基于多平台LiDAR测量系统的潮间带快速测量方法

为提高潮间带地形地貌测量的精度和工作效率,降低作业成本,引入多平台LiDAR测量系统。针对面状、带状和散点状等不同形态的潮间带,对比分析背载式、车载式、机载式和船载式等不同平台的LiDAR测量系统的适用性和技术特点,提出一种基于多平台LiDAR测量系统的潮间带快速测量方法。并结合实例分析,该方法安全高效且精度可靠,可作为潮间带快速测量的一种新方法。     

对渐进三角网点云数据滤波算法的改进

针对渐进三角网滤波算法（PTD）进行拓普康LiDAR点云数据处理过程中易将地物点误判为地面点的缺陷，本文提出两种改进方法。一种是采用局部坡度拟合法对PDT算法进行改进，将点云数据按高程值与拟合坡面法求解的拟合高程值的差由小到大进行排序，将为地面点可能性更大的点优先判定，从而获取更加精确的TIN；另一种是引入薄板样条曲线（TPS）插值法，对PTD算法进行改进，将PTD中候选点判断参数改为TPS法中的弯曲能量增长值，从而减少误判。结果表明，使用以上两种改进算法，综合考虑第1类误差和第2类误差影响，在大部分地形特征下比传统PTD算法表现更优，对低矮植被、桥、斜坡等特殊地物的滤波效果更佳。     

基于三维激光扫描技术的建筑外立面测绘方法

随着建筑外立面改造项目不断加速,外立面测绘工作逐渐增多。三维激光扫描技术以其高效、高精度的特点,成为一种便捷的测绘方式。对三维激光扫描技术的原理和用于建筑立面测绘的思路、流程和方法进行了研究和分析。对生产过程中涉及到资料的准备、控制网的建立、数据的采集、数据的处理、成果的检核和补测等工艺进行了详细分析。结合工程项目对三维激光扫描技术的立面测绘精度进行了验证,对该方法应用中的注意事项、优缺点及适用范围进行了研究分析和总结。     

北极冰区船舶安全航行过程风险动态仿真

近年来随着北极冰区航道的开辟与成功通航,船舶航行安全广受重视,因冰区通航条件对船舶交通安全影响因素特殊且变化大,有必要分析极地冰区船舶航行时航路过程中的风险。探讨低温、浮冰、高纬度等特殊属性对船舶极地冰区航行安全的影响,结合船舶交通风险的特点,提出北极冰区东北航道船舶航行风险状态概率转移的过程风险,构建北极冰区东北航道船舶航行过程风险模型。基于马尔科夫过程假设,建立基于马尔科夫链-蒙特卡洛方法的云仿真模型,利用该模型对北极冰区东北航道船舶航行进行时间连续的过程风险动态仿真。研究表明:夏季时期船舶在北极冰区东北航道航行过程风险整体上处于可通航状态,离散风险程度随时间而连续变化,总体呈现"M"型趋势,风险波动明显。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而，现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点，不利于建筑物对象建模。针对该问题，本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像，根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据；然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理，可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明，该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化，得到较为纯净的单体建筑物点云数据，为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

三维激光扫描技术在1∶500地形图精细化制图中的应用研究

三维激光扫描技术作为一种新兴的测绘技术,与传统测绘技术相比,具有高精度、高效率、非接触性等优势。将三维激光扫描技术应用于大比例尺精细化制图中是目前研究的一个热点问题。本文选取了位于滇西北香格里拉片区的纳帕海自然保护区作为研究区,对将三维激光扫描技术应用于大比例尺精细化制图的工程实践中的点云数据的外业采集和内业预处理,地理信息的提取、编辑和制图等技术要点进行了试验验证和总结,并对最终制图成果的精度进行对比分析。结果表明平面位置的中误差为3.8 cm,高程中误差为12.5 cm,能够满足1∶500大比例尺制图的要求。     

数字全息云粒子测量技术现状及进展

准确获取大气中云粒子的原位探测信息,对于揭示气溶胶—云—降水形成物理机制、改进数值预报模式微物理参数化方案、评估人工影响天气催化效果等具有重要的应用价值。数字全息测量技术能够同时获取云粒子的尺度、速度、相态和空间位置等信息,且具有覆盖粒子尺度范围广（μm～mm）、空间采样精度高（可达mm量级）和仪器采样体积可准确确定等诸多优点,在云微物理观测领域具有广阔的应用前景。总结了目前国内外数字全息云粒子测量仪器的研究现状,分析了仪器研制所涉及的全息光路设计、机械防护和全息图处理等几个关键技术问题,并介绍了全息云粒子观测结果在揭示混合云内冰晶冻结机制和云中湍流混合作用影响微物理机制等方面的应用。最后,从技术应用角度对全息光路优化设计、全息图处理方法、仪器结构防护和外场观测试验等方面作了一定的思考和展望,以期为开展相关仪器研制和云微物理观测应用研究提供参考。     

A Numerical Study of Mesoscale Vortex Formation in the Midlatitudes:The Role of Moist Processes

In this study, a three-dimensional mesoscale model was used to numerically simulate the well-known "98.7" heavy rainfall event that affected the Yangtze Valley in July 1998. Two experiments were conducted to analyze the impact of moist processes on the development of meso-β scale vortices(MβV) and their triggering by mesoscale wind perturbation(MWP). In the experiment in which the latent heat feedback(LHF) scheme was switched off, a stable low-level col field(i.e., saddle field—a region between two lows and two highs in the isobaric surface) formed, and the MWP triggered a weak MβV. However, when the LHF scheme was switched on as the MWP was introduced into the model, the MβV developed quickly and intense rainfall and a mesoscale low-level jet(mLLJ) were generated. The thickness of the air column and average temperature between 400 and 700 hPa decreased without the feedback of latent heat, whereas they increased quickly when the LHF scheme was switched on, with the air pressure falling at low levels but rising at upper levels. A schematic representation of the positive feedbacks among the mesoscale vortex, rainfall, and mLLJ shows that in the initial stage of the MβV, the MWP triggers light rainfall and the latent heat occurs at low levels, which leads to weak convergence and ageostrophic winds. In the mature stage of the MβV, convection extends to the middle-to-upper levels, resulting in an increase in the average temperature and a stretching of the air column. A low-level cyclonic circulation forms under the effect of Coriolis torque, and the m LLJ forms to the southeast of the MβV.     

云微物理过程对台风数值模拟的影响

将中国气象科学研究院（CAMS）混合双参数云微物理方案用于中尺度天气模式WRF,开展了对2013年超强台风天兔（1319）的模拟,通过与台风最佳路径、强度及热带降雨测量卫星（TRMM）资料对比,分析CAMS云微物理方案在模拟台风中的适用性及云微物理过程对模拟台风天兔的影响机制。设计了3组敏感性试验:修改雪粒子质量和落速系数（EXP1）,采用海洋性云滴参数（EXP2）,同时修改雪粒子质量和落速系数并采用海洋性云滴参数（EXP3）。结果表明:EXP1和EXP3由于霰碰并雪速率的增加及减小的雪下落通量,导致雪含量显著降低,同时也减少了整体冰相物的含量;EXP2和EXP3模拟的台风眼区对流有效位能快速减小,再现了前期台风的快速增强过程,路径偏差也最小;各试验模拟的小时降水率总体偏强,EXP3的降水空间分布与实况更接近,明显降低雪粒子含量,并一定程度上改善模拟的台风路径、强度及降水分布等。该结果不但可为改进适用于台风的云微物理参数化方案提供思路,也可加深云微物理过程对台风影响的认识。