GIS时空分析系统的Clifford代数设计与实现

以Clifford代数为理论基础与数学工具,构建了时空分析原型系统：①在兼容多类常用GIS数据格式的基础上,根据Clifford代数空间构建的思想,对现有时空数据模型进行扩展,实现了时间、空间与属性的一体化表达;②定义了可支撑多维度时空分析的几何、度量等Clifford代数算子库;③基于插件的时空分析模型算法构建及集成框架,实现了高维邻域分析、网络分析以及时空栅格数据分析等地学分析算法。实验结果显示,根据Clifford代数所构建的时空分析系统可有效支撑多维时空分析。     

西北太平洋区域海面变化——过程、特征与预测(英文)

Based on 22 sparse-distributed tide gauge records in the Northwest Pacific Ocean marginal sea, the process, characteristic and prediction of regional sea level change are discussed by the integration of the following methods. Firstly, the regularized EM algorithm (RegEM) and the Multi-taper Spectral Method (MTM) are adopted to interpret their multiscale fluctuation processes and their spatial-temporal variations. Secondly, the orderly cluster method is introduced to classify these tidal stations, and with the consideration of the space adjacent relation, we obtain five sub-regions (the coasts of Bohai Sea-northern Yellow Sea, Yellow Sea-East China Sea along Chinese coast, the East China Sea along Japanese coast, the southern East China Sea and the northwestern South China Sea). Furthermore, the Mean Generation Function (MGF) is explored to predict the medium- and long-term trends of each tide station. Finally, the Principal Component Analysis (PCA) is employed to obtain re-gional-scale sea level change trends, sea level rise rates of the above five sub-regions from 2001 to 2030 are 1.23-1.27 mm/a, 3.30-3.34 mm/a, 2.72-2.76 mm/a, 1.43-1.47 mm/a and 1.13-1.15 mm/a respectively, and the whole region sea level rise rate is between 2.01 mm/a and 2.11 mm/a. The aim of our work is to conduct an integrated research on regional sea level change.     

深圳沿岸海域净初级生产力的遥感反演及其时空变化分析

以深圳沿岸海域为研究区,以MODIS/AQUA卫星遥感产品为数据源,结合实测浮标数据修正了VGPM中叶绿素a含量的估算进而分析深圳沿岸海域净初级生产力的时空分布规律.研究表明:(1)深圳沿岸海域2014年2、5、8、10月的净初级生产力在空间分布上从近海向外逐渐降低,初级生产力整体呈现出"西高东低"的局面,且未有明显的季节性波动.(2)4个海区的叶绿素a含量均表现为夏季最高秋冬季次之,但各海区主要影响因素不同,珠江口主要受季风造成的浮游植物种类与细胞密度的季节变化影响,大亚湾主要受营养盐限制,大鹏湾的主导因素为湾内余流的季节变化,深圳湾的叶绿素a含量主要与浮游植物细胞密度的季节变化有关.(3)珠江口的初级生产力春夏季高于秋冬季;大鹏湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与叶绿素a表现一致;深圳湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与海表温度表现一致;大亚湾的初级生产力波动明显,夏冬季海洋初级生产力数值总体高于春秋季.     

基于验潮数据的西北太平洋区域海面变化预测

区域海面变化研究受到验潮站数据时段不一致、空间分布不均匀及影响要素复杂性和不确定性等因素制约。本文基于西北太平洋海域22 个站位的验潮数据,应用RegEM及MTM方法探讨其多尺度波动过程的时空差异,基于空间邻近性及有序聚类方法,将区域海面变化划分为5个区段(渤海-黄海北部沿岸、黄-东海中国沿岸、东海海域日本沿岸、东海南部沿岸以及南海西北部沿岸),进而利用MGF方法对各站位进行中长期的统计预测,并结合主成分方法进行区域综合。结果显示各区2001-2030 年的海面变化平均速率分别为：1.23~1.27 mm/a,3.30~3.34 mm/a,2.72~2.76 mm/a,1.43~1.47 mm/a和1.13~1.15 mm/a,而区域海面上升速率为2.01~2.11 mm/a。     

Voronoi生成的Clifford代数实现方法

引入具有维度融合、坐标无关等特性的Clifford几何代数,构建不同维度统一Voronoi生成框架及算法流程。定义了可支撑不同维度、不同对象间距离、相交及对偶关系的几何、拓扑运算,基于多重向量设计了可支撑不同维度地理对象的统一存储结构及关系表达机制,实现了基于Clifford代数的多维统一Voronoi生成算法。以中国城市气象数据为例进行了算法验证,并分析了算法复杂度。结果表明,该算法可根据输入数据维度自适应地实现相应维度的Voronoi分析,可为以维度统一为特征的GIS分析算法实现提供借鉴。     

基于共形几何代数的三维地理场景建模与表达

以共形几何代数对几何体的多维统一表达为基础,构建基于多重向量的三维地理场景建模与表达流程。对CityGML数据进行解析,应用本模型对其加以组织和管理,并实现场景的可视化与交互。德国Waldbruecke村的实例验证结果显示,基于共形几何代数的三维场景建模与表达可以较好地支撑复杂地理场景的表达、重建与检索,并可实现多维度对象的统一管理与维护,有助于支撑大规模地理数据及场景的分析及应用。