分治法在GIS多边形快速合并算法中的应用及效率提升评价模型

分治法采用分解-解决-合并的问题处理模式,应用于多边形合并算法能规避结点累积效应,与经典的“滚雪球”处理模式相比能有效提升多边形合并算法的计算效率。本文以多边形合并算法为研究对象,首先通过分析基于Vatti算法实现的多边形合并算子的效率相对于多边形顶点数的变化特征,指出合并过程中的结点累积效应是“滚雪球”多边形合并模式的潜在性能瓶颈和隐患。考虑分治法的“分而治之”思想在解决多边形合并问题上的适用性以及在归并排序算法中表现出的高效率,提出分治法的多边形“树状”合并处理模式,实现了面向要素集合或者要素层的多边形快速合并算法,最后给出了面向多边形合并的算法效率提升评价模型。实验结果显示,当仅有400个多边形时,“滚雪球”模式的时间开销约是“树状”合并模式的26倍,当需要合并11 200个多边形时,前者的时间开销约是后者的926倍。因此,基于分治法的多边形树状合并策略是对多边形合并算法以及应用到多边形合并算法的高级空间分析算法进行优化的可行途径。     

数字高程模型精度评定的基本理论

在剖析随机误差与逼近误差区别的基础上 ,指出数字高程模型 (DEM)内插误差属于逼近误差 ,精度评价方法不应继续延用“中误差”概念 ,而应采用“逼近误差”,给出了常用 DEM内插方法的误差评定模型 ,分析了等高线间距对 DEM内插精度影响的作用机制 ,最后解释了 DEM精度分析中用“中误差”概念无法解释的几个问题。     

姚安Ms6.0地震典型重力前兆孕震模型量化研究

基于闭锁剪力模式与地震位错理论，提出构造“等效位错”来描述地震的震前“闭锁剪力”，并建立震前地表重力变化与“等效位错”之间的定量化模型。考虑到粗差干扰，采用稳健-贝叶斯最小二乘方法对姚安M_S6.0地震的“等效位错”进行反演。结果表明，其孕震源为高倾角走滑型，“孕震矩”与USGS给出的矩震级接近，证明该方法可依据震前重力四象限图像对未来震源特性和孕震强度进行预测。     

海洋科学的前沿-“数字海洋”

本文所提出的“数字海洋”,系基于当前世界各国极为关注的“数字地球”发展前景 ,其事关我国海洋科学进入21世纪信息时代所面临的挑战和机遇。对此,从“数字地球”概念及其所涉及的新理论和高新技术 ,到中国“数字地球”中的“数字海洋”有待顺应发展,作了概述。同时 ,重点就“数字海洋”技术与目标和建设的设想等作了探讨。     

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点评·导读(2002年第4卷第1期)

《地球信息科学》2 0 0 2年第 4卷第 1期由科学出版社出版发行 ,正式与国内外广大读者见面。本期设置有数字地球战略研究、数字城市论坛、数字海淀进展、两岸学术交流、空间模型分析和学苑动态 6个栏目。本期的主题是 :1 .数字地球战略探讨数字地球是 2 0世纪末举世瞩目的热门话题 :涉及到全球经济的区域重组 ,跨国公司的资源再分配 ,全球环境变化与区域可持续发展 ,乃至建立世界新秩序与保障国家安全等诸多重大问题。在我国 ,目前纷纷迎接“数字地球”的挑战 ,力求建设“数字中国”、“数字省区”、“数字城区”等 ,抓住机遇 ,务实苦干 ,不断规划深化“数字地球”的研究。     

“数字地球”科学工程

“数字地球”是集科学、技术和工程于一体的一项宏伟的科学体系。“数字地球”由基础研究、技术支撑和科学工程三部分组成,其中科学工程是“数字地球”的核心和目标。文章在我国“数字地球”科学工程现状分析的基础上,结合国情,对我国“数字地球”科学工程的发展提出了建议。     

迎接“数字地球”的挑战——关于内涵、机遇及对策的讨论

本文在叙述了“数字地球”的产生背景的基础上,着重分析了“数字地球”的科学内涵、“数字地球”给地球科学带来的新契机和我们应有的对策.笔者认为,“数字地球”是国家利益和现代科学技术的综合产物;“数字地球”的科学内涵可分为宏观战略层、技术实现层和应用层三个层面;“数字地球”是一个战略,并不能代替相关的学科和技术领域,现有的科学技术水平也不能完全满足“数字地球”的要求;“数字地球”的兴起给地球科学带来了大好机遇,使地球科学在对地球整体性认识、数字虚拟、对地球复杂巨系统的研究等方面都大大深化;面临“数字地球”的挑战,我们应该采取的策略是积极借鉴数字地球的思想,在继续大力发展现有的相关学科和技术领域的同时,努力进行自主创新,力求通过“中国数字地球”或“数字中国”的建设来占领制高点.     

贵州林业数据处理及实现技术

贵州省多年来对收集到的海量森林资源数据没有形成统一的标准、规范和数字化 ,妨碍了信息的交流与共享。随着“数字贵州”建设的深入 ,贵州数字林业作为“数字贵州”的一部分 ,林业数据需要标准化。本文以“贵州省数字林业信息系统”为示范 ,采用统一的国际数据标准 ,处理贵州林业数据 ,实现了信息与系统的集成。并且采用虚拟现实技术与多媒体技术相结合 ,实现梵净山和黄果树三维飞行模拟 ,制作贵州省的三维数字景观模型和贵州省森林资源三维分布模型 ,实现了信息共享和交流。     

没有围墙的GIS实验室

美国前副总统戈尔认为数字地球可以变成一个“没有围墙的实验室”,那么什么是“没有围墙的实验室”,如何建设 ?本文在对当前数字地球研究成果分析的基础上 ,指出“没有围墙的实验室”的核心就是“没有围墙的 GIS实验室”.     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法，针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足，提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网，并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明，在有效格网点覆盖充足的地区，BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当；而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数，也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法

鉴于传统选星算法不能快速获得理想的卫星空间构型，在讨论定位精度计算模型、多系统融合GDOP值影响因素和分析基于凸包Graham扫描的选星算法原理的基础上，编程实现了基于凸包Graham扫描法的多系统融合精密单点定位快速选星算法，并对该算法的选星效果及定位效率进行仿真实验。结果表明，该算法的选星数能够稳定在8~10颗，其星座GDOP得到明显优化，空间构型得到明显改善；与传统方法相比，X、Y、H方向收敛时间的优化率分别达到40%、20%和7%，且定位精度更高，对于促进模糊度快速固定和改善定位效率有重要意义。     

GNSS-IR海潮监测的动态改正方法对比分析

从测站环境和监测要求2个方面分析经典改正法和最小二乘改正法在海潮监测中的适用性。结果表明,2种方法均能改正误差,提高反演精度,且具有不同的适用性。经典改正法在正常气象情况下改正效果较好且基本不改变结果的时间分辨率,而最小二乘法更适用于风暴潮或海啸等特殊情况。当监测有效方位角较小的海域时,2种方法改正效果均会降低,且经典改正法受影响更大。     

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球坐标系下基于全球DEM数据的重力远二区高精度地改算法

提出使用全球高分辨率DEM数据计算重力远二区地形改正的方法。通过不同算例的对比分析,证明了该方法的可行性和有效性。结果表明,当环数大于4 000时,其计算精度可达到μGal级。同时,当前全球高分辨率DEM也适用于μGal级的远二区地改计算。     

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一种新的北斗Klobuchar模型及其精度分析

针对传统Klobuchar模型电离层延迟修正精度不高的问题,提出一种新的Klobuchar模型,以提高北斗导航系统的精度。利用欧洲定轨中心CODE的全球格网数据作为参考,使用松弛搜索法分别对覆盖中国区域的格网点和9个测站的观测数据进行算例分析。比较两种方法得出,新模型的修正精度相对于广播模型有大幅提高;新模型预报7d内的电离层时延值修正效果也比广播模型有明显改善;格网点上的平均修正精度从67.89%提高到78.44%,观测数据的平均修正精度从69.81%提升至82.34%。     

参数带椭球约束平差算法的应用

针对实际工程应用中遇到的参数带有范围约束的情形，提出带椭球约束的平差算法，并给出其具体模型和解算步骤。数值模拟实验和病态测边网数据计算表明，在处理病态问题时，最小二乘平差（least-squares，LS）已不适用，而与岭估计、奇异值分解法（singular value decomposition，SVD）以及不等式约束相比，本文算法精度更高。     

地质模式约束的SVR属性融合在浅水三角洲储层描述中的应用: 以西湖凹陷X气田为例

X气田位于东海盆地西湖凹陷中央反转构造带,主要目的层H4层为浅水三角洲沉积环境,气田地震资料主频较低（25 Hz）,而H4层埋深较大（3 300~3 400 m）,储层低孔低渗,常规地震反演预测砂体厚度吻合度较低。针对X气田三维地震资料全覆盖及钻井较少的特点,通过地质模式指导下的正反演结合设置虚拟井来弥补SVR（Support Vector Regression）算法中样本点的不足,通过提取地震属性并优选表征砂体厚度的敏感属性,利用SVR算法进行多属性融合,完成了H4层砂体的定量预测。基于储层预测成果,提出H4层为浅水三角洲曲流型分流河道沉积,并进一步完成了砂体沉积模式解剖,成功指导了开发调整井部署,实钻砂体厚度与预测砂体厚度吻合度高达84%以上。探索得到了海上少井条件下地质模式约束的SVR算法储层定量预测方案,对X气田中深层分流河道储层完成了精准预测,亦对同类型油气田的储层描述具有一定指导意义。