利用我国高分辨率卫星影像监测北京市违章建筑

自2008年北京奥运会成功申办以来, 为充分发挥我国自主产权的遥感(RS)和地理信息系统(GIS)技术在变化监测领域的应用优势, 起到对北京奥运会的科技支撑作用, 同时从实施新规划、解决交通拥堵、维护古城风貌等角度出发, 利用国产的高分辨率遥感卫星数据结合GIS和全球定位系统(GPS)在北京六环以内建立了北京市违章建筑卫星监控系统, 实现每个季度对违章建筑的监视和查处. 详细分析了国产遥感卫星和GIS技术在违法建设的监测和发现中的应用流程及关键技术, 并对北京市违法建设监测查处系统的设计与实现进行了介绍, 同时, 给出了系统运行过程中的一些典型违章建筑发现和查处实例. 该系统运行5年来, 规划应用部门能够及时主动地获取更丰富的辅助决策信息, 真正做到了早发现、早处理、早制止; 为将违法建设消灭在萌芽状态提供了技术保障, 为国家节省了大量的违章建筑处理的经费.     

地震灾害防御与地震应急工作的进展及效果

近年来,随着遥感技术的发展,尤其是高分辨率民用遥感卫星的成功发射和应用,使得利用遥感技术进行地震震害预测成为可能。本文对高分辨率遥感影像在青海玉树城市震害中的应用做了相应研究。通过本文的研究发现,高分辨率遥感影像中地震建筑物清晰可见,建筑物的阴影光谱特征明显而且统一,而建筑物的阴影能够反应建筑物的三维信息。因此,本文以青海玉树地震为例，对利用高分辨率遥感影像在地震防御与地震应急工作进行了简要的讨论     

Science Bulletin 2016年第21期中文概要

正城市增长模型:进展和观点李雪草,宫鹏城市增长模型一直被广泛地用来研究城市扩张及其对环境的影响评价,帮助政府决策支持及实现对未来场景的预测.本文对城市增长模型进行了系统性地回顾,包括城市增长模型的演化、模型理论基础、模型模拟框架及典型应用.重点介绍了三类基础的城市增长模型:土地利用交通模型、元胞自动机模型和多智能体模型以及它们之间的内在关系、模型模拟机制、数据需求和应用尺度上的差异.最后,本文针对元胞自动机模型,从模型的模拟单元、时序信息的考虑、模型比较与平台和场景分析上提出了改进的方向,并指出了模型发展和应用新的机遇,包括开放公众数据及     

飞秒激光二维红外光谱

近年来出现的飞秒激光二维红外(2D IR)光谱技术具有以飞秒时间分辨率测定凝聚相分子动态结构的潜力. 时间分辨率取决于飞秒激光的脉冲宽度, 分子结构信息存在于二维谱的对角峰和非对角峰中. 本文较为全面地论述了2D IR的基本原理, 介绍了2D IR的发展历史以及最新动态, 特别是近年来2D IR在蛋白质及多肽的结构和动力学方面的代表性研究结果; 并以蛋白质酰胺-Ⅰ带为例, 着重探讨了一维和二维红外光谱模拟所用的振动激子模型, 以及量子化学从头计算、分子动力学模拟在激子模型和光谱模拟中的应用. 还简单介绍了偏振光的调控在二维红外光谱学中的用途以及存在的一些实际问题, 也介绍了同位素取代, 特别是碳-13取代在多肽结构的2D IR表征中的有效性, 并分析了水溶液中多肽局部动态结构研究的一个实例. 最后, 提出了2D IR的一些基础研究方向和应用研究方向以及有待解决的一些技术问题.     

量子信息技术纵览

量子信息技术经过近三十年突飞猛进的发展,在理论和技术方面已经获得了举世瞩目的成就.本文主要对量子信息技术各个热点研究分支的发展进行了概括性的介绍,涉及到量子密码、量子通信、量子计算、量子模拟、量子度量学、量子信息物理基础等各个领域.此外,也讨论了原子、分子和光物理、固体物理的各个分支(超导约瑟夫森结系统、半导体量子点自旋系统、金刚石氮-空穴色心系统)、离子阱、核磁共振系统等各种物理体系在量子信息技术中的应用和发展.通过对量子信息技术的研究和积累,人们调控微观世界的能力获得了显著的提高.量子密码技术已经接近实用化,长程量子通信的原理性验证也不存在原则上的障碍.量子模拟技术快速发展,已经接近经典计算机可以模拟的极限.同时,量子度量学也获得了快速的发展.本综述不仅反映了国际量子信息技术发展的状况,而且也提炼了近年来中国量子信息科学技术在国际上取得的成就.这些成就表明,中国已经成为量子信息世界版图中一股不可或缺的力量.     

格子Boltzmann方法及其在高强度聚焦超声声场建模的应用

格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method,LBM)是一种新型的流体力学模拟工具.基于介观动力学理论,LBM具有物理意义清晰、程序易于实施、边界易于处理和并行性能好等优势,因而在许多传统方法难以胜任的复杂流动领域得到了广泛应用.本文首先综述了LBM的诞生、发展以及现况,并阐述了LBM的理论和基本模型;随后,介绍了LBM在高强度聚焦超声(high-intensity focused ultrasound,HIFU)领域中的相关应用.基于LBM基本模型,构建了一种轴对称多弛豫时间(axisymmetric multiple-relaxation-time,AMRT)模型,并在模型中采用了具有二阶精度的Bouzidi-Firdaouss-Lallemand(BFL)边界处理格式.利用AMRT模拟了常见球面聚焦换能器产生的行波聚焦声场,并与传统声学方法进行了对比,验证了AMRT模型的有效性;随后又模拟了一种新型的球腔聚焦换能器产生的驻波聚焦声场,探讨了该类型换能器在HIFU治疗中的应用价值.本文结果旨在推动LBM成为一种全新的有效的声学仿真手段.     

动态RTK在乡村规划中的应用

随着测绘技术的发展,基于全球定位系统(GPS)的实时动态(RTK)定位技术被越来越多地应用到乡村规划中.文章在介绍RTK技术的基础上,就该技术在乡村规划中的应用优势以及系统建设、地形图测绘等进行阐述.     

汶川地震卫星热红外亮温变化

应用不同于以前的卫星红外遥感资料处理方法, 并选用静止卫星红外遥感亮温资料, 对2008年汶川8.0级特大地震进行了再研究. 结果表明, 在大地震发生之前亮温变化存在明显的特征周期和振幅以及热异常分布区域. 这些红外异常特征易于识别和应用, 可作为一种识别地震热异常信息的判据. 同时对该热异常成因机理进行了探讨.     

仿生嗅觉感知技术及其在嗅觉障碍疾病筛查中的研究进展

嗅觉障碍是多种疾病的早期症状,如新型冠状病毒感染的症状之一是嗅觉丧失,阿尔茨海默病和帕金森病患者通常伴有嗅觉降低或丧失.研究基于嗅觉功能检测的早期疾病筛查和诊断技术对控制患者病情、改善人类健康具有重要意义.目前嗅觉功能障碍的检测与评价方法尚不能有效地筛查和诊断各类嗅觉障碍相关疾病,而仿生嗅觉感知技术在模拟人类嗅觉感知系统方面具备一定的灵敏度、选择性和准确度,因此在嗅觉障碍相关疾病筛查中具有广阔的应用前景.本文介绍了目前国内外嗅觉功能障碍相关疾病的研究现状,分析了仿生嗅觉感知技术的原理及其在嗅觉障碍与疾病相关性检测与诊断中的研究进展.随着生物医学工程领域多学科交叉融合的发展,细胞网络芯片、类器官仿生芯片以及脑机交互技术的转化应用将促进仿生嗅觉感知技术在嗅觉障碍相关疾病研究中的发展以及临床疾病诊断技术的革新.     

复杂流动多尺度模拟中的粒子方法

复杂流动中的多尺度结构对理论和工程研究都是巨大的挑战, 而多尺度方法也成为其必然的选择. 粒子方法(particle method, PM)是多尺度方法的理想组件和有力的研究手段. 以此为背景, 从拟颗粒模拟出发, 比较了一些粒子方法在模拟中的精度和效率, 综述了不同粒子方法在复杂流动多尺度模拟中的作用, 介绍了基础和应用研究上的一些进展, 并对今后的研究方向进行了展望.     

中国典型植被最大光利用率模拟

植被最大光利用率是净初级生产力(NPP)遥感估算的一个关键参数, 对它的大小一直存在分歧. 利用NOAA/AVHRR遥感数据、气象数据和中国NPP实测资料, 根据NPP遥感估算的建模思路, 采用改进的最小二乘法对中国典型植被的最大光利用率进行了系统的模拟, 并针对不同植被分类精度可能带来的误差对最大光利用率进行了敏感性分析. 结果表明: 文中模拟得到的中国典型植被最大光利用率介于光能利用率模型(CASA模型)和生理生态过程模型(BIOME-BGC)的模拟结果之间, 与前人研究结果比较一致; 由植被分类精度所带来的最大相对误差仅为-5.5%~8.0%, 说明了本文模拟结果具有一定的可靠性和稳定性.     

强磁场用第二代高温超导带材研究进展与挑战

强磁体应用是高温超导材料研究的最大驱动力之一.最近基于REBa2Cu3O7-δ(RE123)涂层导体的超导磁体的中心磁场达到了26.4 T,为目前全高温超导磁体的最好水平,超过NbTi-Nb3Sn基超导磁体极限;同时,在低温超导背景场中内插17 T的第二代高温超导(2G-HTS)带材磁体实现了32 T的全超导磁体,打破了该类磁体磁场强度的世界纪录.这些强磁场技术的突破正是基于高温超导材料的进步,充分显示了高温超导材料在强磁场应用中的诱人前景.然而高温超导磁体技术能否得到进一步发展与广泛应用,还取决于高温超导材料的基础性能、成材效率和性价比的改善和提升.本文将介绍第二代高温超导带材及其磁体应用技术的国内外发展现状,主要包括第二代高温超导带材的技术路线、我国低成本化学法产业化发展情况、人工磁通钉扎技术和磁场下传输性能的提高、超导厚度诱导的临界电流密度下降以及焊接、机械性能等强电应用相关的关键科学和技术问题等.     

激光雷达遥感科技考古——发现即将消逝的人类活动的遗迹遗存

千百年自然力侵蚀以及社会经济发展带来的城市扩张和人为破坏,大量古代人类活动遗存遗迹正以不可逆方式快速消亡。简要介绍了大范围空间遥感科技考古研究现状和发展进程;从激光雷达遥感机理和特点出发,阐述了基于机载激光雷达遥感植被滤波获取近地标微地形,从而发现古代人类活动遗迹遗存的方法和技术;以中国不同区域、不同遗迹类型的考古发现为例,阐明了激光雷达遥感科技考古方法在发现、研究、保护和展示中华文明科学价值方面的应用。     

激光雷达遥感科技考古——发现即将消逝的人类活动的遗迹遗存#br#

千百年自然力侵蚀以及社会经济发展带来的城市扩张和人为破坏,大量古代人类活动遗存遗迹正以不可逆方式快速消亡。简要介绍了大范围空间遥感科技考古研究现状和发展进程;从激光雷达遥感机理和特点出发,阐述了基于机载激光雷达遥感植被滤波获取近地标微地形,从而发现古代人类活动遗迹遗存的方法和技术;以中国不同区域、不同遗迹类型的考古发现为例,阐明了激光雷达遥感科技考古方法在发现、研究、保护和展示中华文明科学价值方面的应用。     

特异材料与卡西米尔(Casimir)效应

对平板结构情况下卡西米尔(Casimir)效应的理论研究进展进行了综述, 特别对排斥型卡西米尔力的研究做了较详细的介绍. 随着近年来特异材料(metamaterlas)研究与制备技术的快速发展, 人们可以通过人工电磁微结构对材料的电磁特性进行控制, 从而为获取卡西米尔排斥力以及回复力创造了条件. 相关基础研究的成果将在微纳机电系统方面具有广阔的应用.     

本期专题简介

正本期专题为"遥感技术应用",刊登了4篇文章,分别解读遥感技术在不同领域的应用。基于全球夜光遥感时空大数据分析,将夜光遥感数据挖掘用于人道主义灾难评估中,从而获得传统方式难以获知的人道主义灾难时空分布信息,支持国际和平事业;通过全球导航卫星系统(GNSS)获得行为轨迹大数据,其中隐藏着具有强时空相关性的时空聚类模式,对其进行分析可以为     

介电晶体光波导的制备及其应用

介电光学晶体种类繁多,具有丰富的功能属性,在科学研究、生产生活的各个领域有着广泛的应用.光波导是基本的光学微结构之一.基于介电光学晶体的光波导结构是组成集成光子学器件的重要元件.利用飞秒激光直写或者载能离子束辐照技术,可以有效调控晶体材料局部区域的折射率分布,形成低损耗的光波导结构.本文将介绍介电晶体光波导(包括单晶薄膜)的制备方法及相关的波导性能,综述介电晶体光波导在激光产生、非线性光学频率转换、信号调制以及量子信息中的应用,并对这一领域的未来研究进行展望.     

基于Pickering乳液的分子印迹技术

分子印迹是一门制备人工抗体材料的技术,已广泛应用于样品前处理、化学传感、污染物分离以及药物输送等领域.分子印迹技术的发展趋势是制备多功能分子印迹聚合物材料以及拓宽分子印迹聚合物材料的应用范围.由于在上述两方面均具有巨大的应用前景,基于Pickering乳液的分子印迹技术成为近年来分子印迹领域研究的热点.本文对近期基于Pickering乳液的分子印迹技术的相关工作进行了总结,概述了其在小分子、蛋白质以及细菌印迹聚合物制备中的研究进展,探讨了这种新型分子印迹技术的优点和局限性.此外,重点介绍了分子印迹颗粒稳定的Pickering乳液在颗粒多功能化、传感器制备、界面吸附以及界面催化等领域的应用现状和研究前景,展望了未来基于Pickering乳液的分子印迹技术的发展方向.     

GPU-CA模型及大尺度土地利用变化模拟

在全球变化研究中,对省和国家尺度的土地利用变化过程进行模拟具有重要的意义.但大尺度的土地利用变化模拟存在数据量大、计算复杂、计算时间长等难点,由于计算能力和传统基于CPU计算模式的制约,在普通计算机中难以执行这样的模拟.把最新发展的GPU高性能计算技术与元胞自动机(CA)模型相结合,提出了GPU-CA大尺度土地利用变化模拟模型,并将其应用到省级尺度的土地利用变化模拟中.介绍了模型的问题映射、需解决的关键技术问题和计算的流程,并分析了GPU-CA模型在计算性能上的优势.通过全广东省的土地利用变化模拟,对GPU-CA模型进行了验证.实验表明,GPU-CA模型可以将原有一般CA模型的运行效率提高30倍以上,能够有效地应用于省和国家级的土地利用变化模拟,为全球变化模型提供重要的地表景观变化信息.     

Noah-MP陆面过程模式在雅鲁藏布江流域径流模拟中的适用性评估

雅鲁藏布江(以下简称雅江)流域的气象水文模拟是当前全球变化研究的热点与难点. Noah-MP(the Noah land surface model with multi-parameterizations)陆面过程模式作为该区域气象水文双向耦合过程的重要数值模拟工具,鲜有研究针对其径流模拟能力进行过系统性评估,限制了模式在该区域的水文应用.本研究基于中国区域地面气象要素数据集CMFD(China Meteorological Forcing Dataset)驱动Noah-MP模式,对雅江流域2000～2018年的径流进行时空分辨率为3 h/5 km的数值模拟;选取与流域径流产生机制相关的10个主要物理过程,评估了16种参数化方案组合对于径流模拟的影响,并确定了最优参数化方案组合.结果表明:(1)采用默认参数化方案, Noah-MP在奴下站的月尺度模拟纳什效率系数NSE(Nash-Sutcliffe efficiency)为0.23、偏差百分比PBias为–35.79%,而采用基于临界温度的雨雪分离方案、改进的二流近似辐射传输方案以及基于BATS的产流方案后, PBias分别减少至–2...