摘要：随着搭载平台技术的不断进步,对成像光谱系统的尺寸提出了更高的要求,轻量化、小型化成为成像光谱仪的重要发展方向。针对上述问题,本文设计了一种具有轻小型化特点的自准直型短波红外高光谱成像系统。通过对系统矢量形式的理论推导,得到满足高光谱分辨率、小尺寸要求的自准直系统的初始结构,并逐步进行优化。同时,在狭缝处引入一块平面反射镜,对望远系统进行折叠,避免狭缝与探测器干涉,并进一步压缩系统的尺寸。最终设计的成像光谱仪工作波段为1610~1640 nm,F数优于3,在奈奎斯特频率为20 lp/mm时,调制传递函数(MTF)均优于0.8,全视场均方根半径(RMS)均小于7μm,光谱分辨率均优于0.1 nm。光学系统尺寸优于460 mm×150 mm×150 mm。本文研究为短波红外波段高光谱探测成像光谱仪实现轻量化、小型化设计提供了一定的理论基础。

摘要：为了实现差分吸收激光雷达对臭氧浓度和气溶胶的同时探测,对常见的三通道分光光谱仪进行改进优化。确定光谱仪初始结构后,使用光栅方程对四通道的摆放位置进行计算分析。使用球面镜和全息光栅,通过添加距离约束,将四个光谱通道控制在合理的机械结构范围内,最终设计了一款四通道分光、低F数的光谱仪系统。该系统使用圆阵列转线列光纤,提高了接收系统对大气回波信号的接收强度,实现了对266,289,316,532 nm回波信号强度的精确探测。设计结果表明,光谱仪系统可连接0.12数值孔径的线列光纤,在266,289,316 nm光谱分辨力优于0.5 nm,在532 nm处光谱分辨力优于1 nm,满足激光雷达探测光谱分辨率的要求。分析了光谱仪出射狭缝的曲率半径和圆心位置。该设计可实现激光雷达对气溶胶和臭氧的同时探测,简化了系统结构。

摘要：受气候变化和人类活动的双重影响,传统水文序列的一致性假设受到破坏,在考虑非一致性的条件下探究相邻季节间旱涝复合事件的动态变化及主导因子,对区域的粮食安全与旱涝灾害防御意义重大。为探究非一致性条件下旱涝复合事件的动态演变特征及其主导因子,该研究以黄土高原为研究对象,基于广义可加模型拟合单季节标准化降水指数的边缘分布,构建二维Copula模型分析旱涝复合事件(中、重和极端情景下)的发生概率,并利用变量投影重要性准则探究复合事件动态变化的主导因子。结果表明:(1)1982—2015年间正常转旱、旱转正常、正常转涝和涝转正常事件分布广泛且发生频次较高(高于22次);(2)春-夏内蒙古持续干旱、夏-秋青海持续干旱、秋-冬宁夏持续干旱、冬-春山西持续干旱、夏-秋陕西持续洪涝、夏-秋甘肃持续洪涝事件的发生概率较大;(3)春-夏由旱转涝、夏-秋持续洪涝、秋冬由涝转旱、秋-冬持续干旱和冬-春季持续干旱事件的发生概率显著上升,对该区域社会经济与生态将产生不利影响;(4)复合事件发生概率动态变化的主导因素为北极涛动指数和太阳黑子指数。研究成果将为黄土高原地区旱涝复合事件的精准防御提供科技支撑。

摘要：利用Mann-Kendall检验、Hurst系数法、基于有序聚类法的t检验等方法分析湖区水位演变趋势;利用Partial Mantel检验法,并通过构建缺失资料地区的湖区水文模型,探究了典型半干旱区湖泊岱海湖水位对气候要素与土地利用变化的响应。结果表明:岱海湖水位1959—2018年呈现显著下降趋势,于1982年和2005年发生突变,未来水位将呈现持续降低趋势;岱海湖春季受融雪影响导致水位较高,秋季受用水影响导致水位较低,且秋季水位降低在四季中最为明显;气候变化与水土资源开发利用是影响半干旱区湖泊水位变化的主要因素,在气候变化条件下,岱海湖水位对气温变化最为敏感,对日照变化的响应次之;由于岱海湖流域降水产流下渗机制较为复杂,岱海湖水位对降水变化的响应具有滞后性,流域林草面积增加可能是引发岱海湖水位降低的重要因素。

摘要：干旱半干旱地区生物结皮与草本植物互生,发挥了重要的水土保持价值,但二者的耦合作用对坡面土壤产流-入渗过程与机理的影响尚不清楚。本研究利用人工模拟降雨试验,设计裸土、生物结皮、长芒草、长芒草+生物结皮4种坡面处理,研究生物结皮与草本植物的产流-入渗过程与径流水动力学特征。结果表明:2个有生物结皮处理的坡面产流量变化平稳。4种处理的总产流量大小分别为:生物结皮>长芒草+生物结皮>裸土>长芒草,说明生物结皮具有抑制土壤水分入渗的作用,而长芒草可促进土壤水分入渗。在土壤深度为16和24 cm处,生物结皮处理的累计入渗量均小于长芒草+生物结皮处理,且差异显著,说明随着土壤深度增加,长芒草会减小生物结皮抑制水分入渗的作用。除了裸土坡面的弗劳德数(Fr)大于1以外,其余3种处理的Fr值小于1,属于缓流。生物结皮、长芒草和长芒草+生物结皮处理坡面的径流动能比裸土坡面分别减少83.3%、59.5%和88.1%。综上,水动力学参数的变化说明生物结皮调控径流的作用大于长芒草。

摘要：国内外研究的Dyson棱镜成像光谱仪有自身像差较小、高透过率等优点。对Dyson棱镜式成像光谱仪存在的色散均匀性进行改进,通过分析不同材料棱镜的色散规律,选用了熔融石英及CaF2材料构成的消色差棱镜组,并采用超环反射面及透镜组校正其余像差。优化得到一种长度为80 mm的狭缝、色散较为均匀的Dyson棱镜成像光谱仪,同时采用双反物镜结构及拼接狭缝的手段达到总体200 km的幅宽要求。结果表明,在400~2500 nm波段范围及狭缝长度为80 mm的条件下,光谱分辨率为10 nm,光学系统设计值在25 lp/mm截止频率下,调制传递函数大于0.6。通过各波长色散后的像面光谱位置可以得出,在400~1200 nm范围内,色散曲线与拟合直线之间的拟合精度由单材料棱镜时的0.88提高到两种材料棱镜时的0.94,色散均匀性也得到了极大的改善。

摘要：针对超光谱分辨率成像光谱仪多通道探测需求,本文设计了一种超光谱分辨率紫外双通道共光路成像光谱仪。该成像光谱仪望远系统采用视场离轴的离轴三反结构,分光系统采用了具有小型轻量化优点的改进型Offner结构。通过对Offner光谱仪结构的理论推导,得出了满足超光谱分辨要求的双通道共光路Offner初始结构参数。为了提高成像光谱仪的成像质量,在Offner结构中引入弯月透镜,并对系统进行逐步优化。最终得到的双通道共光路成像光谱仪工作波段为280~300 nm和370~400 nm,在奈奎斯特频率为27.8 lp/mm时,双通道的调制传递函数(MTF)均优于0.8,全视场均方根半径(RMS)均小于9μm,光谱分辨率均优于0.1 nm。本文研究对天基超光谱探测成像光谱仪小型化、集成化设计具有重要意义。

摘要：分析降雨和汇流对坡面土壤团聚体流失和颗粒迁移的影响,可加深对土壤侵蚀退化过程的认识,也为土壤资源可持续利用提供科学依据。采用室内模拟降雨和汇流试验,通过设计2个降雨强度(50和100 mm/h,即R_(50)和R_(100))、1个汇流强度(100 mm/h,即I_(100))以及降雨与汇流组合(50 mm/h降雨强度+50 mm/h汇流强度(R_(50)I_(50))、50 mm/h降雨强度+100 mm/h汇流强度(R_(50)I_(100))、100 mm/h降雨强度+50 mm/h汇流强度(R_(100)I_(50)))试验,分析降雨和汇流对黑土坡面土壤团聚体流失和颗粒迁移的影响。结果表明:1)在试验供水量相同时,R_(100)试验处理的坡面土壤侵蚀速率分别是R_(50)I_(50)的1.9倍和I_(100)的2.4倍,试验处理R_(100)I_(50)的土壤侵蚀速率是R_(50)I_(100)的1.3倍,表明降雨对坡面水蚀的作用大于汇流;2)在降雨主导的坡面水蚀过程中,R_(50)、R_(100)、R_(50)I_(50)和R_(100)I_(50)试验处理下的<0.25 mm微团聚体流失量比例较试验土壤分别增加20.6%、16.7%、17.9%和21.8%,而在汇流主导的坡面水蚀过程中,I_(100)和R_(50)I_(100)试验处理下的≥0.25 mm团聚体流失量比例分别为61.9%和65.2%,表明坡面汇流对黑土团聚体的分散作用小于降雨;且平均质量直径能更好地反映土壤团聚体流失特征;3)R_(100)、I_(100)和R_(50)I_(50)试验处理下砂粒和黏粒流失量比例较R_(50)增加1.4%~9.5%,R_(50)I_(100)和R_(100)I_(50)试验处理下砂粒流失量比例较R_(100)、I_(100)和R_(50)I_(50)试验处理增加0.8%~4.0%,其较R_(50)增加3.7%~6.0%,但粉粒和黏粒比例相应减少,表明粗颗粒流失随坡面汇流量的增加而增加。总之,降雨对黑土团聚体的破碎作用大于坡面汇流作用,坡面水蚀过程中泥沙颗粒的分选取决于降雨和汇流对坡面水蚀的作用程度。

摘要：本文分析了黑龙江省侵蚀沟的现状和危害,总结了“十三五”期间侵蚀沟治理模式及防治效果。在此基础上,按照黑龙江省水土保持三级区划,因地制宜、因区施策,提出了“十四五”期间要以乡村振兴为引领,以保护黑土耕地、保障粮食安全、改善“三生”条件为目标的分区侵蚀沟防治对策。

摘要：以小流域为单元开展区域综合治理是我国水土流失治理的典型形式。佳木斯市自1980年代以来,坚持采用小流域生态综合治理方式,已经取得了显著的成效。截至目前佳木斯市有25.4%尚未得到充分治理的水土流失面积,“十四五”期间采用重点防治区的方式,从工程措施、林草措施、封育治理措施、耕作措施等方面开展小流域综合治理,能够达到生态环境逐步改善的治理目标。