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海南岛西部近岸海底沙波几何参数及其与环境变量的关联性分析

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海洋学报 2024年第2期46卷 52-63页

作者：何艺玮马小川高敏龚腾中国科学院海洋研究所海洋地质与环境重点实验室山东青岛266071 中国科学院大学北京100049 山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590

在发育复杂海底沙波的海域,对整个海域沙波几何参数空间分布规律的定量研究较为少见,且沙波复杂几何参数与环境变量的关联性尚未厘清。基于海南岛西部实测水深数据、沉积物粒度数据和流速数据,量化和提取了研究区的环境变量;并利用沙丘... 详细信息

在发育复杂海底沙波的海域,对整个海域沙波几何参数空间分布规律的定量研究较为少见,且沙波复杂几何参数与环境变量的关联性尚未厘清。基于海南岛西部实测水深数据、沉积物粒度数据和流速数据,量化和提取了研究区的环境变量;并利用沙丘参数自动提取和分析方法计算了复杂海底沙波的形态参数,分析了沙波几何参数之间及其与环境变量的相关性。结果表明:研究区海底沙波形态特征复杂多变,平均波长范围为64~340 m,平均波高为0.39~4.13 m。波高与陡峭度、背流面平均角度存在强正相关性,波长与对称度之间存在强正相关性,沉积物中值粒径与背流面平均角度和波高之间存在较强正相关性。研究区海底沙波的发育特征受水深的影响较小。潮流作用下沉积物运移方式以推移质运移为主,海底沙波受到的侵蚀作用较弱;沙波演化以垂向生长和迁移为主,沙波波高增长优先于波长增大。在稳定潮流背景下,区域沉积物供应以及沉积物粒度均能影响海底沙波的规模。

关键词：沙波几何参数沉积物相关性分析分布特征

基于PSIM机载大视场宽谱段偏振光谱成像系统光学设计

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 250-257页

作者：李鑫权张军强吴从均马健卢天姣杨斌中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京101400 长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司山东青岛260000

为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中P... 详细信息

为满足偏振光谱成像探测中对于大视场、宽谱段技术要求,设计了一种基于偏振强度调制技术(PSIM)的宽谱段大视场偏振光谱成像仪。针对前置望远镜组,文中对现有国内玻璃材料消色差分析,优选了可见至短波红外的复消色差玻璃,通过控制镜组中PSIM模块光线角度,实现大视场内在PSIM模块上的入射角度需求。结合分析结果,采用光学设计软件优化设计。设计结果表明,前置望远系统能够实现波段为400~1 700 nm,视场角为72°,焦距为20 mm, F数为4的高质量成像,全谱段内探测器截止频率处传递函数优于0.4, PSIM模块上最大入射角度为±4.99°,有效保证了各视场内偏振调制的一致性。后置光谱分光系统采用基于Offner结构的凸面光栅,优化结果显示各波段点列图均小于一个像元,在探测器奈奎斯特频率处中心波长的MTF达到0.6,各项指标均满足设计要求。本文对于基于PSIM宽谱段偏振光谱成像仪器的工程化具有很重要的现实意义,对宽谱段光学系统消色差设计也具有一定指导意义。

关键词：偏振成像光谱仪复消色差 PSIM 凸面光栅光学设计

基于滑窗初始点dSTEC定权的全球实时电离层综合

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测绘学报 2024年第2期53卷 296-305页

作者：王宁波李子申李昂张研刘昂汪亮中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 齐鲁空天信息研究院山东济南250101

自2017年起,国际GNSS服务组织(IGS)部分电离层分析中心先后提供全球实时电离层校正服务。针对实际应用中单一分析中心实时电离层产品存在的可靠性差问题,本文提出了基于滑窗初始点差分斜向总电子含量(dSTEC)定权的全球实时电离层综合方... 详细信息

自2017年起,国际GNSS服务组织(IGS)部分电离层分析中心先后提供全球实时电离层校正服务。针对实际应用中单一分析中心实时电离层产品存在的可靠性差问题,本文提出了基于滑窗初始点差分斜向总电子含量(dSTEC)定权的全球实时电离层综合方法。以中国科学院(CAS)、法国空间研究中心(CNES)、西班牙加泰罗尼亚理工大学(UPC)及武汉大学(WHU)实时产品为基础,实现了实时全球电离层地图(RT-GIM)产品的例行综合。从电离层延迟误差修正、单频标准单点定位(SF-SPP)及单频精密单点定位(SF-PPP) 3个方面,分析2022年2月15日至2022年3月15日综合RT-GIM产品的应用性能。以IGS事后GIM为参考,本文综合RT-GIM与UPC综合RT-GIM对应的RMS为分别为3.30和3.20 TECU,二者精度相当;以定位残差95%分位数为统计量,与IGS事后GIM产品相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别低7.7%和4.9%;与北斗三号广播电离层模型BDGIM相比,综合RT-GIM对应的SF-SPP及SF-PPP精度分别提升了15.9%和9.5%。自2022年起,CAS综合RT-GIM产品已例行提交至IGS。

关键词：实时全球电离层地图差分斜向总电子含量滑动窗口实时综合实时服务

M50轴承钢热变形过程中孔洞形成及演化机制

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金属学报 2024年第1期60卷 57-68页

作者：侯志远刘威峰徐斌孙明月时婧任少飞中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国海洋大学材料科学与工程学院青岛266003 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016

M50轴承钢广泛应用于航空发动机主轴轴承的制造,轴承钢热加工产生的孔洞极易作为疲劳裂纹的萌生源导致轴承的疲劳破坏。本工作通过热模拟实验和OM、SEM、EBSD、原位扫描等方法系统研究了不同应变速率(0.001~1 s^(-1))、变形温度(1000~1... 详细信息

M50轴承钢广泛应用于航空发动机主轴轴承的制造,轴承钢热加工产生的孔洞极易作为疲劳裂纹的萌生源导致轴承的疲劳破坏。本工作通过热模拟实验和OM、SEM、EBSD、原位扫描等方法系统研究了不同应变速率(0.001~1 s^(-1))、变形温度(1000~1150℃)和应变(10%~50%)对M50轴承钢内部孔洞产生行为的影响,以及后续保温处理过程中孔洞的愈合机制。结果表明,轴承钢内部一次碳化物M2C和MC与基体硬度的差异导致非协调变形,从而在碳化物与基体交界处产生孔洞,此外碳化物的破碎也会促使孔洞在其内部形成。通过对不同条件下孔洞的产生情况进行定量分析发现,在高应变速率(1 s^(-1))、低变形温度(1000℃)、中等变形量(30%)的条件下,M50轴承钢内部产生的孔洞最多。变形后的保温处理可显著促进孔洞的愈合,其中保温处理后孔洞愈合区域富集Cr元素。

关键词： M50轴承钢一次碳化物孔洞热变形愈合

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数字技术赋能黄河流域创新发展治理研究

中国科学院院刊 2024年第6期39卷 1000-1011页

作者：孙茜贾颖颖孙高祚赵喜喜穆荣平中国科学院大学公共政策与管理学院北京100049 山东省海洋科学研究院(青岛国家海洋科学研究中心) 青岛266100 中国科学院科技战略咨询研究院北京100190

数字技术应用是创新传统发展模式、实现生产力跃迁的核心动力,创新是引领发展的第一生产力。黄河及其流域创新发展治理是一个复杂的社会系统工程,涉及经济、社会、生态多个方面,数字技术深度赋能是其关键驱动力。文章通过聚焦数字技术... 详细信息

数字技术应用是创新传统发展模式、实现生产力跃迁的核心动力,创新是引领发展的第一生产力。黄河及其流域创新发展治理是一个复杂的社会系统工程,涉及经济、社会、生态多个方面,数字技术深度赋能是其关键驱动力。文章通过聚焦数字技术赋能黄河及其流域创新发展治理,深入剖析其从“数字黄河”到“数字孪生黄河”不同阶段的发展历程、面临的问题挑战,并提出针对性的政策建议。研究发现,黄河及其流域创新治理仍面临数字创新生态建设、数字治理体系建设、数据基础设施建设、数据安全风险防范4个方面的挑战。文章围绕当下面临的挑战,提出了数字技术赋能黄河及其流域创新发展治理的建议,即构建黄河科技创新生态、健全敏捷数字治理体系、强化黄河创新要素价值开发和增强黄河数字安全屏障能力,以助推黄河及其流域创新发展目标的实现。

关键词：数字技术黄河治理创新发展数字孪生数字赋能

1.27 μm O_(2)(a^(1)Δ g)气辉临边观测辐射传输特性

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1088-1097页

作者：王道琦王后茂何微微胡向瑞李娟李发泉武魁军烟台大学物理与电子信息学院山东烟台264005 中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院湖北武汉430071

1.27μm波段的O_(2)(a^(1)Δg)气辉辐射具有辐射信号强、空间跨度大、自吸收效应弱等诸多内禀优势,是临近空间大气遥感的重要目标源,对于中高层大气的动力学及热学特性研究,全球温室气体探测,以及臭氧浓度三维层析等卫星遥感具有重要的... 详细信息

1.27μm波段的O_(2)(a^(1)Δg)气辉辐射具有辐射信号强、空间跨度大、自吸收效应弱等诸多内禀优势,是临近空间大气遥感的重要目标源,对于中高层大气的动力学及热学特性研究,全球温室气体探测,以及臭氧浓度三维层析等卫星遥感具有重要的科学意义和应用价值。首先基于O_(2)(a^(1)Δg)光化学反应模型,研究了O_(2)(a^(1)Δg)气辉的产生机制及湮灭机理,在此基础上,计算得到了O_(2)(a^(1)Δg)气辉体辐射率廓线,并基于HITRAN数据库给出的谱线强度及爱因斯坦系数,提出了两种计算O_(2)(a^(1)Δg)气辉光谱分布的方法。采用最新的分子光谱参数、光化学反应速率常数及F10.7太阳紫外通量等参数,结合光化学反应模型计算得到的O_(2)(a^(1)Δg)气辉体辐射率廓线信息,借助逐线积分算法,建立了1.27μm O_(2)(a^(1)Δg)气辉临边观测辐射传输理论模型,并分析了自吸收效应对不同临边观测高度处气辉辐射光谱强度的影响。然后,利用剥洋葱算法,对大气图像扫描成像吸收光谱仪(SCIAMACHY)在临边观测模式下测得的O_(2)分子近红外大气带的气辉辐射信号进行处理得到了目标层O_(2)(a^(1)Δg)气辉辐射光谱,并通过谱积分算法反演得到了O_(2)(a^(1)Δg)气辉的体辐射率廓线信息。最后通过对比气辉临边观测辐射传输理论模型计算得到的以及SCIAMACHY仪器测量反演得到的1.27μm O_(2)(a^(1)Δg)辐射光谱及体辐射率廓线信息,验证1.27μm O_(2)(a^(1)Δg)气辉临边观测辐射传输理论模型的可靠性与合理性。基于比对结果,对O_(2)(a^(1)Δg)气辉临边辐射强度和体辐射率的影响因素进行了分析。分析结果表明,在50 km以上的高空区域,理论计算结果与卫星实测结果吻合性较好,而随着海拔高度的降低,两者的偏差逐渐增大,这是因为在临边观测模式下,中低空区域的卫星遥感信号受自吸收效应及大气散射效应影响严重。此外,与HITRAN数据库给出的谱线强度参数相比,基于爱因斯坦系数建立的O_(2)(a^(1)Δg)气辉临边辐射模型与卫星实测结果更加吻合。1.27μm O_(2)(a^(1)Δg)气辉临边观测辐射传输理论模型的建立,对于临近空间大气遥感,奠定了理论基础。

关键词： O_(2)(a^(1)Δg)气辉体辐射率临边观测辐射传输理论模型

基于无人机遥感的盐渍化土壤有机质反演方法研究

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地球信息科学学报 2024年第3期26卷 736-752页

作者：王玮莹彭金榜朱婉雪杨斌刘振公华锐王俊栋杨婷娄金勇孙志刚中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 中科山东东营地理研究院东营257000 长光禹辰信息技术与装备(青岛)有限公司青岛266000

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标,对粮食生产具有重要影响。我国滨海盐碱地分布广阔,土壤有机质呈现显著的空间异质性。传统的“实地采集-实验测量”的方法费时费力,难以快速描绘盐碱地区土壤有机质含量的空间分布特征。因此,... 详细信息

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的重要指标,对粮食生产具有重要影响。我国滨海盐碱地分布广阔,土壤有机质呈现显著的空间异质性。传统的“实地采集-实验测量”的方法费时费力,难以快速描绘盐碱地区土壤有机质含量的空间分布特征。因此,采用遥感技术对土壤有机质含量进行高效且精准地反演,可以快速了解土壤肥力,从而调整与优化农业生产与管理。本研究以黄河三角洲典型滨海盐碱地裸土(0~10 cm土层)为研究对象,通过提取土壤的无人机遥感光谱与空间纹理信息,构建并筛选遥感指数。分别采用多元线性逐步回归、偏最小二乘以及随机森林模型对土壤有机质含量进行反演,并对比分析耕作与未耕作处理对反演的影响,同时探究融入对土壤盐分含量敏感的遥感信息是否可提高盐碱地区土壤有机质的反演精度。研究结果表明:(1)在土壤有机质含量反演中,随机森林模型的反演精度(R2为0.83~0.95)显著高于多元线性逐步回归(R2为0.26~0.69)和偏最小二乘模型(R2为0.37~0.72);(2)与未耕作土壤(R2为0.26~0.95)相比,耕作处理下的土壤有机质的反演精度较高(R2为0.54~0.94),即土壤的耕作处理能提高光谱指数对于土壤有机质含量的响应,从而提升土壤有机质含量的反演精度,为更加精准地监测土壤有机质提供新思路;(3)融入遥感纹理信息或土壤盐分含量信息(盐分实测值和盐分敏感指数)可显著提高土壤有机质反演精度。本研究将为提升田块尺度滨海盐渍化农田的土壤有机质含量反演提供理论与技术支撑,从而促进滨海盐渍化地区现代化农业的发展。

关键词：土壤有机质反演无人机多光谱遥感土壤盐分光谱指数盐碱地裸土耕作未耕作

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黑潮流套脱落反气旋涡对声传播的影响研究

海洋与湖沼 2024年第2期55卷 332-346页

作者：路露南峰梁向前于非陈子飞徐安琪山东科技大学数学学院山东青岛266590 中国科学院海洋环流与波动重点实验室山东青岛266071 中国科学院海洋大科学研究中心山东青岛266071 中国科学院大学地球科学学院北京100049 崂山实验室山东青岛266237

黑潮在冬季常以流套的方式入侵南海,并多伴随着反气旋涡的脱落,脱落的反气旋涡将黑潮高温、高盐水带入南海,影响南海东北部水文要素和声速场的空间分布,目前尚未有对黑潮流套脱落反气旋涡声学效应的研究。利用2009~2020年卫星高度计数... 详细信息

黑潮在冬季常以流套的方式入侵南海,并多伴随着反气旋涡的脱落,脱落的反气旋涡将黑潮高温、高盐水带入南海,影响南海东北部水文要素和声速场的空间分布,目前尚未有对黑潮流套脱落反气旋涡声学效应的研究。利用2009~2020年卫星高度计数据和再分析数据,在南海东北部选取了6个冬季黑潮流套脱落反气旋涡,研究了其水文和声场结构,并应用Bellhop高斯射线模型仿真给出了其对声传播的影响。结果表明:(1)6个黑潮脱落反气旋涡平均半径为110~135km,垂向深度可达1000~1200 m,最大旋转速度为0.4~0.6 m/s。反气旋涡中心暖水下沉,温度异常均为正异常,暖核位置位于100~250 m处,最大正异常达到2.5℃。中心盐度异常呈现负-正-负的三核结构。反气旋涡在100~900 m深度声速为正异常,最大正异常超过8 m/s,出现在400 m左右。(2)声波从涡外穿过涡旋和从涡内向外传播,当地形不会影响声线的反转时,会聚区的位置发生后移,后移的距离在5~10 km;当地形阻碍声线的反转时,声线与地形接触的位置不同,会聚区可能出现前移或后移,后移最大为29km,前移最大可达23km。(3)当声源深度和接收深度都为300m时,涡旋引起的声传播损失相比与无涡环境下最大增加10~15dB,同时地形与海底的反射也会使得声传播损失增大5~10dB。本文研究结果对南海东北部深海通信、远程探测、舰艇侦察与反侦察等具有一定意义。

关键词：南海黑潮流套反气旋涡会聚区传播损失

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黄河流域创新发展现状、需求与对策研究

中国科学院院刊 2024年第6期39卷 947-956页

作者：陈凯华蔺洁薛超凯段炜钰朱浪梅路东柱侯保荣中国科学院大学公共政策与管理学院北京100190 中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 山东理工大学管理学院淄博255012 中国科学院海洋研究所青岛266000

黄河贯穿我国东中西部9个省级行政区,不仅是我国重要的生态安全屏障,也是我国重要的经济发展带。黄河流域创新发展是落实国家创新驱动发展战略、区域协调发展战略、西部大开发战略及黄河流域生态保护和高质量发展战略的重要路径。但是,... 详细信息

黄河贯穿我国东中西部9个省级行政区,不仅是我国重要的生态安全屏障,也是我国重要的经济发展带。黄河流域创新发展是落实国家创新驱动发展战略、区域协调发展战略、西部大开发战略及黄河流域生态保护和高质量发展战略的重要路径。但是,黄河流域生态环境承载能力差、产业发展“倚能倚重”特征明显、民生保障能力不足,制约了黄河流域创新驱动发展转型的速度和质量。黄河流域必须加快创新驱动发展转型,强化宏观统筹、协同推进与深化改革,加快部署黄河流域科技创新一体化发展战略,系统谋划建设黄河流域科技创新大走廊,推动形成创新引领生态保护与经济社会协调发展的新格局。基于此,文章从生态保护、产业发展、社会发展3个方面系统分析黄河流域创新发展现状与需求,提出黄河流域实现创新发展的总体思路,并从加强生态领域科技创新合作、推动科技赋能产业体系转型升级、推进科技赋能社会服务提质增效、强化重点区域科技创新能力提升和统筹推进全流域科技体制改革5个方面提出对策建议。

关键词：黄河流域创新发展科技创新生态保护产业发展社会发展