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   

Characterizing spatial and temporal variation in 18O and 2H content of New Zealand river water for better understanding of hydrologic processes     

Jing Yang  Bruce D. Dudley  Kelsey Montgomery  Will Hodgetts 《水文研究》2020,34(26):5474-5488

Time series of hydrogen and oxygen stable isotope ratios (δ²H and δ¹⁸O) in rivers can be used to quantify groundwater contributions to streamflow, and timescales of catchment storage. However, these isotope hydrology techniques rely on distinct spatial or temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O within the hydrologic cycle. In New Zealand, lack of understanding of spatial and temporal patterns of δ²H and δ¹⁸O of river water hinders development of regional and national-scale hydrological models. We measured δ²H and δ¹⁸O monthly, together with river flow rates at 58 locations across New Zealand over a two-year period. Results show: (a) general patterns of decreasing δ²H and δ¹⁸O with increasing latitude were altered by New Zealand's major mountain ranges; δ²H and δ¹⁸O were distinctly lower in rivers fed from higher elevation catchments, and in eastern rain-shadow areas of both islands; (b) river water δ²H and δ¹⁸O values were partly controlled by local catchment characteristics (catchment slope, PET, catchment elevation, and upstream lake area) that influence evaporation processes; (c) regional differences in evaporation caused the slope of the river water line (i.e., the relationship between δ²H and δ¹⁸O in river water) for the (warmer) North Island to be lower than that of the (cooler, mountain-dominated) South Island; (d) δ²H seasonal offsets (i.e., the difference between seasonal peak and mean values) for individual sites ranged from 0.50‰ to 5.07‰. Peak values of δ¹⁸O and δ²H were in late summer, but values peaked 1 month later at the South Island sites, likely due to greater snow-melt contributions to streamflow. Strong spatial differences in river water δ²H and δ¹⁸O caused by orographic rainfall effects and evaporation may inform studies of water mixing across landscapes. Generally distinct seasonal isotope cycles, despite the large catchment sizes of rivers studied, are encouraging for transit time analysis applications.  相似文献   

地层格架正则化约束下的二维立体层析反演          下载免费PDF全文

张力起  杨锴  邢逢源  李振伟  倪瑶 《地球物理学报》2019,62(2):634-647

通过把地层格架信息作用于立体层析Fréchet导数矩阵,使得更新后的速度模型呈现出符合地质规律的块状特征.地层格架信息基于立体层析反演中得到的反射点位置进行非规则B样条插值拟合得到,因此在反演中它将会随着反射点位置的更新自然得到更新.与前人提出的保边缘层析算法或多层立体层析算法相比,本文提出的地层格架正则化无需引入混合正则化项或定义某种复杂的混合速度格式,更为直接也更容易实现.理论和实际数据算例证实了该正则化技巧的稳健性和可靠性,能够得到与实际地质构造特征更为一致的地质一致性反演结果.  相似文献   

基于长时间序列遥感数据的阿伯德尔国家公园 生态环境质量评价     

王法溧  何晓宇  方泽兴  魏显虎  叶虎平  施令飞 《地球信息科学学报》2019,21(9):1479-1479

阿伯德尔国家公园位于号称肯尼亚“水塔”的阿伯德尔山脉上,是肯尼亚重要的旅游景区和珍稀动植物保护区,开展该地生态环境质量评价对肯尼亚水资源保护与可持续发展具有重要的意义。本研究基于1987-2018年的Landsat系列遥感数据,通过计算综合遥感生态指数RSEI,结合趋势线分析法对阿伯德尔国家公园近32年间生态环境质量变化进行客观定量分析。研究结果显示：① 1987-2018年研究区RSEI均值从0.62下降到0.51,生态环境质量退化的区域面积为551.52 km ²,占总面积的71.85%,表明在气候变化和人类活动影响下,1987-2018年研究区的环境状况呈恶化趋势;②环境质量显著恶化的区域主要分布于亚高山植被区和东部低海拔森林覆盖区,亚高山地区植被生态系统结构单一,稳定性差,对气候变化和人类活动更为敏感;而东部区域存在过度开发,非法砍伐森林等现象,且旅游开发强度大,环境恶化与人类活动密切相关。  相似文献   

基于三维激光扫描技术的钢结构扰度检测及应用     

宋云记  王晓民  王智 《测绘通报》2020,(12):160-163

钢结构在长期荷载及不均匀受力的作用下会产生空间变形，其中扰度是其重要的衡量指标。通常采用全站仪采集钢结构轴线上若干特征点进行分析、计算，由于钢结构特征点难以捕捉，测量存在误差，并且有限的空间离散点难以全面反应钢结构空间变形。本文采用徕卡RTC360三维激光扫描进行钢结构扰度测量；介绍了其作业流程及数据处理方法；利用标靶将各个测站的三维点云拼接成一个整体；采用拟合的方法提取空间特征点及轴线；利用三维点云构建空间模型，并与设计模型进行碰撞分析；可全面地反映钢结构的空间变形情况。  相似文献   

水源钻机在超深土层绳索取心钻进中的应用          下载免费PDF全文

杨联锋  段云星 《探矿工程》2020,47(11):44-50

山西省清徐县区域地质调查项目设计800、2000、3000 m科学钻探孔，以调查填补新生界底板埋深控制空白区，各孔钻入基岩30 m完钻。要求全孔取心，岩心采取率≮85%，岩心直径≮60 mm，采用塑料保护管采取原状岩样。针对超深软土层、各组地层特性及厚度未知、钻遇基岩完钻深度未知、大直径高保真全孔取心、项目价格远低于目前市场成本等难题，经过“水源钻机+大提钻取心+长裸眼孔段”实施800 m孔、“岩心钻机+绳索取心+套管固井”实施640 m参数对比孔，创新性使用“水源钻机+绳索取心+长裸眼孔段”工艺完成了2000 m孔的施工。该工艺岩心采取率达到93%，孔径和孔斜符合地质要求，为3000 m孔顺利施工打下了坚实的基础，为同类型项目提供了经验和借鉴。  相似文献   

机载WIDAS数据的Landsat卫星反照率初步验证   总被引：1，自引：1，他引：0  

何丹丹  焦子锑  董亚冬  张小宁  丁安心  尹思阳  崔磊  常雅轩 《遥感学报》2019,23(1):53-61

随着精细化监测的需求,中高空间分辨率的地表反照率产品逐渐成为气候模型的主要输入。目前,中高空间分辨率反照率产品的验证主要基于地表站点的通量塔观测数据,区域机载飞行数据的验证依然相对较少。因此,本文基于区域机载数据验证Landsat反照率产品。针对内蒙古自治区根河森林试验区所获取的机载红外广角双模式成像仪(WIDAS)多角度反射率数据,应用BRDF原型反演算法估算其反照率,分析了应用机载数据验证中高空间分辨率反照率产品的潜力。2016年内蒙古根河森林试验区机载WIDAS飞行多角度观测的可用多角度范围为25°,以前的研究表明BRDF原型反照率反演算法表现出对小观测角度的反照率反演结果的鲁棒性。因此,机载WIDAS反照率在一定程度可用于星载反照率的验证。首先,基于核驱动模型和各向异性平整指数(AFX)提取了试验区4种MODIS二向性反射分布函数(BRDF)原型;然后,将其作为先验知识应用到根河森林WIDAS机载数据的反照率反演中;最后,用WIDAS反照率和单个地面通量塔观测的反照率对Landsat卫星数据的反照率进行初步验证。验证结果表明Landsat反照率与WIDAS反照率结果较为一致,但略有低估,总体均方根误差(RMSE)约为0.02,偏差为0.0057。在多角度观测范围较小时,BRDF原型的反照率反演算法可为星载地表反照率的验证提供了一种有效的验证手段。  相似文献   

海洋功能区划与海洋生态红线关系探讨          下载免费PDF全文

高月鑫  曾江宁  黄伟  陈全震  寿鹿  徐晓群 《海洋开发与管理》2018,35(1):33-39

海洋生态红线制度是我国"五位一体"文明建设的具体要求。为进一步在自然科学与人文科学的联结点上探求深入开展生态红线工作的可能性,文章对比了实施多年的海洋功能区划与历史新阶段提出的海洋生态保护红线的概念和内涵,剖析了两者之间的区别与联系,指出海洋功能区划与海洋生态红线区划在法律地位和管控制度等方面具有一致性,在划分目标、空间管理及划分方法上具有差异性,海洋功能区划以"使用"为主,海洋生态红线以"保护"引领。在此基础上,建议未来海洋生态红线工作的开展可从海洋功能区划借鉴经验,建立完善的管控评估制度,确立生态保护红线的优先地位,处理好海洋功能区划与海洋生态红线区划的关系。同时,海洋生态红线区划应以维持海洋生态系统结构稳定和提高海洋生态系统服务功能为目标,将区域资源环境承载力评估作为一项参考指标,限制低承载区的开发利用,保证海洋生态环境健康可持续发展。  相似文献   

机载LiDAR地形特征信息快速提取     

刘智敏  杨安秀  宿殿鹏  刘盼 《大地测量与地球动力学》2018,38(11):1186-1190

为更有效地获取地形特征信息，提出一种机载LiDAR地形特征信息快速提取算法。首先，通过构建二次曲面拟合模型，建立实测LiDAR地形数据与拟合曲面的几何规则；然后，采用LM算法迭代参数寻优，获得最优化结果下的地形拟合参数，计算拟合时间及拟合精度；最后，以地形拟合模型为基础，进行地形特征信息的快速提取。通过机载LiDAR实测数据验证，当最优搜索半径为2 m时，地形曲面的拟合时间仅为0.02 s，RMSE仅为5.09 cm。该算法保证了地形特征信息提取效率和精度，能够有效满足机载LiDAR科学研究和工程应用的技术需求。  相似文献   

磁浮交通试验线压力管道直线度的测量方法研究及应用     

韩冰  刘成龙  杨雪峰 《测绘通报》2019,(6):126-130,135

目前，国内外对于磁浮交通真空压力管道直线度测量问题的研究较少。本文结合西南交通大学在建的真空磁浮高速列车试验装置，提出了一种真空压力管道直线度测量方法。该方法在管道内建立高精度三维控制网，依据三维控制网测量采用圆曲线拟合方法确定各节管道的圆心坐标，并采用直线拟合方法分析整个管道的直线度。最后依据上述方法编制程序对实测数据进行了处理分析，验证了方法的可行性和正确性，可为今后真空磁浮压力管道的建设提供技术参考。  相似文献