GPU/CPU协同粗粒度并行计算及在城市区域震害模拟中的应用

采用精细结构模型和动力时程分析以提高城市区域建筑震害预测精度已经成为一重要研究方向,而传统的CPU计算平台成本过高,难以推广。本文提出采用基于GPU/CPU协同粗粒度并行计算的方法来实现城市区域建筑震害的高效精细化动力时程计算,可以显著提高效率并降低成本。简述了所采用的程序架构、计算模型、参数选取,对并行计算的效率进行了详细的讨论,并通过一个中等大小城市的案例展示了该方法的优势。     

基于正交试验法的天然气水合物地层钻井液配方设计

在天然气水合物勘探开发过程中,钻井液性能的变化会导致水合物的分解与再形成,从而影响正常的钻进。为了满足
水合物勘探所需的稳定钻井液,采用正交试验法,研究了含NaCl、聚合物等不同组分的水合物地层钻井液宏观流变性的变化。以
表观黏度、塑性黏度、动切力等为考核指标,通过改变各组分的含量对钻井液配方进行优选,确定了影响钻井液性能的主要因素,
用较少的试验次数获得了较全面的试验结果,从而获得适合含天然气水合物地层钻井用的钻井液。      

昆明市都市型农业功能区划空间发展战略研究

昆明具有多功能特征的外向型都市农业格局正在形成,综合运用文献分析、专家咨询等方法建构了由生产、经济社会效益、资源禀赋和生态、农业现代化四位一体的功能区划指标体系,采用逐步判别聚类法将昆明市都市型农业分为滇池沿湖发展区、城市近中郊特色支柱产业发展区、北部农业综合开发区3个功能区,并结合现代昆明大都市建设提出了3区的功能定位、发展方向等。     

多情景粮食安全底线约束下的中国耕地保护弹性空间

科学解析中国耕地数量保多少与如何保等问题对保障国家粮食安全与资源环境可持续发展具有重要意义。面向共享社会经济路径（SSPs）的多情景粮食安全底线约束,本文试图利用耕地保有量、人口预测、粮食需求估算、单产提升潜力衰减等模型方法,依据产能特征—健康状态—耕作条件—利用水平的多维度耕地保护紧迫性评估框架,通过耦合时间序列的数量边界控制与空间尺度的区域规则约束刻画出中国的耕地保护弹性空间。在满足个人基本营养安全与作物单产条件干扰变量恒定的假设前提下,研究发现：① 中国多情景耕地保有量在2020—2100年间呈下降态势,现有耕地数量足以维持长期的粮食安全,但短期内则仅勉强达到理论粮食安全的临界区间1.40×10⁸~1.59×10⁸ hm²。② 不同维度耕地保护紧迫性在九大农业区划内呈现差异化分布特征,自然条件优越且适宜耕作的黄淮海平原区与长江中下游地区是综合紧迫性高值地块集聚区域。③ 可持续情景与区域冲突情景分别代表粮食安全底线约束下的最小与最大耕地保有量情景,在当前国际形势下,中国应保证短期（2035年内）可休耕量不高于9.29%。④ 基于时空耦合划定的耕地保护弹性空间可分为优先保护、严格管控、休养生息、战略储备、整治修复和特殊保护6类,不同空间的耕地保护弹性强度、目标与任务各有侧重。整体而言,耕地保护弹性空间的划定思路有助于农业结构调整、休耕政策完善等耕地空间规划体系构建,对中国耕地保护制度转型具有借鉴价值。     

CMIP5部分模式气温和降水模拟结果在北半球及青藏高原的检验

利用北半球和青藏高原的观测资料,通过趋势分析、量值比较及小波分析等方法对已提交历史模拟结果的8个模式进行了比较.结果表明,各模式对北半球气温年变化模拟的较好,一般7、8月气温最高,1月气温最低,不存在相位差问题.各模式模拟的历史气温年际和年代际变化趋势比较一致,气温最大相差2.8℃以上;模拟的1850-2005年气温平均最高和最低值相差可达1.8℃左右;除1个模式外,其余模式都能较准确地模拟出至少有一次气温突变.对北半球降水的模拟,各模式都模拟出了降水的季节变化,但从年际变化趋势来看,4个模式模拟的降水为增大趋势,4个为减小趋势.对青藏高原的模拟,从变化趋势与观测气温的对比来看,8个模式中,除2个模式通过了0.05显著性水平检验外,其余均通过了0.01显著性水平检验;各模式都模拟出了青藏高原的降水中心,但对降水量值的模拟相差较大.     

黄土高原土壤湿度对地表能量和大气边界层影响的观测研究

利用黄土高原区域甘肃平凉地区陆面过程与灾害天气观测研究站2016—2017年夏季(6—8月)晴好天气下的观测资料,定量分析了平凉地区土壤湿度在干、中、湿三种不同状况下对地表辐射和地表能量分配及大气边界层的影响,并根据总体变化趋势,将土壤湿度进一步分为干、中区间(0. 158～0. 220 m~3·m~(-3))和中、湿区间(0. 179～0. 325 m~3·m~(-3)),与波文比、感热通量、潜热通量进行相关性分析,从而探究土壤湿度通过影响地表能量分配和大气边界层进而影响降水的可能物理机制。结果表明:(1)土壤湿度变化对反照率影响相对较小,对波文比影响显著,主要是影响感热、潜热变化,即影响地表能量分配过程。随着土壤湿度增加,潜热增大,感热减小,波文比显著降低;土壤湿度变化对地表净辐射影响显著,主要影响净长波辐射变化,随着土壤湿度增加,净短波辐射呈现略微增加,净长波辐射显著增加。(2)土壤湿度分区间分析结果显示,土壤湿度在干、中区间(0. 158～0. 220 m~3·m~(-3))对潜热通量以及边界层高度的影响相比土壤湿度在中、湿区间(0. 179～0. 325 m~3·m~(-3))的影响更大,即土壤偏干情况下,地表通量变化和大气边界层发展更显著。此次观测数据定量分析结果与理论机理较为一致,表明该观测数据的可靠性,可为数值模式在黄土高原区域的模拟提供重要的数据基础。     

城市轨道交通隧道下穿既有高架线风险评估

对北京地铁15号线矿山法隧道工程下穿既有地铁5号线高架结构进行风险评估,明确了该高架结构的重要性等级为Ⅰ级。根据高架结构现状调查和结构检测,评定其安全性等级为良好。通过三维数值模拟,研究既有高架结构的受影响程度,评定为严重。该既有线高架结构风险发生的可能性为可能发生,其工程环境风险等级为一级。施工过程严格执行相关方案,监测结果表明高架结构和轨道结构的变形满足控制要求,既有线安全运营未受到影响。该工程既有高架结构的风险评估和控制工作,可作为类似工程的参考。     

基于Android平台的街景采集系统的研究

随着国民经济的发展、人们生活水平的提高,城市各街道的商铺、建筑物等更替速度越来越快,更新缓慢的街景地图服务已经无法满足日常生活的需求。专业的街景采集存在成本高、见效周期长、盈利性差、更新速度慢等诸多弊端。随着智能手机的广泛使用和手机像素的不断提高,街景采集工作出现了新的方式。本文以基于Android平台的街景数据采集系统为研究对象,对目前国内街景采集的现状进行了详细研究,设计数据库构架并阐述了在Android手机上建立库的流程。并以Eclipse为开发平台,利用Android SDK、高德地图SDK、ADT等插件,采用嵌入式开发方法,在Android手机上实现街景数据的采集、本地街景数据的存储管理和GIS的相关功能。     

长三角快速城市化地区景观多功能性演变——以苏州市为例

评估快速城市化地区的景观多功能性演变特征对于理解城乡发展转型下的资源配置与优化、制定合理的区域土地管理与规划政策至关重要。论文以长三角经济区中城市化进程最为突出的代表性城市——苏州市为研究区,选取居住承载、粮食供给、生境维持、水源涵养、气候调节与土壤保持6种景观功能指标,通过空间分析、SOFM网络模型等方法,基于1 km景观单元对区域景观多功能性的热点演变规律、权衡协同演化关系等进行分析。研究表明：① 受城市扩张影响,2000—2015年间苏州市景观多功能以居住承载功能的扩散态势为主,其他景观功能均呈现差异化缩减趋势,其中粮食供给与生境维持的功能弱化最为显著,且3种调节功能的空间分布特征存在一致性。② 随时间推移,苏州市景观多功能性逐渐增强,其高值区(>2)范围集中分布在林草地与耕地景观。在社会经济发展影响下,区域景观多功能性时空演变特征由强到弱并逐渐趋于稳定,演变热点区主要分布在乡村地区与城乡结合部,冷点区则以生态空间集聚为主。③ 景观多功能之间权衡与协同关系在研究期内的特征规律并未因时间序列演进表现出差异性,但权衡与协同程度存在波动性变化趋势。结合多功能权衡特征与多功能性热点变化规律,可在景观单元与乡镇行政单元上将苏州市划分出8类主导景观功能与4类城乡发展分区。整体而言,长三角快速城市化地区的景观多功能性优势呈“城市→近郊区→远郊区→乡村”的圈层式空间迁移过程,但多功能性映射出的土地利用多样化势必会导致更多的土地利用冲突问题,决策者应在多尺度时空耦合视角综合考虑景观管理或土地利用政策的设计与实施。