中国第21次南极考察雪龙船实时航迹图

采用新编《系列世界地图》成果,与GIS和计算机网络技术相结合,于2004年11月首次实现了我国南极考察雪龙船航迹的实时跟踪服务,并由“中国南北极信息网”向全社会实时发布。“实时航迹图”使我国南极考察与社会公众的沟通能力得到提高,并为进一步建立“中国历次极地考察航线显示系统”做好了技术准备。     

中国极地科学数据库系统硬件平台建设和系统安全策略

中国极地科学数据库系统是一个物理上分布、逻辑上集中、开放式多数据库集成的系统。依据系统功能需求,系统主要由系统管理模块、数据输入模块和网页发布功能模块组成。系统的特色在于建立了元数据和数据集系统。极地数据库系统的数据库服务器硬件环境是Xseries345,操作系统采用的是Unixware7.1.1(双CPU+磁盘阵列,磁盘阵列系统作RAID5冗余),数据库管理系统使用Oracle8i for Unixware。Web服务器的硬件环境是IBM Netfinity7100(双CPU),操作系统使用的是Windows2003Server,服务器软件为IIS6.0+Net Framwork1.1。目前已经建成“极区海洋学”,“日地物理学”两个子数据库,共涵盖2143个数据集,容量80G的数据在网上提供查询、下载服务。考虑到极地科学数据库现在的数据量有限,数据更新周期较长,更新量较大的特点,目前选用价格低、扩展能力强、成熟可靠的磁带备份技术。采用的备份策略是全量备份。随着技术发展和用户需求,将来应考虑采用新的备份技术,实现备份的自动化,同时加强局域网内部的安全管理。     

地球系统科学数据共享标准规范体系研究与应用

地球系统科学是地球科学发展的一个新的历史阶段,其以地球系统及其整体行为作为研究对象,迫切需要大量多学科、多来源、多类型、综合性地学数据资源的支撑。针对这一需求,我国国家科技基础条件平台设立了“地球系统科学数据共享网”这一支撑条件。为了构建该支撑条件的标准规范环境,本文分析了地球系统科学数据的特征,剖析了“研究型”数据对标准规范的需求,指出了其面临的3个关键问题。研究了地球系统科学数据共享的概念模式,根据定义的4条基本原则,分析了地球系统科学数据共享标准规范体系的定位,构建其体系结构。该体系结构包括4个大类,即机制条例类、数据管理类、平台开发类、数据服务类,具体包括18项条例、办法、规范和技术标准。其中,地球系统科学数据共享联盟章程、核心元数据标准、数据质量管理办法、数据分类标准是该体系中的引领性、核心标准规范。经过近6年的研究和应用,目前该标准规范体系已经在地球系统科学数据共享网的总中心和13个分中心试用,取得了良好的运行服务效果。未来,地球系统科学数据共享标准规范将“向下”、“向上”两个方向继续发展。     

中国极地冰冻圈网络数据库建设

中国极地冰冻圈数据库是“中国极地科学数据库”的子数据库之一 ,它是我国极地科学研究的一项基础性工作。已建成的中国极地冰冻圈网络数据库主要包括冰川物理特性、冰川化学数据、海冰、气象、遥感和地理信息系统等 6个数据子库 ,其中遥感数据由于数据量大 ( 30G) ,在线仅提供数据目录 ,其余 5个数据子库在线数据量达 1 .5G左右。该数据库系统利用MicrosoftWindows 2 0 0 0Server作为Web服务器 ,选择MicrosoftSQLServer 7.0作为数据库管理软件 ,利用InternetInformationServer 5 .0和SybasePowerDynamo配置因特网服务器 ,功能上可以实现WWW服务和FTP服务。整个系统采用了因特网 (Internet)与客户机 /服务器 (Client/Server)相结合的技术 ,用户在权限范围内可以通过WWW服务网址方便地实现对网上资源的检索、浏览、打印、下载等功能     

英文刊Advances in Polar Science 中国极地考察30周年特别专刊约稿

诚邀投稿Advances in Polar Science中国极地考察30周年特别专刊———“北极海冰快速变化及其对中高纬地区天气与气候的可能影响”专刊与“南极半岛地区生态系统现状”专刊     

程方平等4位同志获得“2012—2013年度极地研究青年优秀论文奖”

为促进极地科学交流与培养极地青年人才,从2010年开始设立“极地研究青年优秀论文奖”。目前已举行了4届,在我国极地领域取得了良好的反响。 2012—2013年度极地研究青年优秀论文,是从符合评选基本条件的《极地研究》和Advances in Polar Science的论文中,遴选出38篇入选论文。按物理科学、生命科学和地球科学3个组进行了第一轮专家函评,确定了6篇候选论文。 9月26日经过第二轮专家会议评审,6位候选人进行现场陈述和答辩, 11位专家进行提问、评议和投票,最终评选出4位青年优秀论文奖获得者,并推荐一位代表做大会报告。获奖名单如下： 1.程方平,中国科学院海洋研究所,DNA Barcoding of Antarctic marine zooplankton for species identification and recognition 2.刘建军,中国极地研究中心,Optical and SuperDARN radar observations of duskside shock aurora over Zhongshan Station 3.李慧,中国科学院微生物研究所,对南北极地衣优势共生藻的初步探究 4.刘毅,中国科学技术大学,东南极拉斯曼丘陵地区湖源有机标志物的气候环境意义探析 在“2013中国极地科学学术年会”期间举行了青年优秀论文颁奖仪式。 青年优秀论文获得者代表程方平同志在“2013中国极地科学学术年会”作大会报告。     

《极地研究》征稿简则

《极地研究》是集中反映我国极地多学科综合性考察成果的学报类刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地,也是对外进行国际极地考察学术交流的媒介。　　本刊分中文版(《极地研究》(ChineseJournalofPolarResearch) )和英文版 (ChineseJournalofPolarSci ence)。中文版为季刊,每年 3、6、9、12月出版,英文版暂为半年刊,每年 6、12月出版,两刊均由科学出版社出版 (1993年始),国内外公开发行。中、英文版均被《中国期刊全文数据库 (CJFD)》、《中国核心期刊 (遴选 )数据库》、《中文科技期刊数据库》全文收录,并在相应网站全…     

中国的极地科学考察站

1980年1月，中国首次派出两名科学家赴澳大利亚的南极凯西站，参加澳大利亚组织的南极考察活动，从而揭开了中国极地考察事业的序幕。20多年来，中国南极长城站、中国南极中山站和中国北极黄河站相继建成，这三个科学考察站的建立，既为我国开展极地科学考察提供了重要平台，又为我国进行对外科学交流打开了重要窗口。2004年10月25日从上海出发的第21次南极科学考察又在为我国的第三个南极科学考察站进行选址准备。     

中国极地科学数据库系统的研究与建立 I.数据资源的组织以及元数据与数据集的关系研究

在中国极地科学数据库系统项目建设过程中 ,通过对极地科学数据管理现状以及数据分布情况、数据类型等因素进行分析 ,提出数据资源的组织及其表达形式两个关键问题 ,并进行了研究与探讨。结果表明 ,用户对数据共享的持续需求、顺达的行政支持、明确易行的技术要求以及稳定的经费支持是解决数据资源组织问题的关键 ,在项目实施过程中 ,涉及到数据资源组织问题的解决措施都是立足于对上述 4个方面的思考。针对数据的表达形式问题 ,在数据库系统设计中 ,数据的表达形式研究包括了用户需求分析、数据库结构设计等环节。将基础数据表示为数据集和数据说明 (元数据 ) ,后者通过标准化、格式化后作为元数据库与前者 (数据库 )关联。同时 ,将元数据库从纯粹的数据说明集合扩展成数据库的搜索引擎。在实际开发过程中 ,运用上述设计思路解决了极地科学数据种类多、零散、结构复杂的技术难点     

考虑空间关系的极地科学数据本体表达与构建方法研究

两极是世界各国关注和研究的热点地区,极地科学数据量飞速增长,如何高效地管理极地科学数据并提供数据的智能服务,已成为极地数据库研究的重点。针对目前以关键词和主题词等字符匹配为核心的数据库查询中存在的查不全、查不准等问题,以中国南北极数据中心的元数据库作为数据源,引入本体论思想,提出了考虑空间关系的极地科学数据本体构建方法,研究了极地科学数据的语义概念、属性及语义关系,着重考虑了空间关系在本体构建中的形式化表示模型;设计了考虑空间关系的极地本体总体框架;最后,利用本体构建工具实现了极地科学数据本体库的搭建。考虑空间关系的极地科学数据本体库的建立对极地科学数据的精确发现和信息共享提供了有力的支撑。     

地学数据共享中的元数据标准结构分析与设计

针对地学数据共享的实际需求,分析通用地学元数据的构架模式与方法。由此构建的元数据框架包括3个层次,即核心元数据、模式元数据和应用领域专用元数据。结合科技部的国家科学数据网建设规范草案,定义了地学元数据的核心元数据标准,并对应用系统进行设计。研究表明,该元数据标准结构强调地学元数据的可扩展性和兼容性,可以保证现有的主要元数据标准继续使用,避免重复建设。     

SPLITAREA: an algorithm for weighted splitting of faces in the context of a planar partition

Geographic data themes modelled as planar partitions are found in many GIS applications (e.g. topographic data, land cover, zoning plans, etc.). When generalizing this kind of 2D map, this specific nature has to be respected and generalization operations should be carefully designed. This paper presents a design and implementation of an algorithm to perform a split operation of faces (polygonal areas).

The result of the split operation has to fit in with the topological data structure supporting variable-scale data. The algorithm, termed SPLITAREA, obtains the skeleton of a face using a constrained Delaunay triangulation. The new split operator is especially relevant in urban areas with many infrastructural objects such as roads. The contribution of this work is twofold: (1) the quality of the split operation is formally assessed by comparing the results on actual test data sets with a goal/metric we defined beforehand for the ‘balanced’ split and (2) the algorithm allows a weighted split, where different neighbours have different weights due to different compatibility. With the weighted split, the special case of unmovable boundaries is also explicitly addressed.

The developed split algorithm can also be used outside the generalization context in other settings. For example, to make two cross-border data sets fit, the algorithm could be applied to allow splitting of slivers.     

南大洋船载走航式ADCP资料的技术处理和技术措施以及多学科应用

雪龙号于1995年中国第12次南极科学考察开始进行现场观测至今,已经取得了9个南大洋航次的和2个北冰洋航次的ADCP走航观测数据。然而,这些数据仍多以原始数据的形式存储于数据库中。本文以雪龙号船载ADCP和船载相关辅助设备的性能为基础,结合其导航数据,根据对南大洋海洋学基本状况的了解,综合选择国内外先进的技术和方法,提出了走航式ADCP原始资料处理的基本流程：资料检验、时间修正、数据入库、质量控制、标定、旋转修正、船速船位计算等程序和技术处理。以此流程对1995－1999年四个雪龙号南极航次ADCP原始资料进行了处理,并以处理后的数据分层计算了海流,获得了沿航线的上层至500 m深度中的海流绝对流速数据集,和各航次、各航段、逐层的海流矢量图。结果显示,除高纬区域外, 总体数据质量可信度较高。根据这次数据处理的经历,提出了未来取得更客观、精确的ADCP测流数据的技术性建议。此外,本文还阐述了ADCP资料的多学科分析和应用的国际进展,例如用于海洋生态学和海水悬浮体的研究等。     

中国非农化与城市化关系的省际差异

根据2000年中国第5次人口普查和统计年鉴的分地区数据,比较了全国及各地区普查及统计口径的非农化水平的准确性与可信度,认为宜采用普查数据来分析比较各地区非农化与城市化的关系。中国各地区的非农化与城市化关系呈现出多样化的类型和极为悬殊的差异,不宜实行全国统一的城市化政策,而应该分类指导、因地制宜地推进各地区的城市化进程。一方面,改革开放以来,中国绝大部分省区的城市化发展快于非农化进程,导致城市化滞后的省区逐渐减少,非农化滞后的省区在较快增长;另一方面,中国各地区的城市化发展呈现出较显著的“马太效应”。在长江三角洲、珠江三角洲、福建和北京等地区,城市化的现状水平高、发展速度快,但仍相对滞后于非农化;在大部分中西部地区和广西、山东等部分沿海地区,城市化的现状水平较低、增长速度较慢,但却相对超前于非农化。     

基于XML Schema的多源地名词典集成方法

目前,我国已经构建大量不同级别、面向不同应用的地名词典,网络大众化地名服务成为地名词典的必然发展趋势。该文提出一种基于XML Schema的多源异构地名词典集成方法,以XML Schema对地名词典进行数据描述,采用XSLT数据转换方法,运用MapForce软件,快速进行地名词典的数据结构映射,能够有效解决地名词典的跨平台及数据类型不统一问题。     

Automatic determination of stream networks from DEMs by using road network data to locate culverts

Determining stream networks automatically from digital elevation models is an issue that is actively being studied. The quality of elevation models has increased over time, but many hydrologically critical features, such as culverts, are often missing from the elevation data. To analyze the surficial water flow, one must either prepare a special elevation model or post-process an already-existing model.

This study builds on the traditional, well-established method of determining the stream network from digital elevation models. We have extended the traditional method by locating culverts automatically, using road network data as an input. We show, by comparison to the reference data, that the culverts being most relevant for the stream network can be found with good accuracy. We demonstrate that by including the automatically located culverts in the automatic stream network determination, the quality of the generated network can be noticeably improved.     

1736年以来西安气候变化与农业收成的相关分析

基于清代雨雪与农业收成等档案记载及现代气象观测记录,根据西安冬季降雪与平均气温之间的统计关系、降水入渗与水量平衡模型,分别重建了西安1736~2000年冬季平均气温与4季降水序列,并分析了该地区气候变化特征及其对1736~2000年农业收成的影响。主要结论如下：(1) 西安的冷暖变化存在明显的百年际波动：其中18世纪相对温暖,19世纪寒冷,20世纪又转为温暖,且增暖趋势极为明显。(2) 西安的降水变化存在明显的年代际波动。自1736年以来,共经历了6个多雨期与7个少雨期,其中多雨期的平均雨量比少雨期多16%。(3) 气候变化对农业收成的影响极为明显。其中夏季降水量与秋收关系显著,而夏收又与前一年秋~当年春季的降水明显相关,且大多数严重歉收年均由降水明显偏少而致。虽然温度的年际变化与收成没有显著的联系,但温度年代际变化,即气候的冷暖阶段变化却与收成的阶段性变化关系密切。     

Detecting the dynamics of urban structure through spatial network analysis

Urban spatial structure in large cities is becoming ever more complex as populations grow in size, engage in more travel, and have increasing amounts of disposable income that enable them to live more diverse lifestyles. These trends have prominent and visible effects on urban activity, and cities are becoming more polycentric in their structure as new clusters and hotspots emerge and coalesce in a wider sea of urban development. Here, we apply recent methods in network science and their generalization to spatial analysis to identify the spatial structure of city hubs, centers, and borders, which are essential elements in understanding urban interactions. We use a ‘big’ data set for Singapore from the automatic smart card fare collection system, which is available for sample periods in 2010, 2011, and 2012 to show how the changing roles and influences of local areas in the overall spatial structure of urban movement can be efficiently monitored from daily transportation.

In essence, we first construct a weighted directed graph from these travel records. Each node in the graph denotes an urban area, edges denote the possibility of travel between any two areas, and the weight of edges denotes the volume of travel, which is the number of trips made. We then make use of (a) the graph properties to obtain an overall view of travel demand, (b) graph centralities for detecting urban centers and hubs, and (c) graph community structures for uncovering socioeconomic clusters defined as neighborhoods and their borders. Finally, results of this network analysis are projected back onto geographical space to reveal the spatial structure of urban movements. The revealed community structure shows a clear subdivision into different areas that separate the population’s activity space into smaller neighborhoods. The generated borders are different from existing administrative ones. By comparing the results from 3 years of data, we find that Singapore, even from such a short time series, is developing rapidly towards a polycentric urban form, where new subcenters and communities are emerging largely in line with the city’s master plan.

To summarize, our approach yields important insights into urban phenomena generated by human movements. It represents a quantitative approach to urban analysis, which explicitly identifies ongoing urban transformations.     

GHCN-CAMS和CMFD两种尺度再分析资料对宁夏气温反映能力评估

再分析资料能有效弥补实际观测数据时空分布不均的缺陷,开展再分析资料区域适应性评估对地气过程研究、气候分析等具有重要意义。论文利用宁夏24个气象观测站的平均气温,从2种空间尺度(0.5°×0.5°和0.1°×0.1°)和2种时间尺度(年、月),采用偏差、绝对偏差、均方根误差和相关系数等多个统计指标,评估了再分析资料对宁夏地区地面气温的反映能力。结果表明：① GHCN-CAMS(Global Historical Climatology Network and the Climate Anomaly Monitoring System)和CMFD(China Meteorological Forcing Dataset)2套再分析资料对宁夏气温的反映能力整体上均较强,前者对宁夏气温略高估,后者略低估;② 年和月2种时间尺度上,2种尺度的再分析资料存在阶段性正偏差和负偏差,且年尺度上的相关性好于月尺度的;③ 2套再分析资料对下垫面主要为农田(压砂种植)的气温均存在冷季高估、暖季低估的情况,对城镇两者总体均低估,对草地整体表现为CMFD在冷季低估、暖季略高估,而GHCN-CAMS在冷季高估、暖季低估。总体看,空间分辨率较高的CMFD再分析资料对宁夏气温的反映能力更好一些。