DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 原理方法与包裹体分析测试 3.1. 原理与方法 流体包裹体(FI)是在成矿或成岩过程中，由于矿物晶格缺陷或微裂缝而捕获的流体样品 [ 15 ] 。而与油气相关的FI是指沉积盆地里矿物在成岩时，油气充注–成藏并被捕获在石英及其加大边、方解石胶结物或后期的微裂隙中的FI。成藏后含油气的FI及其共生的盐水FI如果没有受到后期流体或构造运动的破坏，即始终处于相对封闭和等容的体系中，实验中所测得的FI均一温度可以代表油气充注-成藏过程中所记录的古温度，进而结合古地温与年代的t-T曲线获取油气成藏年代学信息。 流体包裹体特征分析与均一温度测试在西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室完成，利用Nikon LV100POL荧光偏光显微镜和英国的LINKAM生产的THMS600型冷热台，室温 20 ℃ 条件下，对FI荧光性、岩相学、均一温度进行分析测试。 FI均一温度测试流程：(1) 将FI薄片用无水酒精浸泡1~2小时，使载玻片与FI砂岩薄片分离；(2) 将FI砂岩薄片分隔成2 × 2 cm大小，放入THMS600型冷热台中，调节显微镜聚焦到测试FI；(3) 加热升温，控制升温速率5℃~ 10 ℃ /min。(4) FI接近均一化时，升温速率降为1℃~ 3 ℃ /min，FI由气液两相变为均一相，记录此刻温度即为FI均一温度。 3.2. 流体包裹体分析与测试 3.2.1. 流体包裹体特征分析 利用Nikon LV100POL荧光偏光显微镜对流体包裹体薄片进行包裹体荧光性和岩相学分析(图2)：烃类FI主要发育两期，第一期分布在第一期烃类FI呈带状分布在石英加大边、石英矿物早期裂缝中， 图2. 盆地南部延长组长8油藏流体包裹体(FI)特征与赋存产状。(a) FZ183井三叠系延长组长8砂岩沿石英裂缝发育深褐色烃类FI与盐水FI；(b) FZ206井延长组长8砂岩沿切穿石英及其早期裂缝分布浅褐色烃类FI与盐水FI；(c) FX84井沿石英颗粒内部裂缝发育深褐色–褐色烃类FI与盐水FI；(d) FX84井荧光激发FI显示浅蓝色荧光，同时石英颗粒间见沥青物质残余 显示褐色或浅绿色荧光；第二期烃类FI分布在切穿石英及其加大边裂缝，或晚期方解石胶结物，显示浅黄色或黄绿色荧光。烃类FI丰度(GOI)主要分布在3%~6%之间，FI形状多为球形或椭圆体，直径分布在5~10 μm之间，气液比值 ≤ 5%，计算盐度主要分布在1.21%~15.84%。 因此，根据FI岩相学和荧光性分析，鄂尔多斯盆地南部富县地区三叠系延长组长8油层组发育1~2期流体包裹体，且在砂岩孔隙中见到黑色沥青等有机物质。 3.2.2. 流体包裹体均一温度 利用英国的LINKAM生产的THMS600型冷热台，选择与烃类FI共存的盐水FI进行均一温度和冰点温度的测试(表1)，流体包裹体均一温度主要分布在85℃~ 155 ℃ 之间，分布范围较广，进一步根据FI岩相学与荧光性分析，结合FI均一温度直方图形态，FI均一温度主要分布在两个区间，早期FI均一温度分布在85℃~ 125 ℃ ，峰值接近 105 ℃ ；晚期分布在125℃~ 155 ℃ ，峰值接近 145 ℃ (图3)。 图3. 研究区三叠系延长组长8油层组FI均一温度统计 Table 1 Homogenization temperature and characteristics of fluid inclusion of Chang 8 member of Yanchang formation in study are 样品 层位 产状 盐度/% FI均一温度/℃及测点个数(n) FI特征 FX84 长8 石英加大边、 石英内部裂缝、 方解石胶结物 1.15~13.65 86~158 (n = 30) 3% ≤ GOI ≤ 6%，气液比值 ≤ 5%， 褐色烃类FI，浅蓝色荧光， 粒间见黑色沥青。 FZ184 长8 切穿石英加大边裂缝、 沿加石英大边内部 1.21~15.84 82~155 (n = 25) 3% ≤ GOI ≤ 5%，气液比值 ≤ 5%， 褐色-浅褐色烃类FI， 浅蓝色-浅蓝绿色荧光。 FZ183 长8 石英加大边、 石英早期裂缝、 切穿石英加大边裂缝 1.05~13.52 85~150 (n = 37) 3% ≤ GOI ≤ 5%，气液比值 ≤ 5%， 褐色浅褐色烃类FI， 浅蓝色-浅蓝绿色荧光， 石英颗粒间见黑色沥青。 FZ206 长8 切穿石英加大边裂缝、 方解石胶结物、 石英大边 1.28~13.29 81~157 (n = 22) 3% ≤ GOI ≤ 6%，气液比值 ≤ 5%， 褐色烃类FI， 浅蓝色-浅蓝绿色荧光，黑色沥青。 表1. 研究区延长组长8油藏流体包裹体(FI)均一温度及特征 因此，根据包裹体的岩相学、荧光性、均一温度分析，盆地南部富县地区三叠系延长组长8油藏总体上经历了1~2期油气充注成藏过程。
system: [SYSTEM]

user: 4. 油气成藏时序 根据流体包裹体均一温度，结构构造热演化史，合理进行均一温度与构造热演化史投点，可获得盆地南部三叠系延长组长8油层组油气成藏年代(图4)。鄂尔多斯盆地晚白垩世以来经历了多旋回抬升改造，最大剥蚀厚度达2000 m以上，为避免剥蚀厚度恢复而造成的误差，本次研究选择了长8地层的热演化史t-T曲线进行投点分析油气成藏的主要时限。结果表明：三叠纪末期至白垩世早期，研究区长8油层组经历了缓慢沉降沉积增温作用(沉积增温速率 1.31 ℃ /Ma，沉积速率为32.75 m/Ma，地温梯度取值为 4.0 ℃ /100 m)，长8地层温度接近 85 ℃ ，油气开始进入长8储层，主要聚集成藏时限为164 Ma。白垩世早期至白垩世中期，盆地开始沉降沉积增温有所减缓(沉积增温速率 1.13 ℃ /Ma，沉积速率为28.25 m/Ma，地温梯度取值为 4.0 ℃ /100 m)，烃源岩开始大量生烃排烃，此时为延长组长8油层组主要成藏时期，经过构造热演化史投点分析，主要聚集成藏时限为白垩世中期(127 Ma)。因此，鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组长8油层组总体经历了晚侏罗世(164 Ma)的低温成藏和白垩世中期(127 Ma)高温成藏过程。
system: [SYSTEM]

user: 5. 主要结论与认识 通过研究区三叠系延长组长8油层组流体包裹体的系统研究，探讨分析了长8油藏的成藏期次与时限。 (1) 根据含油气砂岩流体包裹体岩相学与荧光性分析，识别出两期流体包裹体：第一期烃类FI呈带状分布在石英加大边、石英矿物早期裂缝中，显示褐色或浅绿色荧光(3% ≤ GOI ≤ 5%)；第二期烃类FI分布在切穿石英及其加大边裂缝，或晚期方解石胶结物，显示浅黄色或黄绿色荧光(4% ≤ GOI ≤ 6%)。 图4. 研究区三叠系延长组长8油藏成藏时限 (2) 基于包裹体均一温度和冰点温度的测试，结合盐度计算公式，早期FI均一温度分布在85℃~ 135 ℃ ，峰值接近 105 ℃ ，盐度分布在3.2%~14.5%之间；晚期分布在135℃~ 155 ℃ ，峰值接近 145 ℃ ，盐度分布在5.5%~16.3%之间。结合构造热演化史，研究区长8油藏经历了晚侏罗世(164 Ma)的低温成藏和白垩世中期(127 Ma)高温成藏过程。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 雷达探测技术利用高频电磁波在不同介质中传播和反射性质的差异，获取地下探测对象的地质剖面，具有快速、连续、无损和高分辨率等优势。自20世纪70年代以来，已在月球科学探测研究中获得了丰硕的成果，涉及领域如月球地形地貌测绘、月壤厚度探测、月球次表层结构探测和月球水冰探测等。2014年，中国嫦娥三号探测器携带的测月雷达圆满完成月球巡视探测，标志着中国在测月雷达设备研制、数据采集、软件设计和数据处理解释等方面取得了令人瞩目的成就。本文针对国际上测月雷达方法技术研究、雷达仪器设备研制、测月雷达数据处理方法以及雷达探测技术探月研究成果进行综述，并对应用雷达探测技术进行外星体探测的未来前景进行展望。 关键词 :测月雷达，月球探测，嫦娥三号，雷达数据处理 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 雷达作为一种无损、高效的探测技术，可以获得大量地下信息，目前已经在探月工程和星体探测中得到广泛应用。自雷达探测技术问世以来，其在月球地质、水资源和月壤探测研究等方面已经取得了丰硕的成果。1972年，阿波罗17号(Apollo17)搭载的月球探测实验雷达对月表进行了大约13个小时的观测，获得了月表地形的变化、月球次表层的介电常数特性以及月球表层的地质结构特征 [ 1 ] [ 2 ] ，开辟了人类使用雷达探测技术进行月球科学探测的先河。这之后，雷达作为重要仪器设备之一，在多次探月任务中发挥了举足轻重的作用，如2007年日本月亮女神号(SELENE) [ 3 ] [ 4 ] ，2009年美国月球勘测轨道飞行器(The Lunar Reconnaissance Orbiter) [ 5 ] ，2013年中国“嫦娥三号”探测器(Chang’E-3)都携带了雷达探测装置进行月球科学研究 [ 6 ] ，美国阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)和金石太阳系(Golden Stone Solar System Radar， GSSR)地基雷达也对月球进行了多次观测。截至目前这些科学研究已经提供了数幅全月雷达地图以及月壤厚度数据、区域地质结构等重要月球科学信息 [ 7 ] 。 雷达探测研究表明，月球表面存在无数个规模不等的撞击坑。撞击作用可使局部基岩在一定程度上发生形变或破碎，撞击坑溅射物覆盖在撞击坑附近的月壤层或基岩之上，使月表横向变化更快。此外，月球早期火山爆发形成的玄武岩层在空间分布上的不确定性，也使月球表层和次表层地质结构更为复杂，因此要求探测方法和仪器具有更高的精度，才能使探测结果的真实性更强。目前用于月球科学探测的雷达探测方式有四种，地基探测、星载探测、星地联合探测和就位探测 [ 6 ] 。地基探测方法利用地面大口径合成孔径雷达对月球进行观测，观测周期短，较为经济，但是空间分辨率较低 [ 8 ] 且无法获取月球背面的信息；星载探测是将雷达搭载到卫星上、在近月轨道上对月球进行观测的探测方式，理论上可满足全月观测的要求、精确度较高，但成本昂贵、观测周期长；星地联合探测是将雷达收发设备分置于星载、地基两个不同载体平台的探测方式，结合了星载雷达与地基雷达的优势，减少了星载雷达的载荷负重，较为经济，但数据处理算法上更为复杂；就位探测是将雷达搭载在月球巡视器上的实地登陆的探测方式，可以获得不同区域的地质信息，相对于其他探测方式精度更高，有成为未来外星体雷达探测主要方式的趋势。 随着深空探测纳入中国“十三五”计划纲要，雷达探测技术将成为最重要、最有潜力的空间探测方法之一。中国计划于2018年发射的嫦娥四号月球探测器和2020年发射的火星探测器都将携带雷达探测仪器。本文重点介绍嫦娥三号测月雷达，其高频、低频通道分别获取了雨海地区的月壤层和月球次表层结构的详细信息。作为国际上首个月球就位探测雷达，嫦娥三号测月雷达所取得的成就为这种高精度的探测方式在外星体探测中的应用奠定了基础。在设备研制和探测方案设计等方面，嫦娥三号测月雷达等雷达设备的技术参数及探测成果具有极大参考价值，本文从测月雷达方法研究、雷达仪器设备研制、测月雷达数据处理解释方法以及月球雷达探测研究成果这四个方面进行综述，为今后的相关研究提供参考。
system: [SYSTEM]

user: 2. 测月雷达方法研究 雷达设备由发射天线发射电磁波，穿透月球表层与次表层，当电磁波脉冲遇到月球表面以及月球次表层内不连续的分界面时，将产生回波信号并由雷达接收天线接收。通过对回波信号的分析与解译，便可以获得月球次表层的地质信息。因为电磁波在月球介质中衰减较慢、对探测对象产生零损害以及可以快速完成信号收发等突出优点，雷达探测技术成为月球科学探测的理想方法。 众所周知，探月项目耗费大量人力、物力，所以要尽可能地提高仪器及探测结果的可靠性。雷达设备的大多数采集参数是预先设定的，因受通讯能力、仪器的大小和重量等条件的限制，当其在外太空中开始工作之后，地面指挥中心能够进行的调整十分有限。由于探月任务的复杂性和月表环境的苛刻，需要结合目标及月表环境开展大量专项模拟实验 [ 9 ] ，通过实验结果与任务要求的比对，对雷达设计参数进行调整，提高其探测效率和对月表环境的适应能力，保证探月任务的顺利完成；掌握类月地质结构与雷达回波特征之间的规律，为将来的数据解释工作提供参考。 测月雷达的模拟试验分为室内和室外两个方面，在室内主要通过浅层的相关剖面设计来模拟雷达对浅层物质的探测能力，多数是在装有干砂的砂槽中放置石块等物质来模拟月球次表层地质概况 [ 10 ] ；野外选取类月模拟试验场，对月球车和各类仪器的温差耐受性、抗震性能以及月球车的行进性能等各方面进行调试。中国嫦娥三号的室外模拟试验场位于库姆塔格沙漠与罗布泊交界的阿克奇谷地附近，此处白天酷暑难耐，夜晚寒冷无比，沙粒细且干燥，地质条件等各方面都是国内最接近月球环境的地方 [ 11 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 测月雷达仪器设备研制 相对于星载雷达和地基雷达，就位探测雷达频带更宽，因此具有相对较高的水平、垂向分辨率和相对较小的噪声干扰 [ 6 ] 。嫦娥三号测月雷达是世界上首个采用就位探测方式的测月雷达，相对于以往的星载和地基雷达，其距离分辨率是最高的 [ 6 ] 。随着通信、能源供给、火箭运载能力以及各项仪器设备性能的提升，就位探测有望成为将来执行外星体探测任务的主流方式。就位探测方式所使用的雷达设备由收/发天线、发射机、电缆组件和电子学单元(控制器单元和接收机单元)组成。发射机在雷达主控制器输出的发射时钟触发下产生符合要求的脉冲信号，并由天线辐射出去；接收天线接收到地下目标回波信号后传送给接收机对其进行放大、传送到主控制器进行数字化，再经过一系列简单的处理后由巡视器下传 [ 12 ] 。月球环境因素复杂、探测条件苛刻，应该充分考虑仪器对于月球表面的高低温、地形地貌 [ 9 ] 、强宇宙射线辐射等方面的耐受能力和适应能力 [ 13 ] 。为了便于开展后续的处理工作和有效信息的提取，在月球车荷载仪器的设计和位置布设方面要尽可能地消除或减弱仪器间的相互影响 [ 14 ] 。此外，对于依靠运载火箭发射至外太空的探测仪器来讲，重型设备的发射成本高、难度大，所以在保证探测效果的条件下，要尽可能地缩减仪器重量、调整尺寸。 在测月雷达设备研制工作中，天线系统设计是最关键的部分之一 [ 15 ] 。天线的设计必须考虑到探测目标特性、月壤特性、信号处理、波形设计等方面，并与传播媒质的性质和目标体的几何形状等因素相匹配 [ 16 ] 。同时，还要求天线发射的窄脉冲源重复性高、脉冲幅值大、前沿陡、宽度窄 [ 17 ] 。研究表明，增加雷达探测仪的带宽，可以分辨月球表面的细节特征，但是带宽增加提高了雷达探测仪中心频率，使得探测深度变浅。因此带宽的选择应该综合考虑距离分辨率与探测深度的要求 [ 18 ] 。中国嫦娥三号测月雷达采用高频超带宽工作体制，设计了两个独立的探测通道，通道一和通道二的发射天线中心频率分别为60 MHz和500 MHz [ 19 ] ，兼顾探测深度和分辨率的要求。两个通道的设计探测深度分别为100 m和30 m，设计分辨率分别为米级和0.3 m [ 19 ] 。此外，电磁波在金属材料表面几乎完全反射，因此必需严格限制金属材质的月球车给雷达数据带来的干扰，对此采用XX向极化天线可以达到较好的效果 [ 20 ] ，在浅表探测雷达中，超宽频带天线普遍采用平面偶极子形式 [ 17 ] ，中国嫦娥三号测月雷达通道二的收发天线为碟形平面偶极子天线。在蝶形收发天线后方增置矩形电磁屏蔽腔，可以提高天线的辐射性能，增强来自地面的反射信号，减少来自周围环境的干扰。
system: [SYSTEM]

user: 4. 测月雷达数据处理方法 测月雷达设备发回的原始数据，由于信噪比较低不能直接进行解释。在星载探测和地基探测这两种方式中，目标体与接收天线距离较远是造成信噪比低的原因之一，对于就位探测雷达数据来说，原因更为复杂。分析嫦娥三号测月雷达的原始数据，最突出的特点是接收机饱和恢复过程中的低频振荡产生的直流分量严重掩盖了有效信号，导致在雷达数据剖面上几乎看不到有效反射信息(如图1)。因此必须对原始数据进行处理，才能进一步进行时深转换和解释工作。 对于星载低频(通常指中心频率在10 MHz左右)双天线雷达，原始数据中最严重的问题是次表层回波容易被较深的表层回波淹没，因此要考虑杂波抑制技术。相关实验证明，采用比例相乘(王莹瑛等，2011)、时域RLS杂波抑制方法(曹志国，2013)以及对雷达多次接收信号进行叠加(李雁斌等，2015)都具有很好的效果，但是难点在于要先分析星体的地形结构 [ 17 ] [ 21 ] [ 22 ] 。 对于就位探测来说，虽然雷达仪器距离月表很近(如嫦娥三号测月雷达天线距月表在1米以内 [ 23 ] )，但是在雷达原始数据剖面上仍然可见明显的不连续(如图1中的两个黑色方框所标注的区域)和低信噪比特征。造成不连续的原因有很多，如月球表面温差大、月球车静止不动时采集了大量的重复数据 [ 24 ] 、 图1. 嫦娥三号测月雷达2B通道采集原始数据剖面。方框1中，波形杂乱的部分为月球车行驶时所采集的有效数据，较平直的部分是月球车静止是采集的重复数据；方框2中明显的同相轴错断是由直达波到时变化所引起的 采集参数变化以及月球车在行驶过程中天线与地面距离的变化导致直达波到时不同(如图1)等。测月雷达数据上的特殊性使处理工作略显棘手，为提高雷达成像的可靠性，要采用提取有效道、道间均衡 [ 24 ] 、时间零点校正等方法来处理采集数据。在嫦娥三号测月雷达原始数据中，主要存在的问题及其相应处理手段如下。第一，数据中存在的直流分量严重压制了有效信号幅度，这是由接收机饱和恢复过程中的低频振荡产生的。对此使用沿时间方向的时域滑动滤波的处理方法，不仅能剔除直流分量，还能有效改善普通滤波方法所产生的时窗边缘信号抖动现象 [ 24 ] 。第二，球面扩散、介质吸收作用使雷达波在月球浅表层衰减严重，对此可以采用振幅补偿、自动增益等处理方法使深部和浅部的振幅达到相对均衡的程度 [ 14 ] [ 25 ] 。第三，采用柯西霍夫偏移和反褶积技术来提高雷达数据的分辨率 [ 25 ] [ 26 ] ，但是反褶积后可能会产生高频噪音，对此可再次滤波进行改善 [ 14 ] [ 26 ] 。值得注意的是，处理高频数据时要谨慎选择滤波器，因为无限长滤波器在时域引起的非线性相位转换会引起时窗边缘信号的抖动——即“振铃效应” [ 27 ] [ 28 ] 。 将时间域的信号转换到深度域(时深转换)，需要使用雷达波在介质中传播的速度。在求取传播速度时，介电常数至关重要，通常利用反演计算来确定介质的介电常数值，如数据库法，迭代求解法，显示函数求解法，理论推导法 [ 29 ] ，双曲线拟合法 [ 23 ] 等。在很难直接通过反演来获取月球岩石的介电常数时，可以利用阿波罗采样岩石的分析结果进行大致的估算 [ 19 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 5. 测月雷达探测成果 在月球地形地貌测绘方面，雷达探测技术主要在上世纪60~80年代间得到应用 [ 7 ] [ 30 ] [ 31 ] ，如今大多使用地形地貌相机和激光高度计来绘制月球地形图。现就月壤厚度、月球次表层结构以及月球水冰探测这三方面研究成果进行综述。 5.1. 月壤厚度 关于月球，我们几乎所有的认识都是建立在月壤之上的：所有的月岩和土壤样本、部分遥感信号 [ 32 ] 和就位探测研究成果来自月壤层。 根据以往的月壤探测成果，年代老的地区月壤普遍更厚 [ 33 ] ，而地层年龄较年轻的地区月壤较薄；高地的平均月壤厚度超过10米，而海拔低的月海地区约4~5 m [ 32 ] [ 34 ] ；月球上几个比较大的地区宁静海、雨海、澄海和风暴洋地平均月壤厚度相近，约为6.3~6.5米 [ 35 ] 。总体来讲，月壤的地质模型可以划分为两层模型和三层模型。两层模型如阿波罗17号降落点金牛座利特洛峡谷 [ 36 ] ，上层为风化物，下层为月岩，是最典型的沉积风化模式；三层模型如嫦娥三号降落点——雨海北部(见图2)，常见于月球表面的撞击坑附近，体现了小行星等撞击物对月球表面的改造。该模型由溅射物风化层、未风化或未完全风化的撞击坑溅射物沉积层以及月岩层组成 [ 23 ] [ 26 ] 。 5.2. 次表层地质结构探测 人类最早使用雷达探测技术进行月球次表层探测是在阿波罗17号任务中实现的 [ 37 ] 。随着雷达分辨率的提高和处理手段的发展，21世纪月球次表层探测取得了突飞猛进的成果。月球次表层地质结构也可以划分为两种模型，其一为两层结构模型，上层为月壤，下层为玄武岩，如澄海和史密斯海地区，这与月壤的两层模型是一样的；另一个为三层结构模型，上层为月壤，中间层为玄武岩，最下层为玄武岩熔流覆盖的风化层，如风暴洋、雨海和危海地区 [ 4 ] [ 7 ] 。肖龙等人分析了中国嫦娥三号测月雷达发回的数据，认为月球上雨海东北部地区可再细分为9个地层，从上到下编号依次为a-i (如图2)。最上面的a-c层为月壤，从地表向下延伸至约10米；d、f、g、h、i依次为从爱拉托逊纪到雨海纪的五个玄武岩层，记录了五次明显的火山运动；爱拉托逊纪和雨海纪玄武岩层之间的e层为一个古风化壳 [ 26 ] 。该成果已经于2015年发表于《Science》。 图2. 嫦娥三号着陆点附近的地质剖面模型 [ 26 ] 。肖龙等人推测该地可分为至少9个地层，从上到下依次编号为(a)-(i)，其中(a)-(c)为月壤层，(d)-(f)为从哥白尼纪到雨海纪的数次火山爆发留下的玄武岩层 5.3. 月球水冰探测 水是生命之源，月球上的水冰资源关系到月球生命是否存在、宇航员能否在月球上长期停留等诸多重要问题。1961年，Watson等人首次提出月球存在水冰的假设 [ 38 ] ，但关于月球上是否有水存在，21世纪前都没有定论。20世纪90年代以及21世纪初，“克莱门汀号”、“月球勘探者号”以及“月船一号”都发现月球极地可能存在水的证据 [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] ，但遭到很多科学家的质疑或反对。从那时起学术界形成了三种观点：Tsang(1985年) [ 43 ] 、郑永春(2004年) [ 44 ] 等人认为不能确定月球上是否在水冰，雷达波的大角度入射和月球表面粗糙等其他散射机制也会较带来较高的圆极化率，从而被误认为是水冰的反射特征；Nozette(1996年) [ 40 ] 、张橙华(1999年) [ 39 ] 、Spudis (2008年) [ 41 ] 等人认为月面上的一些永久阴影区中不会受到光照，符合水冰存在的条件，雷达回波圆极化率增大是水冰确实存在的证据；另一些学者(Stacy等，1997 [ 45 ] ；Thomson等，2012 [ 46 ] )则认为月球上并不存在大面积的水冰，但不排除存在分散的、低于雷达分辨率的水冰。 直到2009年，美国国家航空航天局(NASA)的月球勘测轨道器 (LRO)和月球陨坑观测与遥感卫星(LCROSS)撞击月球南极的Cabeus永久阴暗坑，才证实了月球确实存在水(Colaprete等，2010) [ 47 ] 。2013年，Spudis等人根据LRO携带的微型射频仪发回的雷达数据，进一步提出月球两极的一些异常撞击坑地表下2~3米的范围内可能存在数百万吨的纯冰 [ 48 ] 。但是要想获得更加准确的结论，尚需提高雷达的分辨率。NASA计划2018年发射的LunaH-Map航天器将对月球极地进行更加详细的探测 [ 49 ] ，希望能够为月球上究竟存在多少水、水以何种形式存在这个问题提供更加确切的答案。
system: [SYSTEM]

user: 6. 问题和展望 回顾人类地探月历程，雷达探测技术在月球科学研究中成绩斐然。从最初主要用来观测月球正面地形地貌的地基雷达，发展到可以获取全月地质-地球物理概况的星载雷达，以及更精确、更具有针对性的就位巡视探测雷达，雷达仪器的探测精度在不断地提高，在探测任务中取得的科研成果也越来越丰硕。迄今为止国际上已在月球表面地地形地貌测绘，月壤层探测，月球浅表层探测以及水冰存在性等方面取得了丰硕的科研成果。随着国际上对月球科学探测和资源开发的进一步需求，高精度的雷达探测技术将在未来的探月任务中占据更加重要的地位。但是，关于雷达技术探月尚且存在以下几方面的问题： 1) 嫦娥三号首次实现了探月工程的软着陆，着陆点在月球的近地面。但在月球背面的探测中尚且没有较详细的勘探数据。由于月球背面总是背向地球，就位巡视探测器无法直接完成对地信号传输，借用中继星(如嫦娥四号计划使用“地月L2卫星”)进行数据传输则距离较远，对信号发射功率和接收灵敏度的要求都很高 [ 50 ] 。 2) 依据嫦娥三号测月雷达取得的科学成果，就位巡视探测在高精度、高分辨率的要求下是最理想的探测方式。但在国际上目前只有中国实现了一次雷达就位探测，该领域仍然具有很大的发展空间。 3) 地面探测研究需要利用综合地球物理信息结合钻井信息进行综合解释，并可利用已知信息进行成果验证。但是对于月球探测，探测数据难以获得、已知信息少，探测结果主要依据综合研究推断获得，并无法验证。因此如何获取多方面的资料，或是研究现有资料下可靠的解释方法是未来月球科学探测领域面临的重要问题之一。 雷达探测技术不仅用于探月，在火星等其他外星体探测上也取得了诸多成就：欧洲航天局(ESA) 2003年发射的火星快车号和美国国家航空航天局(NASA) 2005年发射的火星勘测轨道飞行器(MRO)都在火星上发现了水冰存在的确切证据 [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ] 。目前，中国空间技术能力已步入世界先进行列。载人航天、探月工程重大专项取得了重大阶段性成果，已圆满完成“三步走”发展目标的前两步。未来5~10年，中国将加快实施以火星探测为重点的深空探测计划。2020年完成小行星、木星系、月球后续等深空探测工程方案深化论证和关键技术攻关。雷达探测技术作为一种快速、连续和无损的高分辨率探测技术，必定是未来航天科学研究中举足轻重的一部分 [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 城市热岛是当今社会的热点问题，被认为是主导城市环境和气候的要素之一。本文将利用2005年的Landsat TM影像对香港的城市热岛效应进行研究。通过覃志豪的单窗算法反演地表温度，进而分析香港地区地表温度的空间分布特征以及由此引起的热岛效应；并利用地表温度与NDVI、NDBI指数的相关性分析，探讨城市绿地和建筑用地对热岛效应的影响，为城市的生态环境建设提供依据。结果表明，香港的城市热岛效应主要集中于香港国际机场和九龙半岛附近。香港国际机场自1998年建成以来，周围建筑用地急剧增加，导致了热岛效应；而在商贸集中的九龙地区，由于建筑物大规模的连绵和扩展，造成了区域大面积的温度升高，城市热岛甚至发展成为区域热岛。同时，地表温度与NDVI、NDBI指数的相关性分析显示，城市绿地可有效的缓解建筑用地增加所导致的城市热岛效应，因此在以后的城市规划和发展过程中，应当重视城市绿化，积极增加绿地覆盖度。 关键词 :Landsat TM，单窗算法，地表温度，热岛效应，香港 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 城市化对我们的大气和气候产生了极大的影响，城市热岛效应是城市气候最明显的特征之一，是城市环境恶化的直接表现 [ 1 ] 。城市热岛效应是指城市中的气温明显高于外围郊区的现象；城市的规模越大、都市化程度越高，城市和郊区的温差就越大，城市热岛效应就越明显。自1833年Lake Howard [ 2 ] 在《伦敦气候》一书中提出“城市热岛”概念以来，城市热岛效应就一直备受关注。尤其是近年来，随着社会的发展，城市化进程的加速，城市热岛效应越来越显著并严重影响着人类的生活，因此研究城市热岛效应具有重要的现实意义。 城市热岛效应主要表现在气温的空间分布上，常规研究主要依靠地面气象站采集的温度数据，但是由于气象站点的空间分布不均匀和观测条件的限制，采集到的数据无法全面地反映整个地区的温度变化状况 [ 3 ] 。20世纪70年代以来，随着高分辨率地球探测卫星的出现，主要采用遥感空间探测技术遥感地面温度的方法来研究城市的热岛效应；采用遥感方法研究分析热岛效应具有分辨率高、覆盖范围广、点位密集等优势，这在一定程度上弥补了常规气象观测方法的不足，并为大范围、大尺度的城市热岛效应研究提供了可能性。 由于热分辨率(120 m)较高，Landsat TM遥感数据在城市热岛效应研究中得到了非常广泛的应用，对于要求精度的区域分析来说，TM数据是比较好的选择；但是由于TM数据只有一个热波段，因此地表温度反演具有一定的难度。本文将以Landsat TM遥感影像作为数据源反演香港的地表温度，进而分析地表温度的空间分布特征，并探究城市绿地和建筑用地与城市热岛效应之间的关系，为城市发展的合理规划提供依据，为改善人民生活环境提供决策支持。
system: [SYSTEM]

user: 2. 数据源与数据预处理分析 实验数据为2005年11月23日的TM影像，已做过大气校正处理。同时选择2010年香港土地利用现状图作为辅助数据参与研究。 在进行地表温度反演前，先用Erdas软件对图像进行预处理，图像预处理主要分为以下几步： 1) 使用Layer Stacking工具将TM的7个单波段影像合成一个多波段影像。 2) 对TM影像进行几何校正，使其具有统一的地理坐标。 3) 使用Image Subset工具裁剪研究区域。 图1说明了图像预处理的基本过程。通过图像预处理我们得到了经过几何校正之后的研究区域遥感影像。
system: [SYSTEM]

user: 3. 香港城市热岛效应遥感反演 3.1. 地表温度的遥感反演方法 基于不同的遥感影像数据，多种地表温度反演方法被提出，主要有传统的辐射传输方程法，劈窗算法(1996) [ 4 ] ，温度/辐射率分离算法(1998) [ 5 ] ，单窗算法(2001) [ 6 ] 以及普适性单通道算法(2003) [ 7 ] 。其中辐射传输方程法，单窗算法和单通道算法这三种方法都适用于Landsat TM 6数据。 图1. Landsat TM数据预处理过程 辐射传输方程法首先需要进行大气模拟，以便从卫星高度所观测到的热辐射中减去大气的辐射分量，从而得到地面实际的热红外辐射量，然后再考虑到地表辐射率的影响，反演出真实的地表温度；实时资料的缺乏限制了该方法的应用 [ 8 ] 。覃志豪根据地表热辐射传导方程，提出针对Landsat TM数据的单窗算法，该算法只需要地表辐射率、大气透射率和大气平均作用温度三个基本参数；当基本参数的估计没有误差时，演算绝对精度小于0.4 K；当基本参数估计存在一定误差时，演算的平均误差约为1.1 K [ 6 ] 。Jimenez-Munoz等提出的普适性单通道算法，该算法可用于不同的传感器资料，且不需要太多的实时资料。2004年，Sobrino等人通过对比发现与单通道算法相比，单窗算法精度更高 [ 9 ] 。 本文中，在缺乏实时资料的前提下，我们将采用精度较高的单窗算法进行香港的地表温度反演。 3.2. 香港地表温度的单窗算法计算反演 3.2.1. 将像元灰度值转化成热辐射强度 一般而言，我们得到的TM 6数据是以灰度值来表示的；灰度值在0和255之间，数值越大，亮度越大，表示地表热辐射强度越大。为了将TM 6数据的像元灰度值转化成相对应的热辐射强度，我们可以使用公式(1) [ 6 ] 进行计算。 (1) 其中： 为TM遥感器所接收到的热辐射强度； 为TM遥感器所接收到的最大辐射强度； 为TM遥感器所接收到的最小辐射强度； 为TM 6的最大像元灰度值； 为TM 6的实际像元灰度值。 卫星发射前，已预设TM 6的常量 、 和 为： (2) (3) (4) 因此，公式(1)可以进一步简写成公式(5)： (5) 其中： 为TM遥感器所接收到的热辐射强度； 为TM 6的实际像元灰度值。 在TM 6数据中，像元灰度值已知，所以用上式可以很容易求算出相应的热辐射强度。 3.2.2. 将热辐射强度转化成亮温 亮温是遥感器在卫星高度所观测到的热辐射强度相对应的温度。这一温度包含有大气和地表对热辐射传导的影响，因而并不是真正意义上的地表温度，但是地表温度是根据这一温度来演算而得。因此地表温度反演中，亮温计算是很重要的一步。根据上一已求得的像元热辐射强度，所对应的像元亮温可直接用Planck辐射函数计算，或者使用如下近似公式(6) [ 6 ] 求算。 (6) 其中： 为像元亮温； 和 为发射前预设的常量； 为TM遥感器所接收到的热辐射强度，它由公式(5)计算可得。 发射前预设常量 和 为： (7) (8) 因此公式(6)可以进一步简写成公式(9)： (9) 其中： 为像元亮温； 为TM遥感器所接收到的热辐射强度； 为TM 6的实际像元灰度值。 用公式(9)我们可以直接用TM 6数据的像元灰度值求得对应的像元亮温。 3.2.3. 地表辐射率的估算 地表辐射率直接与地表构成有关，我们可由归一化植被指数NDVI来估算地表辐射率 [ 10 ] [ 11 ] 。 ① NDVI的计算 归一化植被指数NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)是应用最广泛的植被指数，利用近红外波段和红光波段之间的比值运算增强显示植被信息。它的计算公式如下： (10) ② 地表辐射率的估算 2006年，Zhang [ 11 ] 提出了完整的NDVI估算地表辐射率的方法(表1)。 通过表1，我们就可以利用归一化植被指数NDVI求得像元的地表辐射率。 3.2.4. 大气透射率的估算 大气透射率可以通过大气水分含量来估算 [ 6 ] [ 12 ] 。 ① 大气水分含量的计算 大气水分含量的计算公式 [ 13 ] 如下： (11) 其中：w为大气水分含量(g/cm 2 )； 为近地(一般为2 m处)平均气温(K)；RH为相对空气湿度。 成像当日研究区域近地平均气温为296.15 K (23℃)，相对空气湿度为77%，可据上式(11)求得大气水分含量为2.29 g/cm 2 。 ② 大气透射率的估算 如表2 [ 6 ] [ 12 ] 所示，大气透射率可由大气水分含量求得。 由于研究区域位于热带且成像时间为11月，此时香港地区大气剖面仍处在高气温时期，且当日的大气水分含量较高，因此采用表2中的公式(12)来计算大气透射率。 (12) 其中： 为大气透射率；w为大气水分含量(g/cm 2 )，可由公式(11)求得。 利用公式(11)和(12)，最终可求得成像当日研究区域的大气透射率为0.77。 3.2.5. 大气平均作用温度的估算 如表3 [ 6 ] [ 12 ] 所示，大气平均作用温度可由近地气温求得。 由于研究区域位于热带，因此采用表3中的公式(13)来计算大气平均作用温度。 (13) 其中： 为近地(一般为2 m处)平均气温(K)。 Table 1 Estimation of emissivity using NDV NDVI 地表辐射率 ( ) NDVI < −0.185 0.995 −0.185 ≤ NDVI < 0.157 0.970 0.157 ≤ NDVI ≤ 0.727 1.0094 + 0.047ln(NDVI) NDVI > 0.727 0.990 表1. 估算地表辐射率的NDVI阀值法 Table 2 Estimation of atmospheric transmittanc 大气剖面 大气水分含量 (w) (g/cm 2 ) 大气透射率 ( ) 标准差 高气温 0.4~1.6 0.974290 − 0.08007w 0.002368 1.6~3.0 1.031412 − 0.11536w 0.002539 低气温 0.4~1.6 0.982007 − 0.09611w 0.003340 1.6~3.0 1.053710 − 0.14142w 0.002375 表2. 大气透射率估算方程 Table 3 Estimation of mean atmospheric temperatur 区域 大气平均作用温度 ( ) 美国 热带 中纬度夏季 中纬度冬季 表3. 大气平均作用温度估算方程 成像当日研究区域近地平均气温为296.15 K (23℃)，可据上式13求得大气平均作用温度为289.59 K。 3.2.6. 香港城市地表温度反演 根据覃志豪的单窗算法 [ 6 ] ，可得到适用于Landsat TM 6数据的地表温度反演公式(14)。这一算法假定其3个基本参数地表辐射率、大气透射率和大气平均作用温度已知，才能进行地表温度的演算。 (14) (15) (16) (17) (18) (9) 其中： 为地表温度(K)； 为亮温(K)； 为地表辐射率，可由NDVI阀值法估算； 为大气透射率，可由公式(12)估算； 为大气平均作用温度，可由公式(13)估算。 利用Erdas软件空间建模功能，我们可以利用模型实现香港的地表温度反演，所需全部建模参数列于表4。最终我们得到2005年香港地表温度分布图(图2)及各像元地表温度统计信息表(表5)。
system: [SYSTEM]

user: 4. 香港城市热岛效应反演结果与分析 4.1. 香港城市热岛效应反演结果 由香港城市热岛分布图(图3)，可以看出香港的城市热岛效应十分明显，城区的地面温度明显高于周边郊区的温度，形成岛屿状的高温区域。这些高温的城市热岛区域主要分布于其商业中心城市和机场附近。 香港的商业中心城市主要位于九龙(Kowloon)和香港岛(Hong Kong Island)北部，主要包括旺角(Mong Kok)、尖沙咀(Tsim Sha Tsui)和铜锣湾(Causeway Bay)等；这些区域地表温度高于29℃，存在显著的城市热岛现象。九龙和香港岛北部是香港最繁华的商业中心，人口集中、建筑物密集、下垫面热力属性的改变、大气污染和大量的人工热源导致了显著的城市热岛效应。 九龙半岛在大规模的商业化进程下，由于建筑物的密集分布及不断扩展，使得周边区域地表温度也相应升高，从而造成了区域性大面积的温度升高现象，城市热岛连绵成片，甚至已经形成区域热岛。 香港国际机场(International Airport)地处的赤蜡角(Chek Lap Kok)温度也在29℃以上，城市热岛现象同样显著。自1998年香港国际机场建成以来，机场及附近区域建筑用地大量增加。土地利用/覆盖的改变导致并加剧了赤蜡角的城市热岛效应。 香港有9个卫星城(新城镇)，分别为：① 荃湾(Tsuen Wan)，包括葵涌(Kwai Chung)和青衣(Tsing Yi)；② 沙田(Sha Tin)，包括大围(Tai Wai)和马鞍山(Ma On Shan)；③ 屯门(Tuen Mun)；④ 大埔(Tai Po)；⑤元朗(Yuen Long)；⑥ 粉领–上水(Fanling-Sheung Shui)；⑦ 将军澳(Tseung Kwan O)；⑧ 天水围(Tin Shui Wai)；⑨ 北大屿山(North Lantau)，包括东涌(Tung Chung)。从图3可以看出，这9个卫星卫星城市也存在城市热岛效应，但是热岛效应不如九龙半岛、香港岛北部及香港国际机场显著。这9个卫星城市的地表温度为26℃~29℃，大量的居民建筑物是其热岛效应的主导因素。 同时，还可以看出由于这9个卫星城市分散分布，因此其城市热岛效应分布较均匀，没有像九龙半岛那样形成大规模连续分布的区域热岛。这说明城市的城镇布局对热岛效应的强度和空间形态具有十分明显的影响。这就要求我们在城市发展规划中要充分考虑城市布局对城市热环境的影响，通过合理的城市布局来削弱城市热岛效应。在城市布局上，在远离商业中心处建立多个卫星城镇是十分合理的。 4.2. 香港城市热岛效应与NDVI、NDBI的相关性分析 归一化植被指数NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)是应用最广泛的植被指数，利用近红外波段和红光波段之间的比值运算增强显示植被信息。 归一化建筑指数NDBI (Normalized Difference Build-up Index)是应用较为广泛的指数之一，用以增强显示建筑信息并可用来提取建筑用地 [ 14 ] [ 15 ] 。该指数基于城市建筑用地在TM 5的反射率高于TM 4波段而创建 [ 14 ] 。其计算公式如下： (19) 热岛效应与城市绿地、建筑用地之间的相关性研究可以为我们的城市发展和环境保护提供重要的信息。为了研究城市绿地、建筑用地对城市热岛效应的影响，我们可以将反演出的地表温度与NDVI、NDBI进行相关性分析；该相关性分析可以客观反映出城市绿地、建筑用地与城市地表温度分布的相关趋势。5即为地表温度与NDVI、NDBI的相关系数表。 Table 4 Parameters used for retrieving LST of H 参数 值 地表反射率 ( ) NDVI <−0.185 [−0.185，0.157] [0.157，0.727] >0.727 0.995 0.970 1.0094 + 0.047ln(NDVI) 0.990 大气透射率 ( ) w 296.15 K 2.29 g/cm 2 O.77 大气平均作用温度 ( ) 296.15 K 289.59 K 表4. 香港的地表温度反演模型所需参数列表 Table 5 The statistical information of LST of HK in 200 像元地表温度 统计信息 最小值 最大值 平均值 中值 众数 标准差 温度(℃) 16.845 38.503 21.570 23.312 22.711 7.833 表5. 2005年香港地表温度统计信息表 图2. 2005年香港地表温度分布图 图3. 2005年香港城市热岛分布图 在表6中，NDVI与地表温度的相关系数为−0.40673；NDBI与地表温度的相关系数为0.70962，这说明城市绿地与地表温度分布呈显著的负相关关系，即城市绿地对城市热岛的影响是消极的，也就是说绿地可以削弱城市热岛效应；这是由于城市绿地中的园林植物，可以通过蒸腾作用不断地吸收热量，降低周围环境的地表温度。而城市建筑用地与地表温度分布呈显著的正相关关系，即城市建筑用地对城市热热岛的影响是积极的，也就是说建筑用地可以增强城市热岛效应；这是由于城市建筑物下垫面的储水能力较弱、湿度较小，湿度的减小使得地表的蒸腾作用降低，促使建筑用地的地表温度升高。 因此，在城市建筑用地中有效的安排绿地面积，增加城市绿地覆盖度对于抑制城市热岛效应是十分有效的。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 1) 本文利用Landsat TM 6数据，基于覃志豪单窗算法对香港地表温度进行反演。通过地表温度反演结果，我们可以发现香港的城市热岛效应主要集中于九龙半岛和国际机场附近。 2) 通过地表温度与NDVI、NDBI的相关性分析，我们可以看出城市绿地会缓解城市热岛效应，相反建筑用地会加速城市热岛效应。因此，在将来的城市规划和发展过程中，有关部门应当重视城市绿化建设，积极增加城市绿地覆盖度。 3) 在九龙地区，城市热岛甚至已经发展成为区域热岛，这是由于建筑物的大规模连绵和扩展，从而造成了区域大面积的温度升高。相反，在9个散落分布的卫星城市中，城市热岛分布较为分散均匀。所以在城市布局上，在远离商业中心处建立多个卫星城镇是十分合理的，这样可以有效的避免大规模区域热岛的产生。 4) 另外，地表温度反演的误差往往较大，因此文中地表温度反演结果有待实地解译和实测数据的验证。 Table 6 The correlation matrix of LST and NDVI， NDB LST NDVI NDBI LST 1 NDVI −0.40673 1 NDBI 0.70962 −0.56275 1 表6. 地表温度与NDVI、NDBI相关系数矩阵
system: [SYSTEM]

user: 6. 未来工作展望 本文采用2005的Landsat TM影像数据进行遥感反演分析，最终推演结果充分验证了采用单窗算法 [ 6 ] 对香港的城市热岛效应进行研究的可行性。未来将采用近期影像数据(2016年或者2017年)进行遥感反演，并与2005年的反演结果进行对比分析。从而获取近10年以来香港城市热岛效应改变的监测结果，并进一步分析促使其改变的驱动因素。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 本文通过对云南省玉溪市红塔区2000年1月的TM遥感影像图和2015年1月的OLI遥感影像图进行监督分类及对比研究，结果发现：相比于2000年，2015年分类后处理得出耕地、林地、水体、建设用地、其他用地等主要地物的时空变化，林地、耕地面积大幅度减少，建设用地增加迅速。此研究对我国云南省玉溪市红塔区的土地利用进行了分析，旨在关注其变化，以便对玉溪市的土地管理和规划提出合理的科学依据。 关键词 :红塔区，土地利用，GIS，遥感 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 土地利用是全球变化研究的热点问题之一。1996年，国际地圈与生物圈(IGPB)和全球变化人文因素计划(IHDP)两大国际组织共同制定了土地利用科学研究计划 [ 1 ] [ 2 ] 。随着社会经济的发展，我国投入大量的人力、物力和财力，在土地利用方面也取得了重要的进展 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。1997年，北京大学的蔡云龙教授通过对土地利用与覆盖变化所引起的社会经济问题以及如何实现土地利用的可持续发展问题进行了探讨；2004年，王根绪等研究了15年来长江黄河源区的土地覆被变化；2009年，陈颖彪同样利用RS和GIS软件，对广州市1979~2006近30年土地覆被的时空变化进行分析研究 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。2008年，何云玲通过对2002~2005年玉溪市土地资源分类面积数据的变化分析，利用土地利用程度综合指数模型以及土地利用程度变化模型统计了各地区土地资源利用程度在时间变化、空间分布上的特征 [ 9 ] 。但对于2005年之后的玉溪市土地利用情况研究几乎空白，因此，本文以云南省玉溪市红塔区为例，利用GIS手段，对红塔区2000年和2015年的土地利用情况进行对比分析研究，为该区更好的建设做铺垫。
system: [SYSTEM]

user: 2. 研究区概况 红塔区地处滇中腹地，位于北纬24˚08'30~24˚32'18、东经102˚17'32~102˚41'37之间，东与江川县相连，东南与通海县毗邻，西南与峨山县交界，北与昆明市晋宁区接壤(图1)。属中亚热带半湿润冷冬高原季风气候，冬无严寒，夏无酷暑，气候宜人。主要气象灾害有旱灾、大风、冰雹等(2014年红塔区人民政府)。
system: [SYSTEM]

user: 3. 数据来源与研究方法 3.1. 数据来源 本研究的数据来源于玉溪市红塔区2000年1月11日的Landsat5 TM遥感影像图，分辨率30 m，云量0.51，及该区2015年1月4日的Landsat8 OLI遥感影像图，分辨率30 m，云量0.29。 图1. 玉溪市红塔区地理位置示意图 3.2. 土地利用分类体系的确定 根据中华人民共和国国家《土地利用现状分类》、《土地覆被分类参考规范》的标准及前人的研究结果 [ 10 ] [ 11 ] ，结合玉溪市红塔区土地覆被特点和遥感信息的可判性，将该区的土地利用划分为以下几类(见表1)。 3.3. 研究方法 本文基于RS与GIS技术，采用监督分类的方法，在Arcgis10.2中进行人工目视解译修改，得到该区2000年和2015年这2年的土地利用分类图(见图2)及土地利用结构表(见表2)。并运用ENVI5.1转移矩阵和统计功能，得到土地利用动态趋势表(见表3)以及土地利用转移矩阵表(见表4)。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结果与分析 4.1. 土地利用变化特征 从图2中我们可以看出玉溪市红塔区在2000年是以林地和耕地为主，水域和城市用地所占比率较小。特别是耕地面积将近总面积的1/3，而且林地和耕地面积接近整个红塔区面积的90%以上。由此可见，在 Table 1 Classification of land use in Hongta distric 一级分类 二级分类 1.耕地 1.1水体 1.2旱地 2.林地 2.1有林地 2.2草地 3.建设用地 3.1住宅用地 3.2道路及工矿用地 4.水体 4.1河流 4.2湖泊 5.其他 5.1裸地 5.2其他 表1. 红塔区土地利用分类 Table 2 Table of land use structure in Hongta district in Yuxi city， 2000-201 分类 2000 2015 面积/hm 2 比例/% 面积/hm 2 比例/% 水体 743.58 0.77 1099.03 1.14 耕地 9163.70 9.53 844.28 0.88 林地 60，925.52 63.37 58，808.15 61.17 建设用地 6937.05 7.22 14，752.87 15.35 其他用地 18，366.47 19.10 20，631.97 21.46 表2. 2000~2015年玉溪市红塔区土地利用结构表 Table 3 Dynamic trend of land use in Hongta district， 2000-201 分类 2000~2015 变化量 变化率 单一土地利用动态度 综合土地利用度 水体 355.45 47.80 7.97 0.88 耕地 −8319.41 −90.79 −15.13 林地 −2117.36 −3.48 −0.58 建设用地 7815.819872 112.67 18.78 其他用地 2265.507198 12.34 2.06 表3. 2000~2015年玉溪市红塔区土地利用动态趋势表 Table 4 List of land use transfer matrix in Hongta district， Yuxi City， 2000-2015 (unit: hm2 分类 水体 耕地 林地 城市建成区 其他用地 2015 水体 579.55 34.27 341.11 65.85 78.24 1099.03 耕地 1.64 516.50 92.24 32.58 201.32 844.28 林地 18.04 95.93 53，387.96 73.98 5232.25 58，808.15 建设用地 62.39 6697.16 515.87 5449.95 2027.49 14，752.87 其他用地 81.96 1819.83 6588.34 1314.68 10827.17 20631.97 2000 743.58 9163.70 60，925.52 6937.05 18，366.47 96，136.31 表4. 2000~2015年玉溪市红塔区土地利用转移矩阵表(单位：hm 2 ) 图2. 玉溪市红塔区土地利用类型图(2000，2015年) 2000年左右玉溪市的发展还是以第一产业为主导，辅之以其他产业。但是到了2015年，虽然林地面积变化不大，但耕地面积在大幅度的减少，且建设用地增长迅速。由此可以看出：近年来，为了适应城市化和经济发展的步伐，建设用地在不断扩张，相应的对于耕地和林地则是大幅度的开发利用，导致其减少。 从2000年~2015年玉溪市红塔区土地利用动态趋势表(见表3)中可以看出，这15年来红塔区综合土地利用度为0.88，其中，建设用地变化率最大，为112.67，说明建设用地在不断地增加；其次为耕地，但其变化率为−90.79，说明耕地的面积在不断减少；处于第三大变化的是水体，其变化率为47.80，说明近年来对于水资源的开发力度在不断增大，但同时我们应该清醒的认识到水资源的重要性。其他各大类型变化浮动不大。 4.2. 土地利用转移矩阵分析 在分析了玉溪市红塔区土地利用类型图之后我们又根据得到的数据做出了动态趋势表，在此基础上我们利用矩阵分析得到转移矩阵表(即表4)，由此可以更加清楚地看到红塔区从2000~2015年土地利用变化的具体数字。根据表4我们看到了玉溪市红塔区2000~2015年间土地利用转移情况：占据红塔区主要土地利用类型的林地和耕地分别从2000年的9163.70 hm 2 和60，925.52 hm 2 转变为2015年的844.28 hm 2 和58，808.15 hm 2 ，这两者中耕地面积变化最大，大量的耕地被占用；林地变化虽然没有耕地变化大，但也在减少。其中，变化最快的是建设用地，从2000年的6937.05 hm 2 转变到2015年的14，752.87 hm 2 ，变率之大令人惊叹。可见，随着城市化脚步加快，需要大量的农业用地来填充城市建设用地，经济发展背后是以牺牲农业为代价换来的，此种经济发展方式存在不合理之处，长期的发展下去，不会得到长足发展，应该尽快拿出解决方案。当地政府部门不能只注重眼前的经济快速增长，应该坚持可持续发展，立足当地的实际情况做出合理的对策。我们既要金山银山，更要绿水青山。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 通过对2000年和2015年玉溪市红塔区的遥感影像的数据进行解译对比分析，得出以下几点结论： 1) 红塔区综合土地利用度为0.88，其中，建设用地变化率最大，为112.67；其次为耕地，但其变化率为−90.79；水体以47.8的变化率位于第三位。 2) 以林地和耕地为主的红塔区由于近年来的土地开发建设，大量的耕地变为了城市建设用地，虽得到了经济的发展，但从长远的角度来看，其更应以保护耕地为主，因以牺牲耕地为代价所换取的经济发展，长此以往，无异于饮鸩止渴。 3) 本研究进一步说明遥感技术和地理信息技术具有短周期，高效率的特点，适合在一定时间范围内做出想要得到的结果，并且在土地利用变化监测中发挥着重要的作用。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 针对光流估计算法在图像间的位移量较大时，配准精度不高的问题，提出了提升小波多分辨分析图像光流估计算法。利用提升小波对视频图像进行多层小波分解，对不同尺度上图像进行光流估算，提高了光流估计算法在位移量较大时的配准精度。实验结果表明，该算法能够快速实现小位移和准确的实现大位移的运动估计，验证了本文算法的正确性。 关键词 :提升小波，运动估计，光流，多分辨分析 Copyright © 2017 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/