2000—2018年中国气象行业标准的动态演变·体系对比和发展展望

采用中国气象标准化网公布的2000—2018年我国气象行业标准数据,采用时间序列的趋势性分析与检验方法和文本挖掘方法,对2000—2018年中国气象行业标准进行统计分析.结果表明,中国气象行业标准发布数量在2000—2018年整体呈现出增加态势,尤其是2010年后增加迅猛,2007、2015和2018年中国气象行业标准发布数量出现增长峰值,分别达到42、59和67个,中国气象行业标准需求在未来将进一步稳步增加.中国不同领域气象行业标准相差较大,尤其是气象观测仪器和气象防灾减灾类的标准发布相对较多,反映了气象观测服务和防灾减灾服务需求增加.气象仪器与观测方法、气象防灾减灾、雷电灾害防御和农业气象4类气象行业标准占总体气象行业标准的56.26％.在气象行业标准归口单位上,全国气象防灾减灾标准化技术委员会、全国雷电灾害防御行业标准化技术委员会、全国农业气象标准化技术委员会和全国卫星气象与空间天气标准化技术委员会归口管理气象行业标准最多,其他单位较少.气象行业标准在"一带一路"倡议和生态文明建设等国家战略下亟须兼顾国内和国外大局,以气象行业标准助力国家战略和建设,促进走出国门提升中国标准和中国创造的品牌效应,夯实软实力.     

衡阳市公园绿地彩叶树种物候调查与评价

以衡阳市3个城市公园(西湖公园、平湖公园、岳屏公园),15个样地的彩叶树种为研究对象,通过120 d的现场实地调查,记录彩叶树种秋季叶子变色时序和变色周期,并利用综合评价法对调查区域中的彩叶树种进行综合评价,筛选出适用于衡阳市公园绿地的优势彩叶树种,为彩叶树种的筛选与配置提供依据。结果显示:彩叶树种秋季叶色大多呈现一个变化过程,开始变色时间集中在10月和11月上旬,可观赏时间集中在8～31 d,变色总周期均在30 d以上;通过层次分析法对所调查的彩叶树种观赏性评价,进行模型构建和权重值赋予,再根据模糊综合评价法将所调查的彩叶树种进行等级划分。通过调查评价观赏性表现优良的水杉、银杏、金枝槐、朴树、构树、梧桐等可广泛用于衡阳市各类园林绿地中。     

运用植被指数时序特征对落叶松人工林分类

为探究植被指数时序特征是否有利于落叶松人工林提取,以孟家岗林场为研究试验区域,根据落叶松人工林季相和物候特征,利用Landsat8OLI影像数据提取研究区内5种植被的归一化植被指数(I NDV)、差值植被指数(I DV)、比值植被指数(I RV)、增强型植被指数(I EV),构建相应的植被指数时序特征。采用最大似然和随机森林两种方法对单一时相影像和加入植被指数时序特征的影像进行对比试验。结果表明:影像中加入植被指数时序特征后,最大似然算法的分类总体精度为89.53%,Kappa系数为0.87,比单一时序特征的影像分类精度提高了13.35%;随机森林算法的森林类型分类总体精度为93.22%,Kappa系数为0.92,比单一时序特征的影像分类精度提高了19.8%。因此,加入植被指数时序特征后能得到更高的落叶松人工林提取精度。     

SCE标定结合EnKF同化遥感和WOFOST模型模拟冬小麦时序LAI

WOFOST(world food studies)模型可用于模拟冬小麦全生育期内的时序叶面积指数(leaf area index, LAI),各器官生物量以及最终产量,对冬小麦的长势监测与产量预估有着重要意义。但将WOFOST模型用于中国具体区域的冬小麦生长模拟时,存在着参数定标困难、模拟结果不够准确等严重问题。目前对该模型的定标大多依靠研究者的经验进行,虽已总结出了一套从标定到模拟应用的研究方法,但在区域模拟时仍然存在很多问题。为此,该文以较易获取的LAI为参考指标,结合潜在生长水平模式下的WOFOST模型在衡水地区的应用,提出了一种"区域优化标定,像元同化修正"的研究方法:首先在区域尺度上对WOFOST模型进行优化标定,利用扩展傅里叶幅度灵敏度检验法(extend fourier amplitude sensitivity test, EFAST)分析模型各个参数的敏感性,在此基础上选择了可以迅速找到全局最优解的SCE(shuffled complex evolution)算法对总敏感度最高的5个参数进行优化,并将优化前后的时序LAI曲线进行对比;其次运用第一步确定的模型最优参数,在对区域内每个像元进行模拟时,结合Sentinel-2卫星数据反演所得的各个像元LAI,利用集合卡尔曼滤波(ensemble kalman filter, EnKF)在像元尺度上对LAI进行同化修正,并结合采样点的2次实测LAI数据对同化所得结果进行验证。试验发现,优化标定后的WOFOST模型模拟所得LAI曲线更接近所给的LAI真值,在此基础上结合数据同化模拟得出的衡水地区每个像元LAI的R2达到0.87,RMSE仅为0.62。因此,与原来只能通过经验进行定标的方法相比,该方法有效地解决了WOFOST模型在具体应用中亟待解决的复杂标定问题,并且结合同化修正有效地提高了模型在各个像元的模拟精度,R2由0.70～0.83提升至了0.87,RMSE由0.89～1.36降低至了0.62。同时该文也提供了从模型标定到具体模拟整个过程中各个环节的思路与方法,有利于促进WOFOST模型在区域尺度上的应用。     

基于遥感的南四湖菹草群落时空演变特征及其原因分析

作为山东第一大湖和南水北调东线工程的必经路线,近年来,南四湖菹草泛滥严重,引发水质污染和河道阻塞等生态问题,对南水北调工程构成季节性威胁。因此,科学地提取湖区中的菹草,明确其时空变化特征对后续治理工作具有重大意义。基于MODIS MOD13Q1 16d合成数据提取的南四湖不同地类的NDVI时序曲线的特征差异及物候信息,结合Landsat系列数据监督分类的结果,借助决策树及遥感动态监测手工阈值设定方法,对多年间湖区菹草群落分别进行提取,探究菹草群落的时空分布特征。研究结果表明,自2000年起,南四湖菹草群落面积呈大幅增长趋势,由1988年的25.22km~2上升至2018年的171.46km~2,且由湖岸地区蔓延至湖心,占湖区面积比由3.61%上升至24.55%,尤其是微山湖最为明显。年际尺度上,菹草已由普通优势种演变为湖区绝对优势种。经过Spearman秩相关分析和Pearson相关分析发现,菹草面积与湖区营养盐和富营养化程度等指标的相关系数均显著高于0.8(P<0.05),相关性显著。南四湖菹草的泛滥现状对南四湖生态治理提出了更高的要求,应加大治理力度以防其对南水北调水质造成影响。     

基于时序NDVI图谱库提高土地覆盖分类精度的方法

为提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,该文以河南省为试验区,首先将MODIS土地覆盖产品(MCD12Q1)分为高精度区域和低精度区域,然后通过构建时序NDVI图谱库并利用图谱曲线相似性测定方法,改进MCD12Q1低精度区域的分类精度。结果表明:1)时序NDVI是土地覆盖的重要分类特征,二者之间具有较强的关联性。2)利用时序NDVI图谱库能够明显提高MODIS土地覆盖产品的分类精度,改进后的MCD12Q1的总体分类精度分别由72.76%(比较评价)、64.52%(样本评价)提高到83.05%和81.72%。3)不同土地覆盖类别精度提高的程度不同,林地、草地、耕地、人工地表以及水体的生产者精度分别提高35.36%、29.51%、2.98%、6.96%和6.11%。4)对于判定时序NDVI曲线相似度的2种具体方法而言,最小距离法(minimum distance,MD)总体上优于光谱角度匹配法(spectral angle mapper,SAM)。综上,保留现有土地覆盖产品中分类精度较高的部分,基于时序NDVI图谱库改进分类精度较低的部分,是提高现有土地覆盖产品分类精度的有效方法。     

基于多时相遥感的露天铁矿及其周边植被动态变化特征分析

以新疆某铁矿及其周边区域作为研究对象,运用2007—2016年多时相TM/ETM+、OLI影像,分析铁矿及其周边区域植被覆盖度指数(fractional vegetation cover, FVC)及植被生长状况指数(vegetation condition index, VCI),评价研究区植被覆盖度、植被生长状况时空变化特征及铁矿开采对周边环境的影响,为矿区环境治理提供决策支持。结果表明,FVC及VCI指数能够较好地反映出研究区植被覆盖度及植被生长状况等级不高且铁矿区域几乎无植被生长的实际状况,为研究区生态风险防范提供理论支持。2007—2016年,研究区整体植被覆盖度及植被生长状况呈波动上升趋势,较低植被覆盖度等级和植被生长状况较差等级同时向较好等级发展。FVC及VCI较高等级主要分布在南坡及西南坡。但铁矿面积逐年增大,铁矿开采对其所在区域及周边区域造成了严重的植被退化和生态破坏,极易导致水土流失及山体滑坡等灾害的发生,应及时采取防控措施。     

江苏省粳稻生产成本收益时序变化与省际比较

基于全国农产品成本收益资料汇编数据,分析2004—2018年江苏省粳稻生产成本收益的时序变化及其与辽宁、吉林、黑龙江、浙江和安徽等5省的比较。结果表明:①江苏省粳稻生产总成本总体呈持续上升趋势,产值表现为波动上升趋势,利润则呈倒"V"型先升后降;物质与服务费用增加是导致总成本提高的主要原因,受成本上升和价格下降的共同作用,近年来江苏粳稻生产的利润呈下降态势;②在6个粳稻主产省中,按照由高到低的顺序,江苏省粳稻单产、收购价、总成本、产值和利润总体上分别排名第1、第5,第4、第2和第1;土地成本和人工成本均较低是江苏省粳稻生产成本较低的主要原因;降低化肥、农药投入和提高粳稻的销售价格是江苏省粳稻生产进一步节本增收的主要路径。     

珠江三角洲Copula径流模型及西水东调缺水风险分析

基于两变量Copula函数模拟、变点识别和均值平移时序重构方法，构建珠江三角洲西水东调工程受水区东江和水源区西江的枯水径流联合分布模型。以生态环境流量及最小流量管理目标为设计阈值，研究区域联合缺水风险特征及对变化环境的响应。结果表明：Archimedean copula的Clayton、Frank和GH模型，均能较好地模拟两区域枯水径流联合分布特征。变化环境下特别是流域内水利工程径流调节作用，东江枯水径流时序非一致性显著，均值跳跃明显，变点时间为1972年，最枯月径流量增加了65.5%。若要满足最小下泄流量管理目标，东江缺水风险率较高，为37.7%。与东江天然径流（还原系列）相比，在东江流域内水利工程影响下（还现系列），东、西江同时缺水风险率由35.8%下降到16.7%。但由于2江枯水径流的正相关性，西江有水可调保证率也由54.8%下降到21.0%。在已知东江缺水情形下，西江有水可调保证率（55.8%）仅略高于西江缺水风险率（44.2%）。因此，珠江三角洲西水东调工程运行，需要科学设计更为精细的水资源调度规则。     

我国肉类价格的动态关联性分析

为探究我国肉类价格之间的动态关联性,本研究选取肉类月度价格指标,在明确识别序列时序特征的基础上,建立时序动态模型对不同肉类价格之间的相关关系进行了实证分析。研究结果表明,我国肉类价格关联性强,不同产品市场之间存在着长期稳定的均衡关系;整个肉类市场中,猪肉与其他肉类价格的关联最为紧密。在制定相关政策时,需充分考虑肉类价格之间的关联效应,发挥市场的自我调节功能。