多尺度道路网的距离匹配算法研究

根据道路网折线的匹配特点,提出基于格网索引的折线——结点距离匹配算法,将复杂的折线与折线之间的几何相似度计算转换为求结点到折线距离的匹配方法,降低了计算复杂度,并通过建立格网索引来提高计算效率。在应用实例中,采用曲线拟合的最小二乘法确定算法的匹配容差和匹配成功率之间的关系,并通过与现有统计匹配算法比较,可知该算法效率高且匹配成功率较理想,能够满足多尺度道路网数据匹配的应用需求。     

武汉典型湖泊沉积物中重金属累积特征及其环境风险

采集武汉市8个典型湖泊的表层沉积物,分析11种重金属的含量及其不同形态组成,研究了不同湖泊金属元素的富集与污染程度,探讨了沉积物中重金属的污染来源及其潜在生态风险,结果表明,沉积物中重金属Cd累积最严重,Zn和Hg也发生明显累积,龙阳湖污染较重,南太子湖和墨水湖污染中等,其它湖泊污染总体较轻.沉积物性质对重金属累积的影响不显著,城市工业活动强烈影响着重金属的分布,不同重金属的形态分布差异较大,Cd生物可利用态含量最高,其次为Mn、Zn、Co、Cu和Pb;而Sb和Hg以残留态占绝对优势,生态风险较小,相关分析和主成分分析表明,化石燃料燃烧、金属冶炼等是武汉市湖泊沉积物中重金属来源的主要贡献者,同时岩石风化等地球化学过程也影响着重金属的污染.     

多尺度地表水动态模拟及应用

本文利用流水网模型分别基于多尺度地表模型建模和多尺度降雨源点模拟两种方式构建不同尺度的流水网模型,模拟从地表的任意降雨源点到河流出水口的水流路径,并通过曼宁公式计算任意时刻的流速和流量,从而实现多尺度地表水的动态模拟研究。通过与SWAT模型的对比试验表明,该模型的模拟精度有较大提高,Nash系数约提高了40%,相关系数和水量平衡系数也略有提高,较好地验证了该模型的可行性和有效性。     

基于CUDA的地表水动态模拟并行方法

如何高效地动态监测、模拟和预测地表水过程是防灾减灾中亟待解决的问题,也是科学化的国土整治、区域规划、环境保护和水资源管理的基础。因此,本文利用统一计算设备架构(CUDA)对基于不规则三角网(TIN)的地表水动态模拟算法进行并行化改进,提出了一种基于CUDA的地表水动态模拟并行方法,旨在对任意时刻的地表水进行快速、高精度的动态模拟,从而满足实际的应用需求。该算法从高精度的数字高程模型(DEM)中提取地形特征点和流域线,生成受流域线约束的TIN。在此基础上,根据TIN表面的三角面坐标数据获取水流方向,再结合任意位置的降雨源点追踪得到流水线网络。基于曼宁公式,利用流水线流速计算核函数得到每条流水线上雨滴的流速,结合预设的时间,利用汇流量统计核函数得到该时刻的地表汇流量。具体的并行化过程包括数据的传输,CUDA中线程的划分和流水线流速计算核函数和汇流量统计核函数的实现。本文选取位于加拿大新布伦瑞克西北部的BBW(Black Brook Watershed)流域作为实验样区,将该算法与改进前的方法进行对比表明,该模型在保持精度的同时,大幅提高了模拟效率,加速比达到11.2;另外,通过与SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型进行对比,结果表明,该并行方法的Nash系数提高了88%,相关系数提高了5%。     

基于遥感数据和XGBoost算法的31个城市NO2、CO2浓度比率变化特征

研究城市二氧化氮(NO₂)与二氧化碳(CO₂)的共同排放水平对于实现城市减污降碳协同增效具有重要意义。NO₂与CO₂的人为排放具有同源性,二者的浓度比率可以体现城市的大气污染物和碳排放综合水平。基于XGBoost算法,利用对流层星载监测仪(TROPOMI)、轨道碳观测2号(OCO-2)和3号(OCO-3)卫星的遥感数据以及相关环境协变量,重构全国2019～2020年NO₂垂直柱浓度(X_NO2)和CO₂垂直柱浓度(X_CO2)的高分辨率数据集,并分析31个城市的X_NO2年均值与ΔX_CO2(X_CO2观测值与背景值之差)的比率(X_NO2/ΔX_CO2)变化情况。结...