摘要：面向美丽中国生态文明建设所需,亟待有效实现流域精细治理的科学决策,以根据流域综合治理愿景目标,优化流域管理措施(BMP)的空间布局方案(即BMP情景)、制定符合实际需求的实施路线图。对此,“流域系统模拟—情景优化”方法框架近年展现出广阔应用前景。本文介绍了该框架在应对实际应用需求中尚存的一系列问题,开展了体系性的方法研究:①提出新的流域过程建模框架,以兼顾建模灵活性和高性能计算、高效实现流域系统模拟;②提出以坡位单元作为BMP空间配置单元、并在情景优化过程中可进行单元边界动态调整的BMP情景优化方法,可有效考虑流域综合治理的经验知识,保障优化结果合理性;③提出考虑分阶段投资约束的BMP情景实施次序优化方法,可推荐出符合实际落地需求的实施路线图;④设计研发用户友好的参与式流域规划系统,供各方利益相关者协商决策。通过典型小流域应用案例验证了上述新方法、工具和原型系统的有效性和实用价值。

摘要：可解释的准确预测PM_(2.5)浓度变化可以有助于人类规避暴露风险,对人类健康风险评估和政策实施具有重要意义。目前已有PM_(2.5)浓度预测模型过多专注于提升模型预测精度,但忽略了模型的可解释性,造成模型可复用性和可信任度较差。鉴于此,本文提出了一种兼顾模型预测精度与模型可解释性的注意力时空常微分方程模型(Attentional SpatioTemporal Ordinary Differential Equation,ASTODE)用于PM_(2.5)浓度预测任务。具体而言,本文将神经常微分方程集成至PM_(2.5)浓度预测任务中,以提升预测模型的可解释性。此外,针对传统神经常微分方程难以挖掘PM_(2.5)浓度数据中空间依赖关系的挑战,本文提出了一种新颖时空导数网络将传统神经常微分方程扩展到了时空常微分方程。针对传统神经常微分方程难以挖掘PM_(2.5)浓度数据中长期依赖关系的挑战,本文设计了一种时空注意力机制去融合多个时间节点的隐藏状态。本文采用真实的PM_(2.5)浓度数据集对提出的ASTODE模型进行了验证。实验结果表明,ASTODE模型不仅在预测精度上优于或逼近于存在的6个基线方法,并且在可视化的视角下具有良好的可解释性。

摘要：智能化地共享和复用地球观测应用实践所形成的知识,有序促进应用要素的高通量流动,是激活和释放地球观测系统效能的关键。地球观测知识枢纽EOKH(Earth Observation Knowledge Hub)将分散的应用要素有机耦合,形成专题知识集合的协同设计与吞吐能力,是地球观测成果治理与智能服务的研究前沿。针对地球观测组织GEO(Group on Earth Observations)发展GEO知识枢纽GKH(GEO Knowledge Hub)得到的启示,结合地球观测知识本体研究最新进展,系统解析了EOKH的内涵与特征,梳理了发展EOKH的技术需求与挑战,分析存在的关键问题及其应对策略。在此基础上,提出了EOKH系统架构原型,结合地球观测知识包转移复用和知识推理两个EOKH典型应用场景进行了原理实现与概念验证。最后,就如何促进地球观测知识“人—机—物”要素的协同共生,提出了中国发展EOKH的相关认识与思考。探索“人在回路”的高通量知识协同生产与转移技术,以及“知识驱动”的成果复用技术,是提升地球观测隐性知识可解释性、促进EOKH服务质量与发展力的必要举措。

摘要：在全球气候变暖与城市化进程加快的背景下,城市热环境受到广泛关注。了解城市热环境时空变化和城市空间形态对城市局地气候的影响对于缓解城市热岛效应至关重要。ECOSTRESS在昼夜不同时刻获取高时间分辨率地表温度(Land Surface Temperature,LST)为从精细化时空尺度对城市热环境进行动态评估提供了数据支持。本文基于局地气候区(Local Climate Zones,LCZ)视角,利用ECOSTRESS LST数据探究了北京市六环内夏季地表城市热岛强度(Surface Urban Heat Island Intensity,SUHII)的日尺度时空变化特征以及LCZ类间和类内SUHII差异。结果表明:(1)研究区夏季SUHII具有时空异质性,清晨6时左右,SUHII最低,上午10时左右,SUHII达到最高,下午SUHII逐渐下降,傍晚18时左右开始上升,21时左右达到夜间最高值;(2)在日尺度上,不同类型LCZ表现出显著的热源/汇角色差异。建筑类型LCZ(除LCZ 9)和自然类型LCZ E~F整体上为热源,LCZ 9和LCZ B~C整体上为热汇,LCZ A和LCZ G存在昼夜源汇角色变化;(3) LCZ类内SUHII表现出显著的昼夜和类型差异。LCZ类内SUHII差异在清晨6时左右最小,在下午13时左右达到最大值。建筑类型LCZ中,低层建筑类内SUHII差异总体上高于中高层建筑。自然类型LCZ中,LCZ C和LCZ E类内SUHII差异相对较小,而LCZ D、LCZ F和LCZ G类内SUHII差异相对较大;(4) LCZ类型表现出昼夜不同的热特性和源汇角色变化。LCZ G存在昼夜源汇变化,夜间呈现出明显的城市热源特性。本文所采用的10个时刻的ECOSTRESS LST数据克服了以往利用单一固定时刻的LST数据对于SUHII的高估和低估,所得到的LCZ类间和类内SUHII差异对比结果降低了城市热环境定量研究的不确定性,并为城市热环境源汇景观设计的昼夜权衡提供了理论依据和实践支持。

摘要：流动人口的职住情绪能够反映其工作与生活状态。本研究首先基于2017年北京市微博大数据,利用jieba分词结合人工筛选得到流动人口发布的微博文本;其次,对Roberta-wwm-ext-large模型进行迁移学习识别北京全人群与流动人口的微博情绪;然后,结合POI数据与微博发布时间得到流动人口的职住分布;最后,基于微博情绪与职住分布得到流动人口的职住情绪,利用Getis-Ord Gi^(*)挖掘职住情绪的空间聚集模式,采用地理探测器分析影响职住情绪热点分布的因素。实验表明,北京流动人口情绪均值(0.56)稍低于北京全人群(0.57)(P<0.01),但整体表现为积极;从空间分布来看,流动人口在东、西城区情绪均衡,西北部科技创新区情绪相对于流动人口情绪均值较为低落,而东南部中心商务区、文化交流区及国际化社区情绪较高涨;从情绪与职住的关系来看,流动人口的工作情绪与从事的工作类型有关(q=0.03,P<0.05),高新技术产业园、工业园、物流产业园的流动人口从业人员的工作情绪相对于流动人口工作情绪均值较为消极,健康产业园、文化创意产业园、农业园的流动人口从业人员的工作情绪较积极;流动人口的居住情绪与居住环境有关(q=0.06,P<0.1),居住在远郊区的流动人口情绪相对于流动人口居住情绪均值较为消极,居住在近郊高密度的流动人口情绪较为积极。因此,相关部门应重点关注从事高新技术产业、工业、物流产业的流动人口以及居住在远郊区的流动人口。

摘要：针对空间数据划分方法无法自适应选择问题,本文提出了基于CNN的数据自适应划分算法(Adaptive Partition Algorithm for Space Vector Data-Convolutional Neural Networks,SVDAP-CNN)。该算法首先基于应用场景和其他相关资源实现特征描述和表达;其次基于层次聚类设计特征矩阵表达算法,体现特征间的局部相关性以减少方法选择时间和提高选择精度;最后通过CNN模型实现空间数据自适应划分。本文选取南海区域真实数据和模拟数据进行验证,与已有的数据划分方法选择算法进行比较。结果显示:针对真实数据,SVDAP-CNN算法的精度和时间效率分别提高了24.18%和25.67%;针对特征和特征间关系表达欠完备的模拟数据,SVDAP-CNN算法的精度和时间效率分别提高了27.02%和26.80%;针对选择结果易出错的数据切分方法,SVDAP-CNN算法的精度提高了19.92%,证明了该算法有较好的普适性;另外,本文结合南海区的实际应用证明了该算法的应用可行性。SVDAP-CNN算法的提出可为大数据量、多变的自动化空间应用分析提供技术支撑。

摘要：滨海湿地是迁徙水鸟的重要迁飞通道和主要栖息地,评估沿海迁徙水鸟栖息地适宜性及变化态势能为栖息地的合理规划与管理提供科学参考,对迁徙水鸟的保护有重要意义。选择紧邻城市和乡村的深圳湾和雷州湾为研究区,在水鸟栖息地生态系统类型分类的基础上,通过层次分析法确定水鸟栖息地适宜性评价因子,设计栖息地、食物、水分、人类干扰条件及其子类的权重,对栖息地适宜性进行等级划分,分析比较2010—2019年迁徙水鸟栖息地适宜性的时空分布差异,探索适宜性变化差异的原因并给出合理化建议。结果表明:(1)2010—2019年深圳湾有193.4 hm^(2)强干扰区域转变化为中等及弱干扰;雷州湾有16.36 hm^(2)的中等干扰转化为弱、无干扰;(2)深圳湾栖息地适宜性以中等适宜类型为主,2010年和2019年面积占比分别为83.74%和88.71%;雷州湾栖息地适宜性主要以较适宜和中等适宜类型为主,2010年面积占比为86.72%,2010—2019年面积占比基本不变,总体适宜性高于深圳湾。(3)2010—2019年,深圳湾不适宜和较适宜面积分别减少245.54 hm^(2)和26.37 hm^(2),均转化为中等适宜类型;雷州湾有24.31 hm^(2)的中等和较适宜栖息地转化为适宜类型。

摘要：卫星遥感载荷在轨辐射定标需要高稳定、高可靠、可追溯的辐射定标源支持。将辐射基准搬至空间平台,利用同步对地观测的方式将基准传递至卫星载荷,已成为未来提升在轨辐射定标精度的可行方式之一。临近空间高度上可获得与卫星相接近的观测,同时,以高空科学气球为代表的临近空间浮空器还具有长时区域驻空、可回收等平台优势,也是空间辐射基准可选择的搭载平台之一。本文介绍了将高空科学气球作为平台搭载辐射参考载荷的系统设计,以及在青海大柴旦地区开展的临近空间光学载荷辐射定标飞行试验情况。结合试验获取的临空平台位置姿态数据、观测辐射亮度数据,分析了临近空间高空科学气球平台及辐亮度计的工作稳定性,给出了在临近空间开展卫星光学载荷定标的一般性方法,并对定标不确定度进行了分析,得到气球过境均匀区和山地区辐亮度观测的不确定度分别为3.8%—4.3%和5.0%—6.8%。与MODIS、GF-6WFI同步观测数据比对结果也一定程度上证实了不确定度估算的可靠性。本次基于临近空间高空科学气球的卫星光学载荷辐射定标试验探索了高空科学气球作为空间辐射基准搭载平台的可行性,为进一步发展基于临近空间的辐射基准传递定标系统积累了经验。

摘要：随着高分辨率对地观测系统重大专项的成功实施,GF-1—GF-7七型卫星共19种主要载荷发射升空,形成了中国遥感卫星多谱段、多模式的观测能力,可为各种科研和行业遥感应用提供源源不断的高空间、高时间和高光谱分辨率的高质量遥感数据。如何打通高分卫星遥感数据到信息的转换链,降低高分卫星数据应用门槛、提升高分卫星应用服务成效已成为急需破解的迫切问题。遥感定量产品的误差来源包括传感器成像、几何与辐射定标、数据预处理、定量反演与产品检验等各个环节,提高定量遥感产品精度是一个复杂的系统工程,各行业应用部门和多领域用户难以独立完成全流程数据处理、产品生产和检验。本文在分析高分卫星遥感产品体系的基础上,针对多用户共同需求,梳理了7大类共45种共性定量遥感产品;从全链条误差溯源和质量检验需要出发,提出了高分遥感共性产品生成和检验的技术体系,分析了算法测评—算法优化—产品生产—真实性检验等环节面临的关键技术;进而提出了高分遥感共性产品真实性检验平台与产品定型分系统的初步设计方案,并介绍了系统研发的最新进展;最后对高分共性产品应用前景进行了展望,构建高分遥感共性产品生成与真实性检验技术体系,对于保障高分卫星遥感共性产品精度和质量、提升高分卫星应用服务效益具有重要的意义。

摘要：流域尺度面源污染的监测是系统认识农业面源污染的发生、迁移及转化过程,并对其进行有效控制的重要基础.当前,田块尺度的面源污染监测方法比较成熟,而流域尺度的监测,尤其是监测断面的布设及采样频率设置等方面的研究较少.本文详细梳理了小流域采样断面布设、采样频率优化和河流断面通量估算3方面的主要进展.1)从小流域样点布设来看,包括常规监测采样设计、针对性监测采样设计和融合前两种类型的监测采样设计3种类型,点位布设方法上有遗传算法、模糊逻辑法、熵值法和模型法等,样品采集方式包括随机采样、复合采样、综合采样以及连续采样4种类型,其中复合采样应用广泛;2)从采样频率来看,1~2周一次的采样频率即可精准获取污染负荷通量,若需要进一步提高精度,可在水文/水质变异大的时期提高监测频率及在特殊断面加密布点;3)在通量估算上,当前主要的计算方法有平均法、插值法和回归/曲线法3类方法,其中流量加权的浓度估计法、插值算法和LOADEST法是简便且精确的方法,方法的选择上也可根据不同时期流域污染源特征进一步优化.