用户相对于卫星导航系统时间的定时偏差改正到相对于国家标准时间。以GPS为例开展实验验证,短... 详细信息

为使卫星授时监测数据更好地服务于用户,研究使用其削弱标准单点定位中卫星端和传输路径误差的影响,改善用户端定时稳定度与定位精度;同时将用户相对于卫星导航系统时间的定时偏差改正到相对于国家标准时间。以GPS为例开展实验验证,短基线实验结果表明,定时方面,L1频段定时偏差的均值从-42.8 ns改善到5.4 ns,L2频段从-53.6 ns改善到2.8 ns;定位方面,L1频段X、Y、Z三个方向定位误差的均值改善55%以上,L2频段改善77%以上。证明使用卫星授时监测数据,卫星导航系统用户不仅可以将伪码定位精度提高至亚m级,还可以获得相对于国家标准时间的偏差,实现国家标准时间的ns级授时。

关键词：授时监测授时偏差伪码定时定位