中国对全球地球观测系统的贡献

进一步认识地球、关注地球发展规律, 保护人类共同家园已成为世界各国政府的共识。共同发展地球观测技术, 提高对地观测能力成为新世纪世界各国的共同要求。2003年发起, 2005年由欧盟组织的地球观测部长级峰会上通过了全球综合地球观测系统(Global Earth Observation System of Systems, GEOSS)十年执行计划, 构成了世界范围内地球观测领域国际科技合作的主流。中国地球观测领域呈现出快速发展的趋势, 并提出了该领域的全球性发展战略, 预示着中国将在国际地球观测领域发挥越来越重要的作用。文章介绍了中国地球观测领域发展现状和趋势, 在分析中国参与全球地球观测领域国际合作现状及目前存在问题的基础上, 提出进一步促进中国参与该领域国际合作, 为中国乃至国际社会发展做出重要贡献的建议。     

基于XML Schema地球系统科学数据的元数据扩展机制

概述目前国内外地学数据共享中元数据的应用,分析地球系统科学数据的学科特点:数据量大、学科复杂、元数据标准多,从而论证在地球系统科学数据共享网的开发和研究中元数据扩展的必要性,论述元数据扩展的基本方法、抽象模型和基本原则,总结地球系统科学数据共享网核心元数据的多学科扩展表达,最后,论述地球系统科学数据共享网中元数据扩展机制的实现,以及利用XML Schema文档的可扩展性,阐述基于XML Schema地球系统科学数据的元数据扩展机制,实现地球系统科学数据元数据的多学科扩展.     

基于 VisIt与地球系统格网的并行可视化实验

利用集群架构和分布式并行可视化工具 VisIt,编写了自定义插件,实现了基于大规模地球系统格网组织下的全球科学数据并行可视化,并设计实验对其并行可视化性能进行了对比分析.实验发现: VisIt完成一次渲染的加速比及并行效率随着核数的增加逐渐降低;采用 GPU 渲染,可以很好地提高并行渲染的效率.但在核数和 GPU 个数同步增加的情况下,由于核间通信、 GPU 间通信以及核- GPU 间通信等,VisIt一次渲染的并行运行时间并无明显降低.随着数据量增加,VisIt对单位数据量的运行时间却逐渐减低.实验表明,VisIt可较高效地完成大数据量的并行渲染.该方法和结论可供地学领域大规模海量数据可视化研究参考.     

地球系统多尺度关键区域与关键过程的智能化测绘

作为地球系统中对全球气候变化最敏感的关键区域,冰冻圈的关键过程研究备受关注.同时,地球系统多尺度关键过程监测研究的必然趋势是从数字化测绘走向智能化测绘.本文针对冰川融化与海平面上升、极地冰盖稳定性及底部结构、南北极海冰变化与极端气候、冻土退化与地质灾害,以及地球系统下的宜居城市地下空间等5方面总结了智能化观测和智能化处理在地球系统关键过程方面的研究现状,进而展望了地球系统关键区域和关键过程的智能化测绘发展趋势,即健全智能化综合监测网络、建立关键区域大数据中心,以及搭建关键过程智能化模拟与预报系统等.     

数据驱动与理论驱动双向耦合的智能化地球系统模式探索

分析总结了人工智能方法在地球系统模式中的应用,提出了人工智能数据驱动与物理模型理论驱动相融合的智能化地球系统模式研究框架,并对该框架的研究思路和关键技术进行了分析。该框架将地球系统模式自下而上的数据驱动模型与自上而下的物理模型耦合,通过双向驱动共同实现地球系统数学物理方程的有效求解,从而构建智能化的地球系统模式。进一步研究需要基于该理论框架提出具体可行的算法,从而促进智能化地球系统模式研究的发展。     

让地球的“乳汁”永远滋润大地——我国地下水资源与环境现状透视

去冬今春,我国北方地区一场50年一遇的严重旱情不期而至,使河流干枯、麦田龟裂、麦苗枯萎。据统计,这次旱情,导致全国耕地受旱面积达2．99亿亩,其中作物受旱面积达1．53亿亩,有442万人、222万头大牲畜发生饮水困难。河北、河南、山东、安徽、江苏、山西、陕西、甘肃等北方八省的小麦主产区受旱面积达1．52亿亩。     

基于地球系统空间格网的全球大数据空间关联与共享服务

对地学领域全球观测及分析模拟的大数据进行空间关联,可以促进数据共享利用,更好地服务于全球变化与地球系统科学研究及社会公益事业。本文分析了全球大数据的共享现状、存在问题和发展方向;介绍了一种基于球体退化八叉树的地球系统空间格网(ESSG),及其和现行坐标系统的关联与转换方法;提出了基于ESSG的三元组数据结构、全球大数据空间关联模式、大数据集成组织与对象表达原理;并基于云环境和Web服务技术,设计了基于ESSG的全球大数据共享服务模式。搭建了试验环境,开发了软件,以全球地壳数据、DEM和大气数据为例,实现了全球大数据空间关联、集成可视化与共享服务。     

动力三角翼低空摄影测量系统的构架与高精度大比例尺应急成图试验探究

通过对动力三角翼的低空摄影测量系统进行合理的架构,并用其获取两个试点区域的影像数据,在全数字智能摄影测量软件IPS3.1中生成终端产品,并将其获得的1∶500地形图与原有的1∶500地形图进行套合,比较得出其套和精度,得出其满足对高精度大比例尺应急(1∶500,1∶1000)DEM、DOM、DLG等数字产品的生产需求。从原始数据采集到影像定向、正射纠正与镶嵌,到终端产品的生成仅仅需要6 h,工作效率远优于目前国内其他低空摄影测量系统的工作效率,可满足应急测量和各种小面积的测量需要。     

既有铁路GNSS测量环境评估系统的设计与实现

阐述了研发既有铁路全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)测量环境评估系统的必要性,给出了既有铁路GNSS测量环境评估系统总体架构,详细介绍了系统开发过程中实现的关键技术,展示了利用Java语言实现系统的各个模块的功能情况。     

实时战场环境仿真系统中三维地形模型简化的研究

对实时战场环境仿真系统中三线地面模型的简化技术作了较为深入的探讨，并提出一些具有创建性的算法。     

面向城市复杂环境的3种多频多系统GNSS单点高精度定位方法及性能分析

城市智能交通、自动驾驶等对高精度动态定位的需求为分米级甚至厘米级,但在城市复杂环境下信号遮挡、衰减和多径频繁发生,GNSS定位的可用性和精度严重降低。本文充分利用现有可用的多频多系统GNSS(GPS/BDS/Galileo/QZSS)数据,采用最新提出的单历元PPP宽巷模糊度固定方法(PPP-WAR),并与传统PPP方法和广域伪距增强精密定位方法进行对比试验,分析了这3种单点高精度定位方法在大都市高楼密布道路、小城镇狭窄道路和工业区开阔道路3种不同信号遮挡条件下的车载动态定位性能。结果表明,目前城市环境中的三频数据完整性高达94%以上,可满足基于多频GNSS单历元定位的需求。粗差阈值设定为3 m时,单历元PPP-WAR解在小城镇狭窄道路的水平定位误差RMS为0.41 m,达到了分米级定位精度,比广域伪距增强精密定位解和传统PPP解分别提高了53.9%和21.2%;3种方法在大都市高楼密布环境下的定位可用性均高于70%,在另外两种城市环境下的定位可用性均高于90%。粗差阈值0.5 m时,单历元PPP-WAR方法和传统PPP方法在小城镇狭窄道路环境中可用性依然可达～70%。单历元PPP-W...