工矿业城市区域水质参数高光谱定量反演

工矿业城市区域易受工业活动、矿产开采影响,使其水环境遭受不同程度的破坏,以至于水体污染问题突出。当前常规水质监测主要采用“以点代面”的工作方式进行野外采样及其室内化验分析,然而环境复杂多变,空间差异大,导致调查点代表性受限,整体精度不高,效率低下,更难以实现区域性动态监测。以因矿兴市的矿业重镇湖北黄石大冶市为研究区,同步开展无人机高光谱航飞、地面光谱测量和水体样品采集测试,分别获得具有49个波段的高光谱影像数据和光谱分辨率为1 nm的水体光谱曲线,其中影像数据波谱范围为505~890 nm,光谱分辨率为7.78 nm,空间分辨率为30 cm。对获取的高光谱影像和光谱数据剔除异常值、光谱定标、辐射校正等预处理后,对比分析研究区内水体的不同光谱吸收、反射及光谱曲线形态特征信息,从而提取出高光谱影像和测量光谱的反射光谱曲线形态特征、去包络线后光谱曲线形态特征、三阶求导后光谱曲线形态特征和光谱四值编码共四大类25个光谱特征。采用皮尔森相关系数分析样品水质参数与光谱特征之间的相关性,以此筛选出存在显著相关的水质参数与光谱特征。在此基础上,采用逐步回归分析方法筛选出最大反射率及其波长位置、对称度、光谱编码Ⅲ、三阶导最大及最小值等光谱特征作为模型变量,构建出水质参数的多元线性反演模型,并对模型进行F检验和t检验。将检验后的反演模型推广运用于研究区内高光谱影像,获得尾矿库、河流、湖泊等典型区域的水质参数反演结果,从而实现“由点到面”水质参数信息的快速获取。结果显示水质参数pH、硬度（Ca2++Mg2+）、钾与氯离子比值（K+/Cl-）、镁与碱度比值[Mg2+/(HCO3-+CO2-₃)]的反演精度较高,其pH的判定系数R2最小为0.669,镁与碱度比值的判定系数R2最大为0.895,相对均方根误差均小于28%;而总溶解固体（TDS）反演精度较低,其判定系数R2仅为0.463,相对均方根误差达36.762%。提出了一种基于光谱曲线形态特征的高光谱遥感水质参数定量反演模型方法,实现了pH值、硬度、镁离子与碱度之比等水质参数的高光谱定量反演,为区域水环境动态监测提供了新方法。     

分析北京城市污泥中铅砷镉形态浓度的ICP-MS

城市污泥中重金属的难降解和高毒性限制了污泥的资源化利用.以北京G和Q污水处理厂的压滤出厂污泥为实验材料,采用BCR三步浸提法对污泥中铅砷镉Pb,As,Cd的三种形态进行提取,以HNO3-HClO4进行全量消解,利用ICP-MS检测Pb,As,Cd的全量和各形态的含量,从而为北京城市污泥的资源开发研究提供基础数据.实验结果表明,北京城市污泥中Pb和Cd含量比上世纪末明显降低:其中,G污泥中Pb,As,Cd的全量(干重)分别为19.60,37.96和1.34 mg·kg-1,而Q污泥中分别为19.58,23.46和2.30 mg·kg-1;两种污泥中Pb含量相差甚微,G污泥中As明显高于Q污泥,而Cd则显著低于后者;两种污泥中相应金属的三种形态的变化趋势基本一致:Pb与As以HAc酸溶态为主,H2O2可氧化态最少;而Cd主要以NH2OH-HCl可还原态存在,HAc酸溶态最少.三种重金属中生物毒性大的形态均占70%以上.     

基于激光雷达扫描的密集城区建筑物自动检测

为改善城区建筑物自动检测的准确性,结合激光雷达扫描与光学成像提出一种新的城区建筑物自动检测技术.将激光雷达扫描产生的点云送入自编码器进行下采样与特征提取,将光学图像像素送入自编码器进行空间特征提取,构建特征图模型来融合不同的特征集.然后,设计了基于卷积神经网络的半监督分类器,识别城区的建筑物、地面以及绿植等不同区域.实...     

高架污染绕建筑对流扩散风洞实验与数值仿真

采用激光衍射瞬时浓度场测量系统和图像处理系统,对不同高架与周围建筑高度比下污染点源绕建筑对流扩散进行了风洞实验.Fluent双相耦合模型与实验进行了相互校核,得到了建筑的各个高度层面污染分布、不同高度比下的污染扩散及污染分布随时间变化的规律.不同高度比对污染对流扩散具有明显的影响,建筑各高度层面污染浓度分布也存在明显差别.当高度比较小时,污染将堆积在建筑物底层.污染分布随时间变化有助于了解污染对流扩散的时间效应.结果可以为高架与周围建筑规划提供参考与依据.     

河北科技师范学院应用化学学科

河北科技师范学院坐落在风景宜人的旅游城市秦皇岛。秦皇岛依山傍海,是我国首批对外开放的沿海城市,环境优美,交通便利,是著名的花果之乡、旅游胜地,自然与人文环境俱佳,为理想的办学之地。     

青少年数学国际城市邀请赛个人赛试题及答案（2009年7月8日南非德班）

答题时间：120分钟．第一部分：填充题。请将答案填写在空格内,共十二题,每题5分．     

城市扩张的空间模式研究——以杭州市为例

以杭州市中心城区的多时相TM/ETM+遥感影像为数据源,采用建设用地扩张强度、空间自相关方法等,分析了杭州市1991~2010年间城市扩张的时空特征,并探讨其扩张的空间模式及其演化.结果表明：（1）杭州市城区快速扩展,各街道 乡镇扩张程度存在明显差异;（2）杭州城市扩张的“热点”方位变化大致为：城北-城西-多方位-城东,其变迁规律与杭州城市扩张模式的总体变化规律一致;（3）杭州市城市扩张的空间模式主要有边缘式、填充式、自发式和线性轴状,且随城市演化过程总体遵循以下轨迹：首先,主城表现为边缘式为主、填充式为辅的扩张;其次,外围自发式的扩张形成了副城;接下来主副城都表现为从填充为主、边缘为辅的扩张转变为边缘为主、填充为辅的扩张;而线性轴状扩张是沿交通线发展并贯穿整个城市空间的演化过程.     

城市大气环境的大涡模拟研究进展

本文回顾城市大气污染扩散的研究实践与进展, 介绍城市大气环境流动的特点和用现代计算流体力学手段开展城市大气环境的大涡模拟研究方法, 包括: 数学模型, 控制方程、亚网格湍流模式、定解条件及其数值方法. 其中, 重点介绍中尺度到微尺度的耦合模型与适用于复杂城市下垫面(满足大涡模拟分辨率要求且计算量较小)的组合模型;并给出实际算例和结果分析, 包括准确度的统计估算和湍流特性等. 最后, 讨论城市大气环境数值模拟方法进一步改进的方向和城市大气环境流动与污染物扩散数值研究应重点关注的几个问题.     

杭州城西河网清淤优化调度

引水进入城市河网可快速提升河道水质,但也会导致泥沙淤积等问题;城市河网不仅河道众多,还有水闸等水工建筑物,使得水沙输移问题变得更为复杂.为了使泥沙尽量少淤积于不易清淤的河道,需优化河网水闸的调度.首先建立了考虑水闸的河网一维泥沙输移数学模型,利用实测水沙数据验证其精度.通过模型计算不同引水流量工况下杭州城西河网泥沙的淤积量及淤积分布,得到泥沙淤积率最低以及最利于清淤时的河网水闸优化调度方案,可为城市河网泥沙减淤及清淤提供理论依据和参考.     

基于物联网的城市河道酸碱度远程检测系统的设计

随着城市经济的发展,城市河道水环境受到了严重的污染和破坏,其中水质的酸碱度是水质污染的一个重要指标。由于城市河道水质污染的不确定性,一套能够在野外无人看管的环境下,多节点多范围对河道水质酸碱度实时检测系统成为一种需求。系统中每个采集节点连有pH传感器,采集的pH值数据通过Zigbee模块传给基站,基站将每个节点的数据与时间和地点信息绑定存储到云端数据库。管理人员可以通过网页随时随地了解当前各区域的水质酸碱度情况,如一旦水质出现污染,管理人员可以通过后台了解水质污染的扩散情况和污染源头,可以及时采取措施降低损失。该系统的运用与传统的人工现场取样带回实验室分析的方法相比,不但极大的提高了预警能力而且还大幅降低人力成本。