Correlation analysis and partial least square modeling to quantify typical minerals with Chang＇E-3 visible and near-infrared imaging spectrometer＇s ground validation data     

LIU Bin  LIU Jianzhong  ZHANG Guangliang  LING Zongcheng  ZHANG Jiang  HE Zhiping  YANG Benyong  ZOU Yongliao 《中国地球化学学报》2014,33(1):86-94

In 2013, Chang＇E-3 program will develop lunar mineral resources in-situ detection. A Visible and Near-infrared Imaging Spectrometer （VNIS） has been selected as one payload of CE-3 lunar rover to achieve this goal. It is critical and urgent to evaluate VNIS＇ spectrum data quality and validate quantification methods for mineral composition before its launch. Ground validation experiment of VNIS was carried out to complete the two goals, by simulating CE-3 lunar rover＇s detection environment on lunar surface in the laboratory. Based on the hyperspectral reflectance data derived, Correlation Analysis and Partial Least Square （CA-PLS） algorithm is applied to predict abundance of four lunar typical minerals （pyroxene, plagioclase, ilmenite and olivine） in their mixture. We firstly selected a set of VNIS＇ spectral parameters which highly correlated with minerals＇ abundance by correlation analysis （CA）, and then stepwise regression method was used to find out spectral parameters which make the largest contri- butions to the mineral contents. At last, functions were derived to link minerals＇ abundance and spectral parameters by partial least square （PLS） algorithm. Not considering the effect of maturity, agglutinate and Fe~, we found that there are wonderful correlations between these four minerals and VNIS＇ spectral parameters, e.g. the abundance of pyroxene correlates positively with the mixture＇s absorption depth, the value of absorption depth added as the in- creasing of pyroxene＇s abundance. But the abundance of plagioclase correlates negatively with the spectral parame- ters of band ratio, the value of band ratio would decrease when the abundance of plagioclase increased. Similar to plagioclase, the abundance of ilmenite and olivine has a negative correlation with the mixture＇s reflectance data, if the abundance of ilmenite or olivine increase, the reflectance values of the mixture will decrease. Through model validation, better estimates of pyroxene, plagioclase and ilmenite＇s abundances are given. It is concluded that VNIS has the capability to be applied on lunar minerals＇ identification, and CA-PLS algorithm has the potential to be used on lunar surface＇s in-situ detection for minerals＇ abundance prediction.  相似文献   

A new preparation process of coal-based magnetically activated carbon     

Ke Liu  Longjun Xu  Fukai Zhang 《中国地球化学学报》2014,33(2):173-177

Fe/C-based magnetically activated carbon （MAC） was obtained by carbonizing and activating its precursor, that was prepared by co-precipitation of anthracite coal impregnated in ferric chloride solution. The effect of the concentrations of FeC13 and pH of solution on BET surface area, pore volume and magnetic properties of the MAC was studied by BET N2 adsorption and VSM method. The results indicated that the magnetization of MAC gradually increases with increasing concentration of FeC13 and pH value of solution, and BET surface area was inclined to fluctuation. The largest BET surface area and magnetization of MAC were 1327.5 m2/g and 35.56 emu/g, respec- tively. The form of magnetic matter in the magnetically activated carbon was mainly Fe3C by X-ray powder diffrac- tion （XRD） and magnetic attraction test.  相似文献   

基于人工降雨模拟试验的坡面水文连通性   总被引：8，自引：0，他引：8       下载免费PDF全文

王盛萍  姚安坤  赵小婵 《水科学进展》2014,25(4):526-533

为揭示降水入渗时坡面水文连通性特征以及坡度和雨强等对水文连通性的影响,研究基于人工降雨模拟试验,分别采用结构性指标径流长度（Flowlength,l_F）和功能性指标相对地表连接函数（Relative Surface Connection Function, F_RC）分析不同坡度坡面（5°、15°、25°;面积为150 cm×50 cm）在不同雨强（25 mm/h、50 mm/h、70 mm/h和86 mm/h）条件下的水文连通性。研究结果表明:坡面水文连通结构主要由l_F为0~100 mm的径流路径组成,其栅格频率高达90%以上,而l_F为100~500 mm的栅格频率为3%~8%。水文连通性的迅速发展主要集中在降水事件的开始阶段,而一定阶段以后入渗速率与地表储水速率基本持平,水文连通性呈现出较为稳定的发展趋势。坡度增大整体上有利于水文连通性的发展。5°坡面对应水文连通面积比率整体小于其他坡度。由于雨强增大到一定范围时将增加地表糙率,从而阻碍水文连通性的发展,研究中仅25 mm/h对应水文连通性明显区别于其他雨强,而其他雨强间则在多数情况下水文连通性差别较小。  相似文献   

江苏淤泥质潮滩剖面演变现场观测   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

龚政  靳闯  张长宽  李欢  辛沛 《水科学进展》2014,25(6):880-887

为探究江苏中部沿海双凸型剖面演变特性,在江苏盐城川东港南侧潮间带布设了10个水准观测站,2012年9月至2013年11月对该潮滩剖面演变过程开展了现场观测.结果表明:该潮滩剖面呈现出双凸型特征,平均高、低潮位线附近的滩涂形成淤积率较高的地形凸点;潮间上带受潮流影响小,滩面高程相对稳定;平均高、低潮位之间的区域滩面高程季节性变化明显,总体呈现冲刷状态;潮间下带冲刷显著,滩面坡度增大.全剖面自岸向海呈现"稳定—淤积—稳定—淤积—冲刷"的双凸型剖面特征.  相似文献   

青藏高原水文模拟的现状及未来     

王磊  李秀萍  周璟  刘文彬  阳坤 《地球科学进展》2014,29(6):674-682

介绍了青藏高原水文模拟的研究现状和发展趋势。水文模拟是研究水文过程的主要手段,可为流域水资源管理及防灾减灾提供理论和决策支持。国际上第一代水文模型为"集总式",第二代水文模型为"分布式",但它们大都以描述降水—产流的水分输移为主("水圈"),未仔细考虑陆—气水热交换中植被的调节作用("生物圈—大气圈")。近10年来,在气候变化的背景下,随着大气科学以及生态学的蓬勃发展,分布式水文模型开始描述生物圈—大气圈相互作用;通过改进陆—气间的水热交换过程以及植被的生理过程,实现了对流域水圈—生物圈—大气圈的综合模拟。然而,针对显著受冰冻圈过程影响的青藏高原,需要深入研究冰冻圈与其他圈层(水圈/生物圈/大气圈)的相互作用机理,并实现其在水文模拟中的参数化,以提升区域水资源和水灾害的预测能力。  相似文献   

2001—2020年中国地表温度时空分异及归因分析     

田浩  刘琳  张正勇  陈泓瑾  张雪莹  王统霞  康紫薇 《地理学报》2022,77(7):1713-1729

地表温度（LST）变化对陆面过程的能量收支平衡与生态系统稳定有着至关重要的影响。本文基于MOD11C3数据,使用回归分析、GIS空间分析、相关性分析及质心模型等方法,分析了中国2001—2020年LST变化及其时空分异格局;运用地理探测器识别中国38个生态地理分区下LST变化的主导因子,进而探寻其形成原因。结果表明：① 中国2001—2020年LST气候平均值为9.6 ℃,整体呈东南及西北干旱区高、东北及青藏高原低,平原高、山区低的基本格局;LST与海拔呈显著负相关,相关系数达-0.66;第一阶梯负相关性最为显著,相关系数达 -0.76,LST递减率为0.57 ℃/100 m;② 中国2001—2020年LST倾向率为0.21 ℃/10 a,升温区占国土面积的78%,整体呈现“多核式升温,轴线式降温”的空间特征;③ 中国LST及变化具有显著的季节性特征,冬、夏两季均温空间分布较其他季节的差异较大且波动更为明显;季节性升/降温区的质心轨迹呈环状,且运动呈现出对应的季节性反向轨迹,降温区质心移动幅度更大,说明降温区的区域差异性和季节变异性较大;④ 中国LST变化由自然影响与人类活动共同驱动,其中自然因素贡献更大,日照时数和海拔是关键因子;两大主导类型在空间分布上与“胡焕庸线”高度吻合,其以东区域多以人类活动强度为主导并与地形因子共同作用,而以西区域则多以自然因素为主,通过与气候、地形、植被等因子的相互耦合从而增强/削弱LST变化幅度。本文可为应对气候变化、解析地表环境模式、保护生态环境等方面提供科学参考。  相似文献   

地表城市热岛效应的概念内涵与定量刻画     

江颂  彭建  董建权  程雪雁  丹宇卓 《地理学报》2022,77(9):2249-2265

明晰城市热岛（UHI）效应相关概念内涵、厘清其定量刻画方法是有效开展UHI效应研究的重要基础。全球城市化进程使UHI效应越发普遍,相关研究数量迅速增长并出现了UHI效应的多样认知,尤其对具有空间异质性表征优势的地表城市热岛（SUHI）效应开发了多样的定量刻画方法,但目前尚缺乏对其定量刻画方法的系统梳理。因此,本文对城市热岛、城市热岛效应、地表温度和城市热环境等易混淆概念进行了辨析,总结了各类UHI典型空间位置和尺度范围。在SUHI效应定量刻画中,将SUHI范围识别方法归结为城乡温度阈值、温度等级阈值、高斯拟合参数、温度衰减突变四大类,指出当前SUHI范围识别研究侧重于对SUHI影响规模的认知。研究同时对各类范围识别方法所对应的SUHI强度表征指标进行了梳理,认为理解指标本质内涵是掌握指标间潜在差异的前提。未来研究应整合多维度数据以突破单一SUHI监测途径,发展大尺度SUHI定量刻画方法以拓展定量研究的广度,认知连通化SUHI空间形态以挖掘范围识别研究的深度。  相似文献   

土壤粒径空间预测方法研究综述     

史文娇  张沫 《地理学报》2022,77(11):2890-2901

土壤粒径（砂粒、粉粒和黏粒）是各种陆表过程和生态系统服务评估等模型的关键参数。作为一种土壤成分数据,土壤粒径的空间预测方法有和为1（或100%）等特殊要求,其空间分布精度受预测方法影响较大。本文针对土壤粒径相较于其他土壤属性的特殊性,提出了土壤粒径空间预测方法框架,综述了土壤粒径数据变换、空间插值和精度验证等系列方法,总结了提升土壤粒径空间预测精度的各种途径,包括通过有效的数据变换改善数据分布、结合数据分布特点选择合适的预测方法、结合辅助变量提升制图精度和分布合理性、使用混合模型提升插值精度、使用多成分联合模拟模型提升预测的系统性等。最后,提出了今后土壤粒径空间预测方法研究的未来方向,包括从考虑数据变换原理和机制角度改善数据分布、发展多成分联合模拟模型和高精度曲面建模方法,以及引入土壤粒径函数曲线并与随机模拟结合等。  相似文献   

环青海湖地下水溶解性碳的时空变化特征     

李东昇  崔步礼  赵云朵 《地理研究》2022,41(10):2821-2831

区域地下水溶解性碳的时空变化特征研究对于认识区域物质循环和能量传递及推动区域生态可持续发展具有重要意义。本研究在青海湖流域冻结期和融化期分别收集了地下水、河水和湖水样品,研究了环青海湖地下水在冻结期和融化期的溶解性碳特征,并探究了不同类型地下水的溶解性碳特征及其对不同冻融时期的响应,最后揭示了环湖区域不同水体的溶解性碳的差异特征及影响因素。结果表明：冻结期地下水、河水和湖水的溶解性无机碳（DIC）均相对高于融化期,溶解性有机碳（DOC）均相对低于融化期。地下水、河水和湖水的溶解性碳均主要以DIC为主,DIC在溶解性碳的占比高达92%。地下水的DIC平均含量在基岩裂隙水、水量中等和浅埋藏的水文地质条件下相对较高,DOC平均含量在基岩裂隙水、水量丰富和浅埋藏的水文地质条件下相对较高。地下水的DIC在湖滨平原砂砾石层、淤泥质砂层潜水和水量中等的水文地质条件下受冻融期影响较大,DOC在基岩裂隙水和水量贫乏的水文地质条件下受冻融期影响较大。湖水的DIC和DOC均远高于河水和地下水。河水的DIC在融化期和冻结期均低于地下水,DOC在融化期高于地下水,在冻结期低于地下水。  相似文献   

2001—2018年中亚干旱区地表水资源时空变化特征     

莫贵芬  冯建中  白林燕  王中美  李华林  于涛 《地理科学》2022,42(1):174-184

基于2001—2018年长时间序列地表水遥感监测数据,提取中亚五国地表水面积信息,通过动态度法、变化斜率法和相关分析法揭示中亚五国地表水面积的时空动态变化特征并对其进行驱动力分析。结果表明：① 中亚五国地表水呈“北密南疏”分布特征,中北部地表水变化明显。近18 a来,季节水面积呈显著增加趋势,增加了133.55%,而永久水呈波动减少趋势,减少了17.27%。哈萨克斯坦地表水面积占比最大且变化也最为明显,其次是乌兹别克斯坦,其余三国无较大变化。② 2001—2018年,中亚五国全区季节水动态度为7.42%,并呈快-慢-快的增长趋势,而永久水呈增长-下降-增长的演变趋势,乌兹别克斯坦地表水变化最为活跃;北部边缘及图尔盖洼地、西部里海沿岸和咸海地区永久水面积显著减少而季节水显著增加,永久水向季节水转换现象明显。③ 中亚五国增温趋势不明显,降水呈减少趋势,人口、GDP和耕地均呈增加趋势。中亚五国地表水面积变化主要受社会经济因子的影响,气候因子对地表水的影响不显著。  相似文献