国家自然科学基金2006年度地理学项目立项立项立项分析

国家自然科学基金2006年度地理学项目立项立项立项分析

为了正确理解自然资源研究项目进展、完成项目的结果，以及当年基金项目的申请和评估特征，本文件特别是2006年项目的受理情况、研究项目的进展情况，以及2005年底项目的完成情况。120地球地理工作的发展现状地球科学部一处2006年共受理项目1866项。其中面上项目(自由申请、青年基金、地区基金)1730项(表1);重点项目(区域可持续发展领域及其他领域)73项目(按学科代码统计);杰出青年基金(其中1项为杰青外籍)44项;海外青年学者合作研究基金7项;创新研究群体项目2项;重大国际合作项目8项;两个基地项目1项;专项基金1项。初删项目总计92项,占申请项目数4.9%。其中面上项目初删90项,占申请项目数5.2%。重点项目初删1项,重大国际合作初删1项。2006年面上项目申请数量较2005年增加373项。其中地理学(自然地理学、人文地理学)增加34.7%;土壤学方向增加37.4%;遥感与地理信息系统方向增加15.3%;环境地理与区域可持续发展方向增加23.2%。地球科学部一处面上项目较2005年增长27.5%(地学部平均为19.8%,其它科学处平均为15.2%),其中自由申请项目增加21.6%(地学部平均为16.4%,其它科学处平均为13.6%)、青年基金增加46.3%(详见表2)(地学部平均为30.9%,其它科学处平均为20.6%)、地区基金增加23.1%(地学部平均为22.1%,其它科学处平均为20%)。从地球科学部各科学处面上项目增长的统计数据发现,一处在面上项目的3个亚类项目的增长均居于首位。地学一处青年基金项目增长较快,说明青年研究队伍正在壮大。从表2可以看出,青年基金增长比较快的是人文地理和环境地理与区域可持续发展方向。这些方向是地理学的新兴研究方向,同时又是国际上热点研究方向,也是具有强烈社会需求的方向。从表3中可以看出,地球科学部一处申请单位数量增长较快,从2000年的169个申请单位增长到2006年的355个申请单位。由此可以看出,一处的项目数增长主要以单位增长带动项目增长为特征。从申请项目的依托单位来看,呈现多样性及快速增加的趋势。一方面是由于地理学研究领域的拓展,尤其是在资源环境领域、区域发展与人地关系研究方面愈来愈与国家经济社会和生态环境可持续发展的需求紧密结合;另一方面,一些高等院校将资源与环境作为培养人才的内容,开设一些有关的课程,同时也形成一支从事这方面研究的队伍。由于这些新单位的设立,扩大了从事地球表层资源环境的基础研究队伍,造成近年来青来年基金申请量的不断增加。从青年基金申请人的情况来看,多是近年来毕业的博士和一些在站的博士后工作人员。从他们的教育经历和发表的成果可以看出,一般都具有良好的科研素质和基础。很多青年人已有一些高水平成果在国际刊物上发表。1.1提取函评专家意见,为评审组提供背景随着近年国内地理学研究水平的提高,申请书的撰写也不断规范和完善。2006年地球科学部一处尝试“3+X”函评方式,函评结果总体上专家有共同认识,但对部分项目存在不共识的评议结果。由于是3份评议意见,给遴选送审项目带来一定难度。为此,科学处通过扩大送审比例来保证资助项目的质量。在撰写科学处意见时从两方面入手,一是以函评专家意见为基础,从以下几个方面提炼函评专家的意见:(1)考虑函评专家对申请项目创新性、科学意义及社会意义的评价;(2)考虑项目设计的完整性和水平。二是提供申请人研究背景、以往执行项目的情况和新领域方面的介绍,为评审组专家提供背景材料。基于以上考虑,结合不同方向的申请压力,遴选出2006年送审项目(表4)。1.2学校和国际合作项目资助2006年地球科学一处共资助面上项目323项,经费10377万元。其中自由申请项目198项,经费7067万元;青年基金项目109项,经费2942万元;地区基金项目16项,经费368万元。在以上资助的面上项目中,资助非共识创新项目8项,经费306万元;小额预研探索项目6项,经费60万元;健康领域项目1项,经费45万元。资助重点项目11项,经费1615万元(其中区域可持续发展领域5项745万元)。资助杰出青年基金项目4项,经费800万元。资助海外、香港及澳门青年学者合作研究基金1项40万元。受理2项,资助创新研究群体项目1项,经费500万元。截至11月20日共受理各类国际合作项目52项,资助28项,经费352.92万元(重大国际合作2项182万元;两个基地4项100万元,其中3项为2005年遗留)。220研究项目和成果为了更准确地了解各类项目的执行情况,我们对“2005年度进展报告”中所反映的成果数据进行了统计,并按4类项目(即杰出青年基金、自由申请基金、青年基金和地区基金)进行了总体分析(见表5～7)。2003年资助了自由申请项目118项,青年基金项目52项,地区基金项目10项,杰出青年基金3项。其中部分小额项目已经结题,在研项目在2005年度均发表了大量成果(表5)。从年均发表论文情况来看,2003年资助的杰出青年基金平均发表SCI检索杂志论文4.3篇,自由申请项目0.2篇,青年基金项目0.4篇;发表中文文章,杰出青年基金项目为7.7篇,自由申请项目为2.5篇,青年基金项目为1.8篇,地区基金项目为0.3篇。截至到2005年底,2004年资助的项目仅执行一年。已经发表的成果统计在表6和表7中。320创新项目发表论文情况2005年底应结题的项目总计188项,其中按计划结题186项,逾期结题2项(1项青年基金,1项地区基金)。结题的186项中,包括自由申请项目107项,青年基金项目52项,地区基金项目9项,海外青年合作基金2项,杰出青年基金5项,小额预研探索项目5项,科普基金4项,重点项目1项。此外,以往延期、逾期结题项目7项。统计结果发现(表8),80%的杰出青年基金项目(包括人文地理方向)49.5%的自由申请项目以及50%的青年基金项目有SCI论文发表,不同类型项目的平均发表论文数量也有差异。重点项目一项发表SCI论文17篇,杰出青年基金项目平均发表SCI论文8.4篇,海外青年合作基金平均为2篇,而自由申请项目和青年基金项目平均在1篇以上。42005年底完成项目的主要亮点2005年底结题的项目分布在自然地理、人文地理、土壤、遥感与GIS以及环境地理等多个领域。在以下一些具体方向上取得了进展。4.1自然地理学4.1.1泥石流灾后评价技术在2005年结题项目中,对灾害领域的研究重点体现在泥石流和农业旱灾方面,建立了泥石流灾害损失评价模型和救灾优先性评价模型,构建了泥石流灾后评价技术;建立了农业旱灾灾情脆弱性诊断指标体系及数据库,构建了不同时空条件下农业旱灾灾情综合评价模型。4.1.2土地利用与景观格局针对城市、城乡结合部、农用地等不同土地利用类型下主要驱动力作用及其效应研究,项目取得了一些进展。以3S技术为支持,建立了典型地区耕地退化定量评价模型和评价方法,提出了不同尺度的土地退化遥感监测与评价指标的解释和表达方法;定量刻画了大庆市土地利用与景观格局变化特征,依据研究区土地利用演变规律设计了多元回归模型,对资源型城市土地利用变化机制进行了解释;研究了潮河白河上游流域过去30年间土地利用/土地覆被的变化,利用降雨—径流模型分析了土地覆被变化对流域水文和水资源的影响以及未来生态建设可能造成的水资源效应;以九寨沟自然保护区为重点案例地,同时对比世界68国样本以及国内内蒙古锡林郭勒自然保护区、江苏盐城自然保护区以及河南西峡县,研究了城镇化对自然资源的影响,结果表明城镇化对资源的正、负影响往往体现在不同的发展阶段,城市化进程中的资源利用改变方式、社区居民在其过程中的参与和受益程度,以及土地权属的明确性是影响所在地资源保护的关键因素。4.1.3暴—地貌过程研究通过对黄土高原地区227个县资料的研究,系统开展了风沙—黄土转换带中的多营力作用、多营力侵蚀—输沙体系、沙尘暴对流水侵蚀—输沙过程的影响、风沙—黄土转换带地貌过程对人类活动变化的响应等研究;通过对黄土丘陵区和川中丘陵区侵蚀农耕地和非侵蚀农耕地的研究,建立了210Pb农耕地和非农耕地土壤侵蚀速率的稳定态质量平衡计算模型,建立了无侵蚀非农耕地土壤137Cs深度分布入渗过程模型,建立了用210Pb替代137Cs调查土壤侵蚀速率的技术。4.1.4气候变化对青海湖冰芯和增湿剂的影响通过对青藏高原南部(聂拉木、定日、拉萨、那曲)、西部(狮泉河、改则)、东部(玉树)以及北部(沱沱河、德令哈、塔什库尔干、阿勒泰)降水中氢氧稳定同位素的时空变化特征的研究,建立了不同降水中稳定同位素的变化与气象因子之间的定量关系,研究了其对青藏高原不同地区冰芯记录的影响,以及青藏高原地区降水与西风带水汽输送的相互作用过程。在青藏高原西部和东北部采用冰芯、树轮、历史文献和湖泊沉积等多种气候代用资料重建了近2000年青藏高原及邻近地区气候变化序列,采用含有陆面过程的全球模式进行了小冰期模拟,气候模拟揭示太阳辐射减少与火山灰光学厚度增加是青藏高原乃至东亚地区小冰期气候冷湿的主要驱动因子;沿青藏线(主要在安多—那曲一带)对青藏高原土壤的水热分布特征和冻融过程及其在季节转换中的作用进行了研究,指出藏北高原4cm深处土壤冻结持续时间长达5～7个月,冻结过程有利于土壤维持其水分。4.1.5两种类型林分类型对西双版纳勐宋原始山地雨林植被进行全面的植物区系采集记录和典型地段群落学样方调查,进行了群落生态学、植物区系学和生物地理学研究。认为滇南勐宋的热带山地雨林是一种东南亚热带山地雨林的热带北缘类型,它在植物区系组成和群落学特征上是介于热带雨林和南亚热带常绿阔叶林之间的一种热带山地常绿阔叶林。鉴于勐宋热带山地雨林与东南亚地区的低山雨林在群落结构、生态外貌特征及植物区系组成上的类似性,建议把该热带山地雨林定性为一种低山雨林类型,但由于“Massenerhebung”或“masselevationeffect”效应,它发生在更高海拔上。将该山地雨林区分为沟谷和山坡2个类型,分别定义为八蕊单室茱萸(Mastixiaeuonymoidos)—大萼楠(Phoebemegacalyx)林和云南拟单性木兰(Parachmeriayunnanensis)—云南裸花(Gymnanthesremota)林。通过对滇南热带山地雨林一些物种的地理分布的研究,认为滇南的热带山地雨林与印尼苏门答腊及广义的东南亚热带山地雨林具有较强的植物区系亲缘,并进一步推测印尼苏门答腊在地质历史上可能与东南亚大陆有过直接连接。4.2地理学4.2.1计算机的分类在城市空间结构研究方面,探讨了一套适合计算机自动划分势力圈的方法,开发了城市势力圈划分的计算机辅助系统HAP和HAPnet,利用该系统对我国沪宁杭地区的14个不同类型城市的势力圈的空间构成特征开展了研究;对中国西部河谷型城市环境问题的效应评估体系、环境问题的现状与发展规律、环境问题的影响机制以及解决城市环境问题的政策体系进行了研究。4.2.2中国经济增长所体现的非均衡发展格局在全球从空间经济学和制度经济学的理论背景重新审视了中国近期的经济增长表现。基于空间数据分析方法及空间计量经济学模型,重新解释了中国经济增长所表现出的地域差异,发现中国地区发展差异的格局可以从空间非均衡的市场化进程这一视角得到更好的解释。通过对河南和湖北产业集聚区的案例分析,揭示了中国特殊环境下中小企业空间网络特殊型式、中部产业集群中企业网络的形成过程及演化机理、中小企业网络对集群区域竞争力的影响,提出了中小企业集群形成的7要素模型。4.2.3结构框架模型构建研究了中国热点城市日韩、北美、东南亚欧洲客源市场旅游的行为规律及其制约因素,构建了主要群体入境游客的旅游行为模式,提出了亲景度、旅游意愿评价、旅游感知评价3个数量模型和4种不同群体游客文化交互模式,勾画出了入境游客旅游行为结构框架体系。在入境游客心理测试量表、游客行为意像图设计方面有一定进展。4.2.4对我国区域发展的集成研究,提出了以科学在区域发展的地学基础的综合研究方面,系统总结和评价了我国50多年来、特别是近20多年国土开发与区域发展战略及其实施效果,阐明了地学要素与区域发展之间的耦合关系,揭示了地学因素在各时期影响我国区域发展的机制(方向和程度),全面总结了我国区域发展的理论和研究方法,发展了区域综合集成研究的方法,尝试了多种进行区域综合研究的集成方法,如综合功能区划方法、陆地表层综合地域系统研究方法、刻画自然本底对区域发展格局影响的系统方法、区域间溢出的分析方法等。探讨了服务业地理学的基本理论问题,以广州市、珠江三角洲和广东省为例,研究了服务业区位理论与实证、中心城市服务业对区域发展的影响,服务业与社会分化、服务业发展的区域差异和区域服务业合作发展模式、城市空间规划、转型时期的城市管理等。4.3土壤科学4.3.1土壤重金属及腐殖酸盐对北京通州区永乐店和山东禹城地区阿特拉津(Atrazine)农药在稳定流场饱和砂质土壤中的运移进行了模拟研究,构造了稳定流场饱和砂质土壤中吸附性农药淋溶动态的预报模式及相关参数灵敏度的分析;对低分子量有机酸影响可变电荷土壤中铝的化学行为的研究显示,可变电荷土壤对低分子量有机酸有很高的吸附容量,土壤氧化铁是吸附有机酸的主要载体,有机酸可以加快土壤铝的释放速度;对土壤中胶体的研究建立了描述胶体及胶体促使下的污染物运移的数学模型,预测了胶体和重金属铜的动态变化,并识别出对运移行为影响最大的参数是入流速度、胶体及污染物的浓度;通过海洲香薷对铜的富集吸收机理的研究,同时发现了一种锰超积累植物商陆(PhytolaccaacinosaRoxb);对土壤重金属的研究显示,腐殖酸的高分子量组分——胡敏酸对重金属具有巨大的吸附能力,吸附后形成的络合物稳定性高,能更好地缓解土壤重金属带来的生物毒性,显著降低土壤中有效态重金属含量,提出将我国农村丰富的有机厩肥进行无害化处理后,腐殖化,并去除其中的溶解性小分子腐殖酸组分,能有效地用于修复城郊蔬菜土壤重金属污染;开展了土壤重金属污染的化学和生物学评价。4.3.2重金属污染增加n含量,促进n含量提出“蚯蚓诱导——植物修复技术”的理论假说,并筛选出了合适的蚯蚓品种,揭示了其对重金属污染修复的机理,蚯蚓通过增加重金属污染土壤中速效N含量和促进植物对N的吸收,从而提高植物产量;开展了转基因植物对土壤重金属积累、耐性机理进行研究,结果显示:转基因植物无论在苗期还是在生殖生长期,对重金属胁迫的耐性都显著提高,表明转基因植物对重金属污染土壤有植物修复效果。4.3.3基于覆盖度理论的土地侵蚀产沙研究对南方红壤丘陵区、黄土高原区、四川紫色土地区、北方石质山区和东北黑土区土壤可蚀性研究,确定了土壤可蚀性及计算了一组可用于土壤侵蚀预报的土壤可蚀性值,并给出了土壤普查资料估算土壤可蚀性的途径和方法;确定石质山区土壤中砾石,随着砾石覆盖度的增加,土壤侵蚀量和溅蚀量呈指数关系递减,坡度对土壤侵蚀量与砾石覆盖度之间的关系不存在显著影响;确定了四川紫色土主要母岩类型的紫色土土壤容许侵蚀量及其定量模型;以小区资料确定了植被覆盖与管理(C)值,按植被类型不同建立了根据覆盖度估算C因子的算式;获得了贵州喀斯特地区的土壤水分运动规律及时空分布特征、植被生产力的时空分布规律等;对不同尺度条件下主要侵蚀产沙因子在流域侵蚀产沙过程中的作用研究,构建了考虑流域尺度的岔巴沟流域次暴雨产沙模型和次暴雨泥沙输移比表达式,建立了基于大流量输沙的流域水沙关系模型和基于地貌分形理论的大理河流域输沙模型;对西北神府东胜煤矿的研究,建立了小流域土壤侵蚀生态预测模型,提出了以工程措施为主导的生物、农业措施配套的多层次控制模式。4.3.4大气碳氮素及养分积累对土壤排放系统的影响用13C方法、腐殖质组成修改法和微生物学方法,研究温度、水活度、氧分压和二氧化碳分压对胡敏酸、富里酸形成的影响,阐述了腐殖物质的形成、空间分布和土壤固碳机制;磁处理土壤促进作物生长和氮磷钾的吸收,提高磷肥利用率,磁处理增加土壤的呼吸强度,对微生物量碳氮磷有显著影响,提高了磷酸酶和过氧化物酶的活性,抑制脲酶活性;研究发现大气CO2浓度升高促进水稻生长、降低水稻N含量、增加叶磷含量、增加水稻对N、P的吸收、增加水稻单株甲酸、乙酸、丙酮酸和富马酸的分泌、降低单位干根重甲酸和富马酸的分泌;建立了一种可以准确测定土壤钾素变化的四苯硼钠提取方法,建立了土壤有效钾库总容量的指标——土壤非交换态钾总量的测定方法;对西北旱地残留氮素的生物有效性及调控效应进行了研究,发现旱地土壤残留硝态氮的数量因栽培模式和施氮量而异;研究了农田土壤存在平衡有机碳含量及其机理,对我国20年来农田土壤有机碳储量变化进行评估,提出并验证了减少冬灌田甲烷排放量的措施。4.3.5土壤特性与重金属的关系研究重金属污染农田红壤中微生物及其生物化学特征的动态规律发现,重金属Cd、Cu、Pb超过一定浓度,土壤微生物量C、N,基础呼吸作用,酶的活性均受到一定的抑制,微生物量C/N比,代谢熵重金属浓度呈显著正相关,而土壤酶活性与其呈显著负相关,土壤微生物功能多样性随着重金属浓度的增加而下降,代谢利用的碳源种类减少;开展了酶和DNA在恒电荷和可变电荷土壤胶体及蒙脱石、高岭石和针铁矿等粘粒矿物表面的吸附固定机理、酶活性、固定态DNA的降解性研究;通过缺铁条件下红三叶草的研究发现根系分泌的酚类物质能极显著地减少土壤中细菌的种类和数量,首次提出根系分泌的酚类物质与微生物互作效应机理性模型。4.3.6对环境因子的数据库及研究进展以湖北省3个样区共150个土壤样点的研究,建立了土壤信息元数据模型,初步建立了以中国土壤分类为核心的土壤分类专家系统雏形,建立中国土壤系统分类、中国土壤发生分类、ST、WRB等国际流行的土壤分类体系的计算机参比系统,实现了土壤的空间分类;对位于英国北爱尔兰海斯(Hayes)的一块牧草地和浙江龙游县建立了环境因子的空间数据库,建立了土壤类型计算机自动解译知识库,进行土类和土属的自动制图研究,应用神经网络及其集成技术,研究土壤性质的空间分布和空间插值技术;对河北省曲周县、内蒙古阿拉善左旗、北京冲积平原研究,完成了应用激光粒度仪分析土壤机械组成的实验研究,建立了空间土壤参数的研究和其它数据库,模拟分析了黄淮海平原冬小麦下玉米生长期土壤氮利用效率。4.4遥感和计算机科学4.4.1生态效益基础数据库的建立及应用(1)极化雷达遥感图像的分类研究,提出了新的目标特征参数,并给出了极化熵计算的简单算法。用新方法计算极化熵,时间仅仅是原方法的5%;提出了广义相对最优极化模型及求解方法,并给出了该方法在极化SAR图像的道路检测中的应用。在此基础上,提出了极化雷达遥感目标分类的新算法,具有很好的分类效果。对于监督分类、非监督分类、双波段数据融合等各种情况,分别提出了基于最小鉴别信息的目标分类新算法,具有很好的分类效果。通过分析计算,确定出一种新的典型散射矩阵及对应的雷达目标,具有重要的理论意义。给出一种新的Kennaugh矩阵的分解方法,该方法保持了Huynen分解方法的优点(物理意义明确、计算简单),还克服了Huynen分解方法不稳定的缺点,在多视极化SAR图像中提取目标的散射主成分上具有重要的意义。(2)北京城市绿地生态效益的遥感定量研究课题通过在北京市内进行的各种定点与非定点的、长期与短期的、星—地同步与非同步的野外实验,收集北京地区各种不同尺度的遥感数据、地面观测数据、社会经济统计数据,以及各种传统实验观测的数据,建立了北京地区生态效益的基础数据库并研究城市绿地对水、热和CO2通量的调节功能。利用建立的数据库,从遥感机理的角度出发,建立基于遥感方法的城市绿地生态效益模型,定量的研究城市绿地对降温增湿、释氧固碳方面的调节能力。在项目的执行过程中,分析了北京城市绿地对水、热和CO2通量的调节作用;应用单窗算法和TES算法,分别对TM和ASTER的热红外图像进行了地表真实温度反演和验证,着重对北京城市的热场结构和热岛效应进行了分析,得到了北京地区不同时相的地表温度空间分布图。遥感和通量方法在城市绿地生态效益研究中的应用,克服了传统生态效益研究中的弱点,真正从物质与能量交换的深度研究了绿地生态系统。(3)基于高光谱遥感的光谱指数时间谱特性研究课题研究了基于图像自身的大气纠正、光谱指数对作物长势因子敏感性、光谱指数时间谱的去噪标准化问题,在此基础上,选择华北平原16天合成MODIS增强型植被指数(EVI)时间序列进行去云重构、物候特征提取,构建基于最少量特征参量的简洁分类决策树,生成了面向农业应用的土地覆盖分类图,较之NASAUSGS的MODIS土地覆盖产品在精度上有了很大改善;在对EVI时间谱特征参量化与优化基础上,建立了冬小麦和夏玉米提取模型,制作了华北平原典型种植模式分布图,与作物熟制气候分布图具有较好的一致性。(4)基于粗集理论的遥感影像自动分类模型研究课题以遥感影像自动分类为主线,研究了粗集理论在影像数据分类处理过程中的理论框架和技术流程。分析了遥感影像分类特征的离散化方法及其对分类规则提取的影响,提出适用于遥感影像分类的基于改进粗糙熵的离散特征聚类方法和基于动态层次聚类的连续属性离散方法。研究应用粗集工具进行遥感影像分类特征选择、规则获取的方法;提出基于规则的粗集分类器设计方法、规则匹配原则和竞争策略,给出基于粗集理论的遥感影像自动分类模型,分类试验证明其有效性。研究粗集与人工神经网络结合的遥感影像自动分类模型。以粗集作前置处理系统的多层感知器遥感影像分类模型较好地解决其隐层结构和初始连接权值问题,且具有透明、可解释性好和易融入地学知识的特点;以粗糙逻辑遗传进化机制进行网络结构的监督学习,获取网络最优隐层结构的RBF网络具有结构简单和可动态优化的优点。分类试验证明2种网络均能有效提高分类精度。提出了基于粗集理论的影像分类过程的不确定性度量和评估体系,设计出分类结果基于像元尺度的粗糙不确定性评价指标——粗不确定性,并以表面模型三维可视化表达粗不确定性的空间分布与结构。4.4.2关系表达与计算(1)不同空间尺度数字高程模型地形信息容量与转换图谱课题研究分析了数字高程模型地形信息容量的内涵与主要影响因子,提出了以地面复杂度参数为依据计算DEM地形信息容量的量化模型,并揭示了DEM地形信息容量随DEM比例尺及分辨率变化及空间分异变化的规律;研究成果为揭示DEM的基本信息特征及国家有关DEM应用适宜性评价标准的制定奠定了重要的理论基础。本研究首次提出了黄土高原地面坡谱的概念与地形的坡谱分析方法。以黄土高原为例,有效揭示坡谱在空间上的有序变异规律;揭示坡谱与黄土地貌类型、黄土地貌发育进程、黄土高原土壤侵蚀强度的关系。以此为切入点,揭示黄土高原地形地貌空间分异的基本格局、形成机理、尺度效应与发展态势,深化对黄土高原地貌的认识,使地面坡谱分析法成为黄土高原地形地貌研究的新方法。研究还在基于DEM的地形因子提取、小气候模拟、流域特征分析、时空多尺度土壤侵蚀与地貌发育、多地形因子的关联性分析、地形分析的尺度效应等方面取得了诸多研究成果。在此基础上,提出了数字高程模型地学分析的基本模式与方法,完善了GIS地学分析的科学理论,本研究成果获陕西省科学技术二等奖。(2)面向特征实体的城市交通网络空间信息表达与操作研究以城市交通网络整体特征作为GIS概念建模的基本要素,针对传统GIS矢量建模中为了数据加工和拓扑维护的需要而采取的平面强化技术所衍生的平面图弧段—节点拓扑数据模型在城市交通网络特征实体描述、关系表达及网络分析中的缺陷,研究和发展了一套基于特征、面向对象的城市交通网络数据模型,以解决具有强烈立体特征的城市交通网络空间数据表达及其多种交通模式的几何与关系表达难题,创建了城市交通网络非平面拓扑,将网络拓扑的承载体由传统平面图中的道路分段转变为更具交通特色的车行道,并利用交通语义和空间关系规则实现了完整车行道几何数据和拓扑关系的自动化过程,在此基础上,研究了城市多模式交通网络的几何、语义和拓扑关系表达方法,并引入数据库管理系统中的触发器思想,设计了多模式城市交通网络模式间拓扑的自动化流程。同时,针对完整交通实体几何特性和潜在的多用户访问需求,基于自主版权的空间DBMS,设计了适合完整交通特征实体的静态与动态空间索引技术,及其高效的多模式、多标准路径算法。研究结果可用于城市交通空间数据库建立和自动化维护,在城市交通信息的公众服务、自主导航应用等领域具有应用价值。4.4.3设计、研究及应用效果(1)三维无缝立体正射影像数据库是当今数字摄影测量的一个新的研究方向,它利用原始获取的航空影像、相片加密参数和DEM,可以形成区域范围内能够真实再现摄影时地形和地物特征的可量测的、方便构建和使用的无缝立体几何模型,该无缝立体几何模型可以直接与计算机辅助设计软件(CAD、MicroStation等)和GIS软件进行集成,进而可以提供一个三维立体显示、量测、设计、分析和数据采集、更新的环境,为电力、铁路和交通等方面的设计和感兴趣地物的采集以及地形和地物的可视化提供了一个新的手段。三维无缝立体正射影像数据库的研究围绕以生成高精度可量测无缝立体几何模型为核心的三维无缝立体正摄影像数据库进行研究,重点解决了建立三维无缝立体正射影像数据库的立体模型数据组织、立体模型的构建、高精度立体量测、立体无缝影像数据库的建库与可视化以及影像匀光处理等关键的理论和算法,其研究的成果已经申请了发明专利,同时与实际的应用需求相结合研制了可以实际运行的软件系统,基于MicrostationV8环境,将无缝立体正射影像数据库与铁路设计相结合进行了深入的应用研究。(2)无控制点表面差异探测及其在泥石流灾害地区的应用研究提出了粗差判断方程法,得到了正确判断观测量发现和定位粗差的准则,以及计算观测量粗差发现和定位的相关数、最大可发现和可定位粗差的观测量个数的算式。论证了判断矩阵中没有粗差定位能力的观测量与模型误差可区分性理论的判断指标一致;探明了LZD算法的观测量具有粗差发现和定位能力。为粗差和可靠性理论研究探索了新的途径。试验证实LZD的拉入范围、收敛速度和计算效率等总体性能比ICP的优越;研究的地形平滑和最小法向距离技术,提高了DEM匹配算法的拉入范围和自动化程度;研制的基于差分模型、信任度、山脊特征和广义点等算法,使DEM匹配可探测表面变形的面积占总面积的比例突破50%;开发的GEJE-LZD算法,在匹配DEM有较小重叠度时探测表面差异的效果良好。4.5环境地理4.5.1潮滩水质净化以长江口滨岸潮滩为典型研究区,构建了潮滩泥沙输移率模型和考虑植物影响的盐沼泥沙输移率模型,计算了崇明东滩的侵蚀、堆积速率和滩面的淤涨速率;研究了长江口滨岸潮滩沉积物—水界面氮的多时间尺度动态交换通量、反硝化速率和N2O的产生速率;揭示了长江口滨岸潮滩多介质环境中重金属和POPs的浓度水平、时空分异特征及其来源;估算了长江口潮滩有机质的陆源输入量、CH4和CO2的排放和吸收通量,以及氮和重金属的源汇通量,定量描述了河口潮滩在水体污染净化中的作用。黄河小浪底至山东东明段干、支流水中有机污染物的研究发现水体颗粒物的存在显著影响石油类污染物的生物降解,多环芳烃的生物降解速率和氮的硝化速率以及二者的反应动力学常数均随水体颗粒物含量的增加而增加,不同粒径的颗粒物对促进多环芳烃的生物降解的效率不同。对东湖、梁子湖的研究发现淡水湖泊中挥发性氯代烃主要来自人为污染,并对天然产生机制和影响因素进行了分析。对土壤中重金属、有机氯、硝化作用的机理和降解进行了分析。4.5.2潮滩排污水环境压力指数法以巢湖、洱海、香港吐鲁港等湖泊及其流域以及意大利西西里湖为对象,开展湖泊生态系统健康影响因素及其动力研究,提出了湖泊生态系统健康评价的2种新方法,即生态系统健康指数法和PCB三角形面积法,提出了定量研究区域生态系统健康胁迫因素的定量方法,即生态环境压力指数法;长江口沉积物—水系统