纵观美国战争史,美国军方在每场冲突中都使用了地理空间信息。直到最近 25 年,战场指挥官使用的地理空间信息都是纸质地图。值得注意的是,这些地图在诺曼底、塔拉瓦和硫磺岛的沿海战场上发挥了关键作用(Greiss 1984;Ballendorf 2003)。1983 年格林纳达的军事行动中,数字地理空间数据首次得到广泛使用(Cole 1998)。从那时起,我军在为许多类似的突发事件做准备的同时,进行了多次行动(Cole 1998;Krulak 1999)。美国军队已经并将继续依赖地图(模拟和数字)作为使用传统部队和目标部队的军事行动的基线规划工具(Murray and O'Leary 2002)。推动美国军队从依赖模拟产品转向数字产品的重要催化剂包括:(1)全球定位系统 (GPS);(2)无人机 (UAV);(3)高分辨率卫星图像;(4)地理信息系统 (GIS) (NIMA 2003)。在讨论这四个重要催化剂时,本评论首先总结了与军事行动相关的传统和最先进的地理空间数据收集技术,其次研究了这些数据的 GIS 集成以用于军事应用。将要讨论的应用是开发和分析用于评估沿海地区机动的濒海战争 (LW) 数据库(Fleming 等人,2008 年)。
纵观美国战争史,美国军方在每场冲突中都使用了地理空间信息。直到最近 25 年,战场指挥官使用的地理空间信息都是纸质地图。值得注意的是,这些地图在诺曼底、塔拉瓦和硫磺岛的沿海战场上发挥了关键作用(Greiss 1984;Ballendorf 2003)。1983 年格林纳达的军事行动中,数字地理空间数据首次得到广泛使用(Cole 1998)。从那时起,我军在为许多类似的突发事件做准备的同时,进行了多次行动(Cole 1998;Krulak 1999)。美国军队已经并将继续依赖地图(模拟和数字)作为使用传统部队和目标部队的军事行动的基线规划工具(Murray and O’Leary 2002)。推动美国军方从依赖模拟产品向依赖数字产品转变的重要催化剂包括:(1)全球定位系统 (GPS);(2)无人驾驶飞行器 (UAV);(3)高分辨率卫星图像;(4)地理信息系统 (GIS) (NIMA 2003)。在讨论这四个重要催化剂时,本评论首先总结了与军事行动相关的传统和最先进的地理空间数据收集技术,其次研究了这些数据在军事应用中的 GIS 集成。将要解决的应用是沿海战争的发展和分析
纵观美国战争史,美国军方在每场冲突中都使用了地理空间信息。直到最近 25 年,战场指挥官使用的地理空间信息都是纸质地图。值得注意的是,这些地图在诺曼底、塔拉瓦和硫磺岛的沿海战场上发挥了关键作用(Greiss 1984;Ballendorf 2003)。1983 年格林纳达的军事行动中,数字地理空间数据首次得到广泛使用(Cole 1998)。从那时起,我军在为许多类似的突发事件做准备的同时,进行了多次行动(Cole 1998;Krulak 1999)。美国军队已经并将继续依赖地图(模拟和数字)作为使用传统部队和目标部队的军事行动的基线规划工具(Murray and O'Leary 2002)。推动美国军队从依赖模拟产品转向数字产品的重要催化剂包括:(1)全球定位系统 (GPS);(2)无人机 (UAV);(3)高分辨率卫星图像;(4)地理信息系统 (GIS) (NIMA 2003)。在讨论这四个重要催化剂时,本评论首先总结了与军事行动相关的传统和最先进的地理空间数据收集技术,其次研究了这些数据的 GIS 集成以用于军事应用。将要讨论的应用是开发和分析用于评估沿海地区机动的濒海战争 (LW) 数据库(Fleming 等人,2008 年)。
摘要。地貌测量学是一门定量描述地形特征的科学,传统上侧重于陆地景观的研究。然而,数字测深数据的可用性急剧增加,以及使用地理信息系统 (GIS) 和空间分析软件进行地貌测量研究的日益便捷,引起了人们对使用地貌测量技术研究海洋环境的兴趣。在过去十年左右的时间里,已经应用了大量地貌测量技术(例如地形属性、特征提取、自动分类)来表征从沿海地区到深海的海底地形。然而,地貌测量技术在海洋中的应用并不像在陆地环境中那样多样化,也不像在陆地环境中那样广泛。这至少部分是由于捕捉、分类和验证水下地形特征的困难。然而,陆地和海洋地貌测量应用之间有很多共同点,重要的是,在开发海洋地貌测量时,我们要从陆地研究的经验中学习。然而,并非所有陆地解决方案都可以被海洋地貌测量研究采用,因为海洋环境的动态、四维 (4-D) 特性在整个地貌测量工作流程中都会引起自身的问题。例如,水下定位问题、变量
摘要:城市化和气候变化对雨水管理构成了关键的挑战,尤其是在迅速发展的城市中。这些城市经历了越来越不透水的表面和更激烈的降雨事件。这项研究调查了巴基斯坦拉合尔现有排水系统的有效性,这是受到快速城市化和气候变化影响的大型挑战。解决缺乏预定义的风暴模式和有限的历史降雨记录,我们采用了公认但适应能力的方法。此方法利用Log-Pearson III型(LPT-III)分布和交替的块方法(ABM)在各个返回期间创建设计射击图。本研究将雨水管理模型(SWMM)应用于2.71公里2的代表社区,以评估其排水系统的容量。此外,将地理信息系统(GISS)用于洪水风险映射的空间分析,以识别容易发生区域。结果表明,为期2年的回报期设计的当前排水系统不足。例如,一场2年的风暴产生的总洪水量为070万加仑,淹没了研究区域约60%。这项研究确定了洪水风险区,并强调了系统在处理未来,更激烈的降雨事件中的局限性。这项研究强调了迫切需要改进基础设施,以处理增加径流量的增加,例如低影响力开发实践的整合。这些基于自然的解决方案可以增强渗透,减少径流并改善水质,从而提供可持续的方法来减轻洪水风险。重要的是,这项研究表明,整合LPT-III和ABM为洪水风险评估提供了强大而适应性的方法。这种方法在数据稀缺和多样化的降雨模式可能阻碍传统风暴建模技术的发展中国家中特别有效。我们的发现表明,当前的排水系统不堪重负,一场2年的风暴超过了其容量,导致洪水泛滥,影响了该地区一半以上。LPT-III和ABM的应用,通过为数据划分区域创建更现实的设计射击图,从而改善了洪水风险评估,从而更准确地识别了容易洪水的区域。
1 Wageningen University and Research,人工智能,邮政信箱16,Wageningen,6700 AA,荷兰。皮埃尔·维亚拉(Pierre Viala),蒙彼利埃(Montpellier),34000,法国17莱布尼兹农业景观研究中心,模拟和数据科学,埃伯斯瓦尔德·斯特劳斯(EberswalderStra笔环境研究,计算水系统系,珀索斯特拉赛15号,莱比锡,04318,德国20欧盟委员会联合研究中心,粮食安全部门,E.Fermi 2749,ISPRA,VA I-21027,意大利2 Technical University of Munich, Chair of Data Science in Earth Observation, Arcisstraße 21, Munich, 80333, Germany 3 Purdue University, Department of Agronomy, 915 Mitch Daniels Blvd, West Lafayette, IN 47907, United States 4 Ankara University, Faculty Of Agriculture Engineering, Dögol Caddesi 06100 Tando˘gan, Ankara, 6110,土耳其5马里兰大学,地理科学系,7251 Preinkert Drive,Collega Park,MD 20742,美国6 NASA戈达德太空研究所,GISS气候影响小组,邮件代码611,纽约,纽约10025,纽约,10025 Vrije Universiteit Amsterdam,环境研究研究所,DE BOELELAAN 1105,阿姆斯特丹,1081 HV,荷兰9 Potsdam气候影响研究所,气候弹性研究部,PO Box 60 12 03,Potsdam,Potsdam,4412,德国10,Manitoba University of Manitoba University of Manitoba,Winn winn winn winn 5V6, Canada 11 Universitat de València, Image Processing Laboratory, C/ Catedràtic Agustín Escardino Benlloch, 9, València, 46980, Spain 12 Seidor Consulting, C/Provençals 44, Barcelona, 08019, Spain 13 International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics, West and Central Africa Region Hub, PO Box 320,巴马科,马里14国际热带农业研究所,自然资源管理,邮政信箱30677,内罗毕,00100,00100,肯尼亚15联邦科学与工业研究组织(CSIRO),农业和食品,147 Underwood Wood Wood,珀斯,澳大利亚6014,澳大利亚16号,澳大利亚16号国家研究所,国家研究所,国家研究所农业研究所,农业和环境。
I. 序言 新的太空技术和轨道商业机会催生了全球航天产业的指数级增长和快速变化。火箭发射、卫星再入和上级火箭将气体和气溶胶排放到从地球表面到低地球轨道的每一层大气层中。这些排放可能会影响气候、臭氧水平、中层云量、地面天文学以及热层/电离层成分。航天产业的增长速度令人印象深刻:发射和再入质量通量最近每三年翻一番(Lawrence 等人,2022 年)。根据行业预测,到 2040 年,太空活动将继续增加至少一个数量级(Ambrosio 和 Linares,2024 年)。大型低地球轨道 (LEO) 卫星星座正在改变航天产业,因此到 2040 年,计划中的系统每年将需要发射和处置超过 10,000 颗卫星到大气层中。到 2040 年,以液化天然气 (LNG) 燃料发动机为动力的重型运载火箭预计将成为发射活动的主导 (Dominguez 等人,2024)。航天工业向大气排放的范围和性质正在急剧增长和变化 (Shutler 等人,2022)。发射和再入气溶胶排放量估计表明,到 2040 年,许多计划中的大型低地球轨道星座将需要将发射吨位从目前的 3,500 tyr -1 增加到 30,000 tyr -1 以上 (Shutler 等人,2022)。火箭燃烧排放量将与有效载荷同步增加。蒸发空间碎片和废火箭级的再入排放量将从目前的每年 1,000 吨增加到每年 30,000 吨以上 (Shulz 和 Glassmeier 2021)。到 2040 年,全球发射和再入大气层颗粒物(黑碳和金属氧化物)排放到平流层的总通量将与自然陨石背景通量相当。这些估计不包括不确定但可能很重要的发射要求,例如 MEO(中地球轨道)和 GEO(地球静止赤道轨道)等轨道上的新太空系统或积极的月球或火星探索计划。发射和再入大气层排放量的上升是在人们对航天排放的成分和化学成分存在广泛知识缺口的情况下发生的。人们对大型液化天然气火箭的排放和影响知之甚少。最近发现,重返大气层的太空碎片中的金属已经存在于构成天然平流层硫酸盐层的 10% 颗粒中,这强调了迫切需要了解未来重返大气层数量级的增加将如何影响大气(Murphy 等人,2023 年)。显然,总体上缺乏评估未来航天排放影响所需的科学和工程模型、工具和数据。知识差距:为了应对这些日益增长的担忧,2021 年,Surendra P. 博士美国宇航局艾姆斯研究中心的 Sharma 组织并领导了一个多机构工作组(航空航天公司的 Martin Ross 博士、NOAA/CSL(美国国家海洋和大气管理局/化学科学实验室)的 Karen Rosenlof 博士、科罗拉多大学 NOAA CSL 化学与气候过程组的 Chris Maloney 教授、哥伦比亚大学的 Kostas Tsigaridis 以及 GISS/NASA(戈达德空间研究中心/美国国家航空航天局)的 Gavin Schmidt 博士),在美国宇航局内部资金(地球科学部)的支持下,分析了预测发射和再入排放全球影响的模型的有效性和可信度,以及可用于验证这些模型的数据。该小组确定了对该现象的基本科学理解方面的关键差距,包括建模技术和
I.序言中的新空间技术和轨道上的商业机会导致了一个成倍增长且快速变化的全球空间行业。火箭发射并重新进入卫星和上层阶段,将气体和气溶胶散发到从地球表面到低地轨道的大气中的每一层。这些排放可能影响气候,臭氧水平,中层云彩,地面天文学和热层/电离层组成。空间行业的增长率令人印象深刻:发射和重新进入质量通量最近大约每三年增加一倍(Lawrence等,2022)。太空活动将继续增加到2040年的数量级(Ambrosio and Linares,2024年)。空间行业正在由大型低地轨道(LEO)卫星星座进行转换,因此到2040年计划的系统将需要每年推出10,000多颗卫星,并将其处置到大气中。由液态天然气(LNG)燃料发动机提供动力的重型升力火箭将在2040年到2040年(Dominguez等,2024)主导。空间行业排放到大气的范围和特征正在从根本上增长和变化(Shutler等,2022)。估计发射和再入气溶胶排放量表明,许多计划的大型LEO星座将需要从当前的3,500 Tyr -1增加到30,000 Tyr -1到2040年的发射吨位(Shutler等人,2022年)。火箭燃烧的排放将随着有效载荷而增加。努力。从汽化的空间碎片和用过的火箭阶段回归的排放量将从目前的每年1,000吨增加到每年30,000吨以上(Shulz and Glassmeier 2021)。到2040年,进入平流层的发射和再入颗粒物(黑碳和金属氧化物)排放的总全局通量将与自然的气象背景通量相媲美。这些估计值不包括新轨道中新空间系统的不确定但可能有重要的发射要求,例如Meo(中等地球轨道)和地理赤道轨道(地球赤道轨道),也可能是月球或火星探索的积极进程。面对太空飞行排放的构成和化学差距,发射和重新进入的排放率正在发生。对大型LNG火箭的排放和影响知之甚少。最近发现,构成天然平流层硫酸盐层的10%的颗粒中已经存在了重新进入空间碎屑的金属,这强调了迫切需要了解重新进入的即将到来的数量级如何影响大气(Murphy等人,2023年)。显而易见的是,总体上缺乏评估未来太空排放影响所需的科学和工程模型,工具和数据。小组确定了对现象的基本科学理解的关键差距,包括建模技术和知识差距:应对这些日益严重的关注,在2021年,Surendra P. Sharma博士,NASA AMES研究中心,组织和领导多机构工作组(Martin Ross博士,航空航天公司Martin Ross博士; Karen Rosenlof博士; Karen Rosenlof博士,NOAA/CSL,NOAA/CSL(NOAA/CSL)科罗拉多州哥伦比亚大学的Kostas Tsigaridis;