The development and analysis of quasi-linear map projections

Map projections are an essential component of coordinate systems used in applications such as surveying, topographic mapping, and engineering, and care needs to be taken to select ones that minimize distortion for each case. This article explores the selection process for near-linear features on the surface of the Earth and derives limits for the extent of a project that can be projected within specified distortion tolerances. It is then demonstrated that a multifaceted set of projections of the Earth may be used to extend this concept to the mapping of features such as highways and railways that are quasi-linear but do not exactly follow a standard geometrical line (a great circle or a small circle) on the surface of the Earth. A continuous, conformal coordinate system may be derived in such situations, extending to indefinite length and applicable over a swath of several kilometers width, but it cannot be extended to cover situations with extensive variations in height. Instead, the Snake Projection is analyzed, and it is shown that this can be used to develop continuous (non-zonal) projected coordinate systems for major engineering projects extending for hundreds of kilometers and having extensive height ranges. Examples are shown of the application to railway projects.     

最近十多年来冰冻圈加速萎缩——IPCC第六次评估报告之冰冻圈变化解读

政府间气候变化专门委员会（IPCC）于2021年8月发布了第六次评估报告第一工作组报告《气候变化2021：自然科学基础》。该报告基于最新的观测和模拟研究,评估了冰冻圈变化的现状,并采用CMIP6模式对未来变化进行了预估。报告明确指出,近十多年来冰冻圈呈现加速萎缩状态：北极海冰面积显著减小、厚度减薄、冰量迅速减少;格陵兰冰盖、南极冰盖和全球山地冰川物质亏损加剧;多年冻土温度升高、活动层增厚,海底多年冻土范围减少;北半球积雪范围也在明显变小,但积雪量有较大空间差异。冰冻圈的快速萎缩加速海平面的上升。未来人类活动对冰冻圈萎缩的影响将愈加显著,从而导致北极海冰面积继续减少乃至消失,冰盖和冰川物质将持续亏损,多年冻土和积雪的范围继续缩减。报告也提出,目前冰冻圈研究仍存在观测资料稀缺、模型对各影响因素的敏感性参数和过程描述亟需提升、对吸光性杂质的变化机制认知不足等问题,从而影响了对冰冻圈变化预估的准确性,未来需要重点关注。     

未来东北地区农业气候资源的时空演变特征

研究采用NorESM1-M模式输出的气候情景资料驱动农业生态区模型,分析了21世纪中期在RCP 2.6和RCP8.5典型浓度路径下的东北区域气候资源变化。研究表明:在RCP2.6、RCP8.5两种气候变化情景下,东北区域年平均气温呈现升高趋势,≥10℃积温所反映的热量条件得到显著改善,以黑龙江省和辽中南积温的增加最为明显;受气温升高影响,2050s参考作物蒸散普遍增加。区域内降水总量略有增加,东北西部干旱地区状况略有改善,东部地区更加湿润;趋于暖湿的气候促使作物生长季延长,到21世纪中期,全区最长增加12.4天。     

基于全球及区域气候模式的江苏省降水变化趋势预估

利用气象观测资料,8个全球耦合气候系统模式的集合平均以及区域气候模式(RegCM4)的结果,通过方差分析、相关分析、趋势分析、扰动法等方法对模式性能进行了评估,并对江苏省在未来RCP8.5高端排放情景下降水的变化趋势进行了预估。结果表明,在RCP8.5情景下,至2020、2030和2050年,全球模式模拟的江苏省年平均降水在未来有逐渐增加的趋势,线性增加率约为7 mm/(10 a)。至2050年,江苏省年平均降水量将增加2%左右;区域模式模拟的年平均降水在未来线性增加率为1.5 mm/(10 a),变化不显著。区域模式模拟的夏季降水在未来有所增加,最多可增加20%～30%,但增幅随时间逐渐减小;全球模式模拟的夏季降水比现在有所减少,至2050年,减少了大约10%。区域模式模拟的冬季降水在未来不同时间段均比现在有所减少,同现在相比,最多可减少30%～40%;而全球模式模拟的冬季降水在未来则是先减少,后增加,至2050年,比现在大约增加10%。对于不同季节,总体而言,南部地区降水量的变化较北部地区显著。对于极端降水事件来说,江苏省未来小雨日数将减少,而暴雨日数则微弱增加。但由于全球模式本身的性能、区域模式对全球模式的依赖性以及温室气体排放的不确定性使上述预估结果仍具有不确定性。     

CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

利用中国气象局所属的2 400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961—2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力,筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径(Representative Concentration Pathways,RCPs)下江苏省2006—2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明:(1)全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力,并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93;(2)在低浓度路径(RCP2.6)、中浓度路径(RCP4.5)和高浓度路径(RCP8.5)3种温室气体排放情景下,江苏省2006—2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势,并且苏北的增温幅度要高于苏南;(3)3种温室气体排放情景下,江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势;(4)未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定,RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加,而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。     

世界全图数字化数据处理的解析变换方法

鉴于世界全图数字化数据是各类专业信息系统广泛用于空间信息定位的载体和基础,本文详细讨论了1:1400万世界全图数字化数据处理解析变换方法的正解变换模型、统一投影坐标系模型和反解变换模型,并给出了算例。最后证明,本文提供的更解变换模型的计算精度完全能满足地图数据库要求。     

双等距离投影及其应用

双等距离投影是指自图上两定点出发至图上任意点间的距离都与实地等长的投影。本文先从球面极坐标出发，讨论了双等距离投影公式的建立，继而给出了在地理坐标下的正轴和斜轴投影计算方法。本文证明了该投影的性质属任意投影，其计算方法是可行的，有实用价值。双等距离投影在测量上可用于圆圆系统定位，在军事上可用于敌情监测等。     

等角投影理论和方法综述

等角投影比其它性质投影之研究更为深刻，应用也最为广泛。本文对等角投影的历史发展作了简单回顾，重点对等角投影的数学基础、等角投影的一般公式、等角投影变形量度［８］、具有极值特性的等角投影和探求等角投影的方法等进行了综述。最后提出需要继续研究的若干问题作为等角投影研究展望。     

变比例尺地图投影系统

本文对编制城市游览图提出了变比例尺地图投影系统。通过由普通城市平面图向辅助球面作逆投影A,再由辅助球面向平面作非A投影,构成了变比例尺地图的数学基础。由不同性质的投影的组合,能起到适应不同城市街区结构的特点。使本系统具有相当的灵活性。文中还讨论了辅助球适宜的大小和不同方位投影之间的变换公式。文末试作了北京市的变比例尺地图。     

吴尔夫作图法的改进

本文从两方面对吴尔夫作图法进行了改进:(1) 通过标志点变赤平投影面的两次转换为一次转换;(2) 回避使用近极区以提高作图精度,优选倾伏角度改善立体图形象。文中对异极矿晶体优选的结果是前倾30°。改进了的吴尔夫作图法更加简单、快速,并获得好的晶体立体图。证明该法是几种作图方法中最好的一种。