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期刊信息/Journal information
北京师范大学学报（自然科学版）
北京师范大学
北京师范大学学报（自然科学版）

北京师范大学

郑进保

双月刊

0476-0301

jbnuns@bnu.edu.cn

010-62207851

100875

北京新外大街19号

北京师范大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Beijing Normal University(Natural Science)CSSCICSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊为具有较高学术水平的自然科学综合性学术刊物，主要刊登数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学和技术科学、环境科学、交叉科学等基础研究和应用研究方面的学术论文，其中属省部级以上各种科学基金资助的论文占90%左右。正努力实现“国内第一源、国际上有一定影响的高水平学术刊物”的办刊目标。
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    北半球准定常行星波经向结构及特征尺度分析

    孙诚张静宫湛秋李建平...
    1-10页
    查看更多>>摘要：准定常行星波对于热带外地区的天气和气候有着举足轻重的影响.以往对于准定常行星波的研究主要针对某一纬度或多纬度平均的纬向波动进行分析,因此准定常行星波的经向结构及特征尺度尚不清楚.利用经典的Rossby波的频散关系,对传统定常波的水平全波数的计算方法进行了改进,将纬向和经向波数进行分离,得到了描述准定常行星波运动学特征的纬向和经向特征波数,从理论上给出了准定常行星波空间尺度的动力约束条件,进而对北半球行星波动的经向结构及特征空间尺度进行了分析.结果表明:在北半球热带外地区,冬季准定常行星波的经向尺度以1波为主,表明准定常行星波的经向结构多为偶极子型;而纬向波数随纬度的增高而减小,表明大尺度的准定常波可以在高纬度传播,而较小尺度的准定常波只能在较低纬度传播.进一步利用大气环流观测资料分析冬季不同纬度间准定常行星波(纬向1～3波)的位相关系,发现不同纬度间的准定常行星波以反位相关系为主,且行星波的经向活动区域随着纬向波数的减小而向极地延伸.观测得到的冬季准定常行星波的纬向和经向结构特征,与理论推导的纬向和经向特征波数的时空分布特征基本对应.

    准定常行星波经向波动纬向波动定常波数

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    中尺度天气模式在龙芯通用CPU平台的移植和应用

    吴其重程华琼
    11-18页
    查看更多>>摘要：龙芯是中国科学院计算技术研究所自主研发的通用中央处理器(central processing unit,CPU),采用MIPS精简指令集构架.数值天气预报领域是目前高性能计算应用的重要领域之一,本研究选取广泛使用的中尺度气象模式MM5开展龙芯平台天气预报系统研发,在龙芯3A平台成功移植完成MM5模式所依赖的MPICH等各类软件库,构建MM5模式运行的龙芯版软件环境.在此基础上,实现MM5模式下垫面处理模块TERRAIN、水平空间插值模块REGRID、垂直插值模块INTERPF以及MM5模式主模块在龙芯平台的编译移植,并实现MM5模式主模块在龙芯3A平台的并行运行.基于以北京为核心区域的嵌套模拟测试表明,运用单个龙芯3A节点模拟48 h情景需要耗费大约50h,未来随着龙芯计算节点增加计算耗时将随之降低,将有望在龙芯计算平台实现中尺度气象模式的预报模拟.本研究同时完成格点分析显示系统(grid analysis and display system,GrADS)和三维可视化软件Vis5D在龙芯平台的编译移植,并以此构建中尺度气象模式预报系统展示子系统,实现龙芯平台中尺度气象模式模拟所需要的全生态移植与应用.

    中尺度天气模式龙芯移植应用

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    基于无人机遥感技术的南极冰川表面冰坑监测

    张宝钢赵剑马驰李腾...
    19-24页
    查看更多>>摘要：冰坑(ice doline)是指冰川表面因塌陷所形成的特殊地貌,由于冰坑的规模通常较小,相关的高分辨率遥感数据十分匮乏,加之其形成具有突发性和偶然性,目前的研究尚不充分.已有的研究主要通过对冰坑形成后的表面特征分析得出,对形成前冰面的应力应变状态尚缺乏有效观测数据支撑.在我国第33次南极考察期间,中山站至内陆出发基地的达尔克冰川表面发生了塌陷,形成了冰坑地貌.在达尔克冰川开展长时间序列的无人机遥感监测,获取了塌陷事件发生前后多期高分辨率无人机遥感数据.利用该数据处理得到的塌陷区高分辨率数字高程模型(DEM)和数字正射模型(DOM),分析了塌陷发生前后冰面地形变化和融池分布,发现此处冰坑地貌的形成与冰下径流、冰上的融水过程有重要关系.

    南极达尔克冰川极地无人机冰坑冰下湖

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    南极企鹅数量识别及变化趋势分析——基于无人机航拍的高分辨率影像

    冀明张宝钢张媛媛李香兰...
    25-35页
    查看更多>>摘要：南极企鹅是南大洋环境变化的“生物指示剂”,研究南极典型地区企鹅栖息地分布与种群数量,将为探讨气候变化对企鹅影响及气候变化条件下企鹅物种保护提供基础数据及理论指导.高分辨率无人机航拍技术为企鹅遥感识别提供了重要技术支撑,本文以南极半岛的阿德雷岛、拜尔斯半岛以及中山站附近的企鹅岛为研究对象,基于固定翼无人机航拍影像,采用面向对象法提取了企鹅数量与分布状况,并结合历史资料分析了南极典型区域企鹅数量变化趋势.结果表明,阿德雷岛、拜尔斯半岛和企鹅岛的企鹅总数分别为5 063、3 260和982对,识别精度分别为87％、98％和91％.结合历史资料发现,阿德雷岛企鹅数量总体呈现增长趋势,基于2016年无人机遥感识别的企鹅数量与10年前企鹅总数基本持平,企鹅聚集区主要分布在海拔较低的东部沿海地区;阿德雷岛主要企鹅类型是金图企鹅(Pygoscelis papua),数量呈逐渐升高的趋势,而对海冰较为依赖的阿德利企鹅(P ygoscelis adeliae)呈现下降的趋势.拜尔斯半岛帽带企鹅(Pygoscelis antarctica)逐渐减少,金图企鹅数量则在增加.发展南极典型区域长时间序列无人机航拍企鹅栖息地技术与企鹅数量识别方法对完善企鹅制图意义重大.

    南极半岛企鹅阿德雷岛拜尔斯半岛无人机栖息地

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    基于Landsat8的世界各国南极内陆考察特征分析

    杨舒鸿戚梦真刘岩程晓...
    36-46页
    查看更多>>摘要：利用南极地区夏季Landsat 8卫星短波红外影像获取近年世界各国南极内陆考察车辙印、机场跑道、中转站等考察足迹信息.一方面,深入分析我国南极考察内陆考察路线特征,并通过相邻3个年度南极考察内陆考察轨迹对比了解考察轨迹的变化特点;另一方面,对比分析世界各国内陆考察起止点、中转站和路线轨迹差异,并结合南极冰上、冰下地形数据,冰雪积累率和冰流速等辅助数据,探索各国南极考察路线特征,通过对各国南极内陆考察活动和路线断面特征的对比分析,了解世界各国的极地考察水平.

    遥感南极内陆考察Landsat8车辙印

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    基于Landsat8的南极内陆考察车辙印自动提取

    马驰杨宸程晓张宝钢...
    47-56页
    查看更多>>摘要：分析了内陆考察车辙印的Landsat 8卫星影像特征,利用目视解译以及统计量分析车辙印与背景雪面的差异,得出近红外和短波红外波段是车辙印自动提取的优选波段,高斯增强方法为提升车辙印与背景之间的对比度的优选方案;同时运用动感模糊、canny边缘提取算子、膨胀腐蚀算子和噪声线段去除技术,实现车辙印在不同环境下的高精度自动提取.通过对中国第33次南极考察期间的内陆考察车辙印进行自动提取试验验证,此算法直接实现54％路线上车辙印的自动提取,32％的路线略需人工干预,仅1 4％的路线难以实现自动识别.另外,本文结合雪积累率、雪粒径大小、冰流速以及地形数据分别分析了气候、冰雪物理特性、冰川动力特征和地形特征对车辙印识别的影响.

    南极Landsat8车辙印动感模糊canny边缘提取算子

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    欧空局哨兵卫星Sentinel-2A/B数据特征及应用前景分析

    田颖陈卓奇惠凤鸣程晓...
    57-65页
    查看更多>>摘要：Sentinel-2A/B卫星是欧空局哥白尼计划中发射的第2组卫星,其搭载的MSI载荷延续并扩展了Landsat系列卫星和SPOT系列卫星的对地观测任务.介绍了Sentinel-2A/B卫星,并对Sentinel-2A/B、Landsat-8、SPOT-6、环境-1B、资源三号及高分二号卫星进行性能对比分析.描述了不同级别数据产品的特点及配套软件SNAP,分析了Sentinel-2A/B卫星在陆地监测、灾害支援、气候环境监测以及海洋与极地监测等方面的实际应用前景.

    哨兵二号卫星性能对比数据产品SNAP软件

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    基于Sentinel-1A/B SAR数据的西北航道海冰分类研究

    朱立先惠凤鸣张智伦程晓...
    66-76页
    查看更多>>摘要：使用2015-11—2018-02冬季97景覆盖西北航道海域的Sentinel-1A/B HV极化数据,经过边界噪声移除、角度效应校正等步骤处理,通过灰度共生矩阵获得影像的纹理特征,利用LibSVM分类方法对一年冰(first-year ice,FYI)与多年冰(multi-year ice,MYI)的纹理特征进行训练并分类.利用加拿大冰服务中心(Canadian ice service,CIS)提供的海冰分类图进行精度评价,分类的总体精度为73.15％.

    分类海冰Sentinel-1LibSVM

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    从船载摄像机影像序列中提取海冰密集度的方法初探

    赵天成慈天宇张智伦程晓...
    77-82页
    查看更多>>摘要：南北极地区的航运受海冰影响较大.现有的冰区导航方法较为单一.本文设计了一种从船载摄像机影像序列中提取海冰密集度的方法,并以雪龙船第26次南极航行所拍摄的影像为例,对方法的可行性进行实验,之后使用中分辨率雷达卫星数据作为验证数据,对结果精度进行验证.结果表明,这种方法具有较高的精度,同时由于其在观测成本和观测简易度上的优势,可以作为现有导航方法的补充,并可用于定点监测等领域,为研究全球环境变化提供数据支持.

    船载摄像机海冰密集度提取空间序列分析

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    基于Landsat数据的1975—2015年中国海岸线时空变化分析

    王冰洁梁璐惠凤鸣程晓...
    83-100页
    查看更多>>摘要：海岸线是表征陆地和海洋边界的最重要的地理要素,具有独特的地理、形态和动力学特征,海岸带是人类经济活动最活跃和集中的区域之一.在经济发展进程的影响之下,中国海岸线发生了巨大的变化.本研究基于Landsat遥感影像数据,采用改进的归一化差异水体指数,提取了1975-2015年共5期中国海岸线长度及海岸带面积的时空变化信息.结果显示,1975、1990、2000、2010、2015年期中国海岸线的长度分别为15 945.7、17 045.8、17 234.2、17 377.7以及17 364.9 km,各期海岸带面积相较于上一期分别增加了4 336.5、1 510.4、3 447.2、3 100.4 km2.总体来说,中国海岸线呈现出人工岸线取代自然岸线的趋势.该研究结果可以为沿海区域的资源管理以及海岸规划提供参考.

    海岸线时空变化陆地卫星(Landsat)遥感

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