地球表层系统作业

2013年研究生课程《地球表层系统作业说明）本作业包括5题，每题20分下期开学一月内交纸质版。一、翻译：ThispaperexaminespossibleadaptationstoclimatechangeinofpastureandcroplandandstockingrateintheUnitedStates(U.S.).UsingAgriculturalandclimatedatainastatisticalmodel,findthatastemperatureandprecipitationincreasesagriculturalcommodityproducersrespondbyreducingcroplandandincreasingpastureland.Inaddition,cattlestockingratedecreasesastheTemperature-humidityIndex(THI)increasesandprecipitationdecreases.UsingthestatisticalmodelclimatedatafromfourGeneralCirculationModels(GCMs),projectthatlanduseshiftsfromcroppingtograzingandthestockingratedeclines,andtheseadaptationsaremorepronouncedinthecentralandthesoutheastregionsofU.S.Controllingforotherproductionvariables,croplanddecreasesbypasturelandincreasesby33%fromthebaseline.Correspondingly,associatedeconomicimpactduetoadaptationaround?14and29milliondollarstocropproducerspastureproducersbytheendthiscentury,respectively.nationalregionalresultshaveimplicationsforprogramssubsidypolicies.本文探讨美国牧场作物土地利用以及放养率可能适应气候变化用农业普查和统计模型的气候数据发现温度和降水增加业品生产者则减少耕地加牧场。此外，牛的放养率随着夏季温湿度指数（）增加和夏季降水减少而下降。使用带有四个环流模式GCM）的气候数据的统计模型，我们预计土地利用的变化是从种植到放牧和放牧率下降在控制了其他农业生产变量时些适应在美国中部和东南地区是更加明显的，从基线起，耕地减少了％牧草地增加33。与此相对应，基于这些适应的相关经济影响大约-14和29万美元，分别属于本世纪作物生产商和牧草生产商。全国性和区域性的结果对农业项目和补贴政策均有影响。二、翻译：生态系统作为生物圈的重要组成部分维生命的支持系统和环境的动态平衡方面起着的不可取代的重要作用，其供的各项服务功能已得到世界的公认。开展陆地生态系统服务的研究也已成为生态系统恢复态功能区划和建立生态补偿机制障家生态安全的重大战略需求。近30年以来，国际和国内基于各种时空尺度的自然资源价值评估工作从生态系统服务、自然资本、生态资产、生物多样性等角度大量展开，在相关理论、方法和应用的广度和深度上取得了前所未有的进展在体的价值核算方法上还存在较大分歧，但该方面研究的思路和框架已逐渐清晰近些年来更侧重于生态系统结构过-服功能关系的耦合研究和作为人类活动主导下城市生态系统服务功能方面的研究，这些反过来也都为陆地生态系统服务功能的进一步深入研究提供了强有力的支持。Asanimportantpartofthebiosphere,ecosystemsplayanirreplaceablerolebalancingthelife-supportandthebalance,andtheirfunctionsbeenrecognizedworldwide.Researchterrestrialecosystemservicefunctionshassignificantstrategicneedforrecovery,ecologicalfunctionidentification,establishmentofecologicalcompensationmechanisms,andprotectingtheecologicalsafetyofcountries.Overthelast30years,assessmentsofnaturalresourcevaluebasedondifferentspatialandtemporal

measurementscaleshavecarriedtheperspectivesofecosystemservices,naturalcapital,ecologicalassets,andbiologicaldiversity,amongothers.Theseassessmentshaveachievedunprecedentedprogressintermsofrelevanttheories,methods,thebreadthanddepthoftheirapplication.Althoughopinionsaccountingmethodologydiffer,theframeworkandgeneralideaofresearchcomebeingaregraduallyclearer.recentyears,emphasishasbeenplacedonthecouplingresearchof"structure-process-servicefunctions"oftheecosystem,aswellasonhuman-influencedurbanecosystemservicefunctions.Innaturalresourcevalueassessmentsprovidestrongsupportforfurtherresearchterrestrialecosystemservicefunctions.三、论述遥感技术的发展趋势。随着人类社会的不断发展学术的不断进步源问题已成为当今世界面临的严重问题在面对全球资源如何继续撑人类社会的生存与发展及人类如何尽快地掌握和利用它们等问题上感术是当解决它们最有效的技术手段之一感术作为一种信息获取手段，已经广泛地应用到林业、农业、地质、矿产、水文和水资源、海洋、环境监测等方面，为全球经济、社会的发展，以及资源的可持续发展做出了巨大贡献。遥感技术作为一门综合技术是美国学者在1960年提出来的，经过几十年的发展，目前已经形成了比较完整的基础理论体系及其一系列的技术支持中了航空学计算机、通讯代光学等学科发展的最新成果成为现代科学技术的重要组成部分并且已经广泛渗透到国民经济各个领域中为经济建设社进步环境改善和国防建设的巨大推动力随空间技术、无线电子技术学技术和计算机技术的不断发展遥感技术有了很大的发展感术在世80年出现了第一次发展高潮不仅使遥感技术成为很多行业跨入高新技术门槛的有力手段大大促进了遥感学科的研究工作年来大感工作者不仅对遥感论进行了深入研究时对遥感应用技术也进行了广泛探讨以及实践和应用，为遥感技术的进一步发展准备了足够的技术诸备20世90年以来随遥感传感器以及小卫星技术的发展感技术再次迎来一个发展高峰现代遥感史以世60年末人类首次登上月球为重要里程碑美一国家和拿大、日本印中先后建立了各自的遥感系统些系统向人们提供了大量有价值的数据和图片随信息技术和传感器技的飞速发展星遥感影像分辨率有了很大提高另一方面低间高时相频率的AVHRR(气卫星系系列星点分辨率为km)以其他各种航空航天多光谱传感器亦相继投入运行成代遥感技术高速发展的时期了常规遥感技术迅猛发展外，开拓性的成像光谱仪的研制已在20世纪80年开始，并逐渐形成了高光谱分辨率的新遥感时代之息技术和传感器技术的飞速发展带来了遥感数据源的极大丰富，每天都有数量庞大的不同分辨率的遥感信息，从各种传感器上接收下来。这些高分辨率高谱的遥感数为遥感定量化动态化、网络化、实用化和产业化及利用遥感数据进行地物特征的提取，提供了丰富的数据源。（定化遥感信息定量化建立地球科学信息系统实全球观测海量数据的定量管理分与预测模是遥感术当前重要的发展方向之一。遥感技术的发展终目标是解决实际应用问题是靠视解译和常规的计算机数据统计方法来分析遥感数据度不高效率相对较低要因之一是遥感器在数据获取时诸多因素的影响，譬如，仪器老化、大气影响、双向反射、地形因素及几何配准等。使其获取的遥感信息中带有一定的非目标地物的成像信息上面同一地物在不同时间内辐射亮度随太阳高度角变化而变化得数据预处理度达不到定量分析的标准使感数据定量分析专题应用模型得不到高质量的数据作输入参数而无法推广的实现和发展及地球变化研究更需要遥感信息的定量化信定量化研究在当前遥感技术发展中具有牵一发而动全局的作

用，因而是当前遥感技术发展的前沿。（智化感技术的智能化首先表现在遥感传感器的可编程方面感不可以按设定的方式进行扫描且可以根据具体要求由地面进行控制编程用户可以获得多角度时密度的数据像别和影像知识挖掘的智能化是遥感数据自动处理研究的重大突破数处理工具不仅可自动进行各种定标处理可以自动或半自动提取道路、建筑物等人工建筑的定标处理波谱库的建立及高光谱自动识别系统让用户可以方便地进行地物识别在此基础上进行定量化分析感数据自动配准算法是遥感数据生产的福音它仅加快了数据定位速度高了生产效率而为数据定位提供了一种高精度的生产工具。（动化由于小卫星技术的发展，使得卫星造价降低，因此卫星网络计划得顺利实施美的传器网络使户可以在获得更高分辨率的数据的同时也可以获得更高间密度的遥感数据而达微波术的发展更用户可以获得全天候的遥感数据这一切都为遥感动态监测创造了条件，使遥感数据真正实现"四"空维和时间维息获取。（）络。前，网络化的GIS、RS产品得到越来越广泛的应用。概括来，其应用方向分为两大类。一类为基于Internet的共信息在线服务，为公众提供交通、旅游、餐饮娱乐、房地产、购物等与空间信息有关的信息服务。另外一类应用为基于Intranet的企业内部业务管理如助企业行设备管理线路管理以及安全监控管理等等着企业Intranet应用的深入和发展，基于Intranet的络化的GIS、产应用会有越来越大的市场，这无疑是未来的发展方向。（实化工程化与产业化随着遥感数据获取技术的突飞猛进，大量有实力商业公司加入到遥感应用领域仅为遥感行业带入了大量资金使用成本快速下降，因此遥感技术产业化已经成为必然趋势是感产业化还存在许多问题有待解决中感工程应用技术及工程标准是急需解决的问题。随着遥感应用水平的深入感息处理方法的改进和精度的提高感息源的不断增加应得到广泛认可领域对遥感需求的增加的用领域也越来越广泛。遥感还将与其它技术例如地理信息系统球位系统等不断集成解不同领域的应用问题，遥感将成为空间数据库4D产品的重要支持。将遥感与不同领域的需求相结合，建立较完善的遥感信息模型将成为遥感科学应用的重要方面感应用模型是机理遥平台、信息处理与应用领域的结合，能否突破当前遥感应用主要依靠分类、信息提取，然后进行统计分析的模式实直接基遥感数据的机理分析过分析、格局评价、趋势预测与决策支持，将是今后深化遥感应用的重要课题。四、结合各自的专业，论述对地理学研究的作用与意义。GIS(地信系统Geographyinformation是计算机科学地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、地球科学、信息科学和管理科学为一体的多学科新兴边缘学科。是以采集、存储、管理、分析、描述和应用整个或部分地球表包括大气层空间和地理分布有关的数据的计算机系统针对特定的应用任务储物的空间数据和属性数据，记录事物之间的关系和演变过程，可根据事物的地理坐标对其进行管理、检索、评价、分析、结果输出等处理，提供决策支持、动态模拟、统计分析、预测预报等服务。其结果可以通过可视化的地图影多体等多种方式加以直观表达通过一系列空间操作和分析，为地球科学、环境科学和工程设计国经济的发展，城市建设及企业经营提供对规划管理和决策有用的信息。遥感是一种远离目标，通非直接接触而判定、测定并分析目标性质的技术。RS(遥感，RemoteSensing)是过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物取其反射射散射的电磁波信息（如电场、磁场、电磁波、地震波等信息进提取、判定、加工处理、分析与应用的

一门科学和技术。遥感以其观测范围大、获取信息量大、速度快、实时性好、动态性强等优点，尤是现在国内国际遥感据空间分辨率的提高，从而得到广泛的应用。目前，GIS和RS的研究深入到科研和教学的诸多领域，它们作为一种技术将给很多学科带来新的发展契机，其对旅游规划的发展也具有深远的意义。（）和RS对游资源评价的作用和意义。传统的旅游资源调查方法是利用人工进行野外实地调查测量。此方法工作效率较低、费时、费力、成本较高，且受地形条件的限制。地理信息系统和遥感具有宏观、省时、省力、快速、信息丰富、形象客观和重复观测等优点，因此在游资源调查中应用地信息系统合实地检验对提高旅游资源调查的质量与速度是有利的前用地理息系统和遥感进行旅游资源调查评价的技术方法有以下几种利地理信息系统和遥感图像的波谱特性立相应的解译标志用视解译方法在遥感图像上识别不同的旅游资源；利用监督或非监督分类等方法，对种不同的旅游资源进行分类，从而清查旅游资源的数量及其分布；将几何纠正过的遥感图像与相关信息如地形、交通、土壤等相叠加，再结合其地理位置、气候条件等，可以进行旅游资源的综合评价。国内外已出现运用此技术对旅游资源进行调查的例子。（）GIS和RS对旅游规划的作用和意义。地理信息系统利用强大的遥感数据源，从理性的角度和定量分析入手发游划地理信息系统旅游规划决策更加科学合理用地理信息系技术调查了英国哥伦比亚的旅游资源状况蓉）在对我国九寨沟风景区进行旅游规划时地理信息系统软件建立了该地区地质灾害预测模型岩管道空间分析模型及资源预测模型通过对这些模型加以分析提出了科学合理的旅游规划使景区资源和态环境得到了有效的保护游规划是非常复杂的它涉及环境、生态和经济等各个领域。第一，地理信息系统具有数据存储、处理和管理功能。该功能可以为旅游规划提供基础数据库的支持二地信息系统具有空间分析功能可以利用虚拟现实技术和遥感数据进行动态的旅游规划用地理信息系统的拓扑叠加功能过环境层（地形、地质、气候、交通等）与旅游资源评价图叠加来分析优先规划开发区域；利用地理信息系统的网络分析功能来设置旅游线路及宾馆等基础设施布局用地理信息系统的缓冲区分析功能来确定旅游区的保护范围理信息系统数字高程模型来检验某点相对周围区域的可视性便于规划时从整体上考虑景点之间的通视性三地信息系统具有制图功能图是地理信息系统最基本的功能们采用的方法是从遥感影像直接判读出有关内容制作成基础底图地理信息系统软件可以绘制一目了然并且引人注目的各种图件，如旅游资源分布图、旅游规划图等，其基本的流程是：①影像的校正处理，包括几何校正和辐射校正。②根据需要提取的地物状况进行相应的处理：彩色增强，提高分辨率；边缘增强提取地物的边界；反差增强增加地物的层次；频率增强突出河流、山脉、裂隙等条带状地物；比值增强消除同谱异物现象等。③选择适当的分类方法，得到物种类。④选取相应的要素，判读制成规划所用的基础底图.目已经有很多规划设计单位采用遥感影像尤其是真彩色数字影像作为底图的规划要素以符号和属性注记的形式直接覆盖于影像之上因为遥感影像是直接高空对地面摄影的真彩色照片以采用这种方式制作的影像地图可读性强立视觉性好能直观地显示地表自然物体和人文景观比地图的内容丰富，又综合了遥感影像和地图的优点。天津市水上公园影像图。五、论述我国雾霾的危害与成因、空间观测技术在治理与研究雾霾灾害中的作用。1、成因：雾和霾是自然界两种天气现象据气象学上的定义是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于km的气普遍混浊现象，这里的干尘粒指得是干气溶胶粒子当气中水汽较多时某些吸水性强的干气溶胶粒子会吸水、长大，并最终活化成云雾的凝结核，产生更多、更小的云雾滴，使能见度进一步降低，低时定义为

雾能见度在1~10km时被定义为轻雾于干气溶胶粒子和云雾滴都能影响能见度，所以，能见度低于10时，可能既有干气溶胶的影即的贡献，也可能有雾滴的影响雾的贡。和在一天之中可以变换色，甚至在同一区域内的不同地方，雾和霾也会有所侧重。一般情况下，老百姓看到的我国区域性能见度低于km的气普遍浑浊现象被称为雾霾天。没有气溶胶粒子就不能形成霾，没有气溶胶粒子参与在实际大气中也无法形成雾在去，当类活动较弱时些溶胶粒子主要源于自然过程在大气当中被视为背景气溶胶但是着人类活动的加剧这现象在我国近二三十年出现了显著变化通过对我国能见度与溶胶关系的分析发现国二三十年中东部区域霾问题的日益严重，第一染物排放量大，人为排放的大气气溶胶显在一定的气象条件下由于大量气溶胶粒子还可以活化为云雾凝结参与云雾的形成燃煤动车业、扬尘这污染源排放量大，是成严重污染的根本原因。大型城市运带来的各类污染物排放量非常大当污染扩条件不利污染源排放污染物难以扩散气污染随之加重特是2012年月来整华北地区处于极端低温天气同比温度比往年要低由于低温导致燃煤采暖排放量相应增加影响也比较大根本原因还是污染物排放大。第二扩条件不利近期极端不利的污染扩散条件是形成污染过程的直接原因于面闭合低压控制，地面风速减少，湿度加大，并且逐渐形成了进风逆温和大雾极端天气扩散，持续积累造成本次污染过程。第三区域污染和本地污染贡献叠加。由于PM2.5污染区域性以及相关联区域污染传输也形成重污染的重要因素期周地区污染水平明显高于我们城区，特别是大范围，大区域尺度内污染物的输送排放污染物相叠加，使污染物浓度水平进一步升高客上加重了污染水平。此外气污染涉及还到工业结构、能源结构规等方面京区为例最达到几百公里之外的植被遭到破坏，裸露的表土大量增加，沙尘远距离运输到城市；二是城乡结合部继中心城区之后大兴土木，五六环外尘土飞扬；三是工业生产和日常生活的污染物排放，包括燃煤锅炉、机动车尾气、炒菜油烟加站和家居装修的发物等是周边城市重化工业污染物排放如周边城市对北京PM2.5排放的贡献度接近四分之一。2、危害：（）响体康。灰霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气颗粒物。其中有人类健康的主要是直径小于10m的溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子等，它能直接进入并粘附在人体上下呼吸道和肺叶中。冬雾有"冬季杀手"之称，加上工业废气汽尾气、空气的灰尘、空气中的细菌和病毒等污染物于这些水滴上人在日常生活和出行中这些物质会对人体的呼吸道产生影响能会引起急性上呼吸道感染（感冒性气管支气管炎及肺炎、哮喘发作，诱发或加重慢性支气管炎等。特别是小孩呼吸道鼻、气管、支气管黏膜柔嫩，且肺泡数量较少，弹力纤维发育较差，间质发育旺盛，更易受到呼吸道病毒的感染。人长时间处于雾天中，可引起气管炎、喉炎、肺炎、哮喘鼻、眼结膜炎及过敏性病的发生幼、青少年的生长发育和体质均有一定的影响此大天气空气质量差抗力较差的糖尿病患者极有可能出现肺部及气管感染而加重病情。近年来，我国公众吸烟率不断下降，但肺癌患病率却上升了4倍。这可能与雾霾天增加有一定的关系雾缠绕度非常低的天气会对人体健康产生影响，时而有雾时而多云的天气也会有同样的问题。雾霾天对人体心脑血管疾病的影响也很严重，会阻碍正常的血液循环，导致心血管病、高血压、冠心病、脑溢血，可能诱发心绞痛、心肌梗塞、心力衰竭等，使慢性支气管炎出现肺源性心脏病等。另外，浓雾天气压比较低，人会产生一种烦躁的感觉，血压自然会有所增高一方面雾天往往气温较低一高血压、冠心病患者从温暖的室内突然走到寒冷的室外，血管热胀冷缩，也可使血压升高，导致中风、心肌梗死的发生所以心脑血病者一定要按时服药小心应对外由太阳中的紫外线

是人体合成维生素的惟一途径，紫外线辐射的减弱直接导致小儿佝病高发。另外，紫外线是自然界杀灭大气微生物如细菌毒等的主要武器霾天气导致近地层紫外线的减弱，易使空气中的传染性病菌的活性增强，传染病增多。（）响心理康。从理上说，大雾天会给人造成沉闷、压抑的感受，会刺激或者加剧心理抑郁的状态雾光线较弱及导致的低气压人在雾天会产生精神懒散、情绪低落的现象。（）响通全。出雾霾天气时，室外能见度低，污染持续，交通阻塞，事故频发。（）响区域候。使域极端气候事件频繁，气象灾害连连。更令人担忧的是，灰霾还加快了城市遭受光化学烟雾污染的提前到来化学烟雾是一种淡蓝色的烟雾车气和工厂废气里含大量氮氧化物和碳氢化合物些气体在阳光和紫外线作用下发光化学反应，产生光化学烟雾。它的主要成分是一系列氧化剂，如臭氧、醛类、酮等，毒性很大，对人体有强烈的刺激作用，严重时会使人出现呼吸困难、视力衰退、手足抽搐等现象。3