Evaluating soil moisture estimation from ground-penetrating radar hyperbola fitting with respect to a systematic time-domain reflectometry data collection in a boreal podzolic agricultural field     

Chameera Illawathure  Gary Parkin  Sébastien Lambot  Lakshman Galagedara 《水文研究》2020,34(6):1428-1445

The upper 30 cm of the soil profile, which hosts the majority of the root biomass, can be considered as the shallow agricultural root zone of most temperate crops. The electromagnetic wave velocity in the soil obtained from reflection hyperbolas in ground-penetrating radar (GPR) data can be used to estimate soil moisture (SM). Finding shallow hyperbolas in a radargram and minimizing the subjective error associated with the hyperbola fitting are the main challenges in this approach. Nevertheless, we were motivated by the recent improvements of hyperbola fitting algorithms, which can reduce the subjective error and processing time. To overcome the difficulty of finding very shallow hyperbolas, we applied the hyperbola fitting method to reflections ranging from 27- to 50-cm depth using a 500-MHz centre-frequency GPR and compared the estimated moisture with vertically installed, 30-cm-long time-domain reflectometry (TDR) sensors. We also compared TDR and GPR sample areas in a 2-D plane using different GPR survey types and different hyperbola depths. SM measured with TDR and GPR were not significantly different according to Mann–Whitney's test. Our analyses showed that a root mean square error of 0.03 m³ m⁻³ was found between the two methods. In conclusion, the proposed method might be suitable to estimate SM with an acceptable accuracy within the root zone if the soil profile is fairly uniform within the application depth range.  相似文献   

桂林-阳朔地区DEM地形特征与岩性相关性分析及分类研究     

陈霄燕  潘军  邢立新  蒋立军  孙也涵  仲伟敬  范博文 《地球信息科学学报》2019,21(12):1867-1876

地形地貌是岩性解译的重要信息,地形因子作为描述DEM数字曲面几何特征的定量指标参数,可用来定量化表达不同岩性所在地区地形地貌特征。本文以桂林-阳朔地区为研究区,研究地形因子数学、地质意义,建立岩性与地形因子组合间的定量关联,进而实现岩石类型划分。本文基于ASTERGDEM提取坡度、起伏度等12个地形因子,在分析各个地形因子地质意义基础上,通过聚类分析及方差分析的多元统计分析方法,研究各岩性地形因子特性及其关联性,建立研究区岩性之间的定量差异;此外,利用因子分析方法研究岩性分类过程中的主导因素,确定适宜岩性分类方法以实现定量化岩性分类。实验结果表明：不同岩性、不同地形地貌的地形因子（组合）之间具有显著差异,基于因子分析得到的宏观地形复杂度指数（MTI）以及微观曲率指数（MCI）对岩石类型的分类精度达77.36%。研究表明,地形复杂度等地形因子可用于岩性分类,采用因子分析方法可获取反映地形地貌宏观、微观特征的定量指标,且岩性分类效果良好。  相似文献   

四川雅安地区古冲积扇主量元素特征及其意义     

姜大伟  张世民 《第四纪研究》2020,(1):105-113

第四系是与人类生活关系密切的地层,山区地带的第四系主要由河流沉积物组成,这些沉积物的表面风化程度具有重要的环境意义。四川省雅安市地区发育了中更新统砾石层构成的古冲积扇名邛冲积扇和丹思冲积扇,现今废弃于岷江与青衣江之间,遭受了不同程度的侵蚀风化。对两个冲积扇不同位置采集样品,尝试利用主量元素分析冲积扇的风化程度。经过实验发现,主量元素分析可以很好地应用于第四系的测试,砾石间填充的基质砂能够合理反映沉积物经历的风化过程。实验结果表明,沉积物主量元素中长石矿物元素Ca、Na大量流失,而稳定矿物元素Si、Ti等偏高,说明冲积扇经历了长期的风化淋溶作用。A-CN-K图解体现出冲积扇经历了早期的斜长石风化,已经进入以钾长石和伊利石风化为标志的中期阶段。Pettijohn图解表明名邛冲积扇样品含有更多的石英砂岩,沉积物的成熟度较高。这些指标说明名邛冲积扇相比丹思冲积扇经历了更强的风化作用。结合冲积扇的年龄发现,风化速度随年龄的增长呈现减速的特征,体现了风化作用的阶段性.  相似文献   

基于混合聚类的岩体结构面优势分组方法     

许扬  张文  符锐  聂振邦  兰志广  陈怀玉  单博 《世界地质》2020,39(1):113-120

提出一种基于凝聚层次法和模糊C均值法的混合聚类法,用于对岩体结构面的优势组划分。该方法将结构面投放到在单位球面上,并使用欧式距离作为极点的相似性度量准则。先剔除结构面数据中的孤值产状,然后用凝聚层次法得到初步聚类结果,并将其作为FCM法的初始聚类中心,最后用FCM法划分优势组。通对人工生成产状样本的分组,验证了该法的正确性。将该方法应用于大藤峡坝址区实测的结构面数据的划分。在实测数据中寻找到两个孤值产状,成功将大藤峡D1y^1-3地层岩体结构面划分为两组,得到了符合实际的分组结果。  相似文献   

中国土地利用空间格局刻画方法研究   总被引：7，自引：1，他引：6  

鞠洪润  左丽君  张增祥  赵晓丽  汪潇  温庆可  刘芳  徐进勇  刘斌  易玲  胡顺光  孙菲菲  汤占中 《地理学报》2020,75(1):143-159

土地利用空间格局研究是土地利用/覆盖变化（LUCC）理论和实践的基础,对土地利用空间格局进行有效刻画有利于国土资源空间优化,提升土地利用规划和管理水平。由于土地利用空间格局的研究范畴尚不明晰,目前土地利用空间格局的研究对形状、斑块分布和结构等方面关注较少,缺乏对不同土地利用类型间相互关系的研究;同时,格局指标繁多且存在较大的相关性,如何建立指标与土地利用空间格局的对应关系值得进一步研究。本文在深刻理解土地利用空间格局内涵的基础上,将面积、形状和斑块分布总结为土地利用几何特征,将结构和多样性总结为土地利用类型特征,建立了土地利用空间格局刻画指标体系,利用模糊C均值聚类分析,明确了指标与空间格局间的对应关系。结果表明,中国土地利用几何特征可以划分为简单大斑块型、复杂大斑块型、复杂小斑块型、简单小斑块型和散布型五种,不同的几何特征反映了不同土地利用类型的面积、形状和斑块分布的特点,体现了区域土地利用类型的组合关系。2010年中国土地利用共存在61种不同的结构,但主要的结构类型仅有14种,结构特征具有明显的空间聚集性,体现了不同土地利用类型的空间分异性。中国土地利用多样性以3~5类为主,占比达66.69%,其特征总体上呈现“东北、东南高,西北低”的态势。该研究丰富了土地利用空间格局研究的理论体系,填补了中国土地利用整体空间格局刻画的空白。  相似文献   

DFT对Rb⁺水合团簇及其相关性质的分析          下载免费PDF全文

张文倩  葛蒲  房春晖  周永全  朱发岩  刘红艳  李武 《盐湖研究》2019,27(3):81-92

运用密度泛函理论(DFT)在ωB97XD/gen (O、H元素Aug-cc-PVDZ; Rb元素Lanl2DZ)基组水平上研究了[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇的结构和光谱学性质。研究结果表明,通过分析气相和液相中的稳定能以及水合团簇可知,稳定构型出现在8配位的团簇中。第一配位层水分子数为8时形成Rb~+第一近似饱和水合层。此外,拉曼光谱显示[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇中O-H伸缩振动峰随着水分子数增加发生移动和加宽,Rb~+发生水合时,O-H对称和非对称伸缩振动发生红移,随着水合数的增多,频率蓝移。此外,文中对拉曼光谱中O-H振动的频率位置结合团簇结构进行了说明。  相似文献   

关键金属元素分析测试技术方法应用进展   总被引：7，自引：5，他引：2  

李超  王登红  屈文俊  孟会明  周利敏  樊兴涛  李欣尉  赵鸿  温宏利  孙鹏程 《岩矿测试》2020,39(5):658-669

以稀有、稀散、稀土、铂族元素为主体的战略性关键金属矿产资源,在新材料、新能源和信息技术等新兴产业中发挥着越来越关键的作用。随着我国关键矿产资源地质调查的不断深入,关键金属元素以其赋存基体复杂、不同矿物含量差异大、化学性质不稳定等特点对分析测试技术提出了新的挑战。本文根据化学组成不同,对关键金属元素主要赋存基体进行了分类,主要分为硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、钨酸盐、磷酸盐、氧化物、硫化物、卤化物等。对于不同的基体岩石矿物,通常采用酸溶法(硝酸-氢氟酸组合、王水)或碱熔法等传统溶样方法进行化学消解。评述了当前关键金属元素测试常用的电子探针、电感耦合等离子体质谱、电感耦合等离子体发射光谱、X射线荧光光谱等仪器的特点及应用,总结了关键金属元素分析过程中出现的样品难溶解、回收率不完全、测试过程氧化物和同质异位素干扰、样品和标准基体不一致等常见问题,并提出了相应的解决方案。微区原位分析凭借其高效率、低成本、高空间分辨率的优势,以及野外现场分析凭借其简单快速、贴近野外工作的特点是关键金属元素测试技术发展的主要趋势。  相似文献   

Two-stage permutation tests for determining homogeneity within a spatial cluster     

Qiliang Liu  Wenkai Liu  Min Deng  Yaolin Liu 《International journal of geographical information science》2019,33(9):1718-1738

The discovery of spatial clusters formed by proximal spatial units with similar non-spatial attribute values plays an important role in spatial data analysis. Although several spatial contiguity-constrained clustering methods are currently available, almost all of them discover clusters in a geographical dataset, even though the dataset has no natural clustering structure. Statistically evaluating the significance of the degree of homogeneity within a single spatial cluster is difficult. To overcome this limitation, this study develops a permutation test approach Specifically, the homogeneity of a spatial cluster is measured based on the local variance and cluster member permutation, and two-stage permutation tests are developed to determine the significance of the degree of homogeneity within each spatial cluster. The proposed permutation tests can be integrated into the existing spatial clustering algorithms to detect homogeneous spatial clusters. The proposed tests are compared with four existing tests (i.e., Park’s test, the contiguity-constrained nonparametric analysis of variance (COCOPAN) method, spatial scan statistic, and q-statistic) using two simulated and two meteorological datasets. The comparison shows that the proposed two-stage permutation tests are more effective to identify homogeneous spatial clusters and to determine homogeneous clustering structures in practical applications.  相似文献   

2016年秋季热带西太平洋网采浮游植物群落结构   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈卓  孙军  张桂成 《海洋科学》2018,42(7):114-130

作者于2016年9月27日～10月25日对热带西太平洋(0°～20°N, 120°～130°E)10个站位的网采浮游植物群落结构进行了采样调查。应用Uterm?hl方法对调查海域浮游植物的物种组成、细胞丰度、优势物种以及群落多样性等相关生态特征进行了分析。希望为热带西太平洋提供一些基础的背景资料,为以后的研究奠定基础。结果表明, 鉴定出浮游植物共计4门、66属、243种(包括变种、变型), 含硅藻门(Bacillariophyta)34属、103种, 甲藻门(Pyrrophyta)28属、133种, 金藻门(Chrysophyta)2属、4种,蓝藻门(Cyanophyta)2属、3种。浮游植物细胞丰度1 965.573×10³ 细胞/m³ , 其中蓝藻的细胞丰度为1 945.169×10³ 细胞/m³ , 决定了浮游植物的分布格局, 占总细胞丰度的98.96%, 高值区分布在0°N130°E-10°N130°E的4个站位(E130-13、E130-15、E130-17、E130-19); 硅藻丰度在20°N断面N20-4站位存在高值区; 甲藻丰度在130°E断面的3个站位(E130-10、E130-13、E130-15)存在高值区。本次调查的优势种依次为铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebaultii)、扁形原甲藻(Prorocentrum compressum)、扁豆原甲藻(Prorocentrum leniculatum)、胞内植生藻(Richelia intracellularis)、菱形海线藻(Thalassionema nitzschioides)、细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)、具边线形圆筛藻(Coscinodiscus marginato-lineatus)、科氏角藻(Ceratium kofoidii)、鲁比膝沟藻(Gonyaulax lurbynaii)、中华半管藻(Hemiaulus sinensis)、霍氏半管藻(Hemiaulus hauckii)、小等刺硅鞭藻(Dictyocha fibula)。Shannon-Weiner多样性指数的均值为2.440,Pielou 均匀度指数的均值为0.163。相关分析结果显示浮游植物空间分布主要受PO₄-P、NH₄-N的影响,且由蓝藻的相关性决定的。聚类分析得出群落结构分为大洋群聚和近岸群聚两种类型(其中大洋群聚的站位又划分为0°～10°N纬度范围聚集和10°～20°N纬度范围聚集)。  相似文献   

Automatic Sounding Generalization in Nautical Chart Considering Bathymetry Complexity Variations     

Wenhao Yu 《Marine Geodesy》2018,41(1):68-85

Sounding acts as the main feature in a digital nautical chart as it describes the concerned marine topography for the safety of navigation. Unlike the geometry-oriented selection of point feature, the generalization of soundings for chart compiling is expected to be context-oriented, which means bathymetry complexity variations across the study region should be preserved in the sounding selection process. However, such variations are not explicitly accessible to automated systems. This paper proposes an approach that effectively analyzes and measures bathymetry complexity from sounding data, with a focus on topography variations among different regions. The presented approach first divides the exploring region into several subregions, by adopting techniques of computational geometry and graph theory. Then, the approach quantitatively measures the bathymetry complexity of the subregions from grid-based digital terrain model. Finally, a composite bathymetry complexity index integrating aspects of steepness and depth variation is developed to guide the operation of sounding selection in different subregions. Generally, when seafloor is rugged with steep slopes, the number of soundings is high. While in flatter areas, a smaller amount of soundings is retained. The potential of our approach is demonstrated by an application to a real data set.  相似文献