基于三维GIS的内蒙古人工影响天气电子沙盘系统设计及应用

基于国内自主知识产权的EV-Globe三维GIS平台,结合高分辨率遥感影像和数字高程模型,设计研发了内蒙古人工影响天气电子沙盘系统,实现了内蒙古人影作业装备和观测站的布局展示,卫星云图、雷达回波及降水量等天气监测信息的三维可视化分析展示,实际人影作业过程及作业方案的三维仿真模拟等功能,体现了人影空地立体作业模式,为用户提供形象直观的地理场景、飞机穿云及催化播撒效果,对提升人影指挥决策能力和作业能力起到积极作用。     

包头市人工影响天气综合业务系统中三维地形图的实现方法

在"包头市人工影响天气综合业务系统"中以1:5万的数字高程模型(DEM)为基础,将图像平面与三维地形叠加,采用三维场景的模拟方法绘制包头地形图,其核心是三维地形的可视化显示。三维地形可视化通常采用DEM作为基础地理数据,在上面叠加遥感影像,这就保证了三维模型能够较为真实地反映实际的场景。     

突发暴雨型滑坡泥石流地质灾害格点化预警方法

利用浙江省雷达、自动站等现代探测资料,结合数值预报等,形成连续滚动的高分辨(0.01经纬度格距)0~3 h网格化定量降水预报,通过G IS数字高程模型、遥感数据(地质、土壤、土地利用现状)的数据库分析获取浙江省境内地质灾害易发程度的分布数据,对传统的灾害预警模型以Logistic回归模型为基础进一步改进,再采用逐时滚动递进方式引入"前期有效累积降雨量"算法,应用网格化的处理方式,建立具有高分辨(约1 km×1 km)的强降雨诱发型滑坡、泥石流网格化的客观预报预警模型,期望探索和改进气象灾害的预报技术方法,尝试提高预报的精细化程度。     

起伏地形下浙江省散射辐射时空分异规律模拟

结合影响起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素,通过基于数字高程模型（DEM）数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,综合考虑地面因素对散射辐射的影响;基于常规地面气象站观测资料建立的水平面散射辐射模型,考虑天空因素对散射辐射的影响;建立了起伏地形下浙江省散射辐射分布式估算模型;逐月计算了浙江省散射辐射（100m×100m）的空间分布。结果表明：散射分量分布与地理地形因子、季风影响、大气透明程度有关,由高纬向低纬逐渐增加;季节分布特点为,夏季〉春季〉秋季〉冬季;坡度、坡向对散射辐射的分布影响小,但辐射值与开阔度呈正相关,各季辐射最大值分布在开阔度大处,最小值在开阔度最小处,不同季节有所伸缩。计算结果可以为气候变化和环境资源研究提供基础数据。     

基于GIS的秦岭山地气温空间分布

提出一种以气象站点观测资料为基础,用G IS技术建立山地平均气温分布模型的方法。通过数字高程模型(DEM),获取地形数据,建立山地天文辐射模型。考虑海拔高度、地形等影响气温空间分布因子,建立山地气温分布模型。     

闪电数据三维可视化统计分析系统设计与实现

利用虚拟仿真技术,基于GaeaExplorer三维地理信息系统平台,设计开发了闪电数据三维可视化与统计分析系统。建立了闪电空间数据库,搭建了逼真的三维仿真场景,实现了闪电数据三维精细可视化;同时结合地理信息系统的空间分析能力,实现了闪电数据的管理及空间分析功能,为防雷减灾和决策服务提供了科学手段。应用结果表明:研发的闪电数据三维可视化与统计分析系统具有良好的应用体验,为闪电业务及科研工作提供了坚实的基础平台。     

基于OPENGL的组网雷达三维显示系统的开发与应用

利用OPENGL工具,并结合计算机图形学三维成像相关算法,实现了组网气象雷达数据的三维可视化显示。文中给出两个台风实例,将2014年经过海南的台风“威马逊”和“海鸥”以及相应风廓线雷达风场资料导入该三维显示系统,结果表明：该平台可以全面直观地构建台风的三维结构,并可根据需求显示其内部强回波结构;多普勒天气雷达数据与风廓线雷达风场资料相结合,提高了大气风场的监控能力。此项工作对SWAN起到了一定补充作用,并可进一步推进三维雷达组网产品的业务应用。     

CINRAD三维拼图产品显示系统

新一代天气雷达三维拼图产品显示系统是采用三维VTK(Visualization Toolkit)技术,结合具体的空间体绘制算法,开发的显示平台。此显示平台针对中国气象科学院国家灾害天气重点实验室开发的新一代天气雷达3D组网拼图产品,在兼顾实时处理和事后分析的需求下,实现了包括X,Y,Z平面在内的空间任一切面的雷达回波强度显示,运用光线投影算法实现了雷达回波数据的空间整体三维重建显示。同时结合多种产品的二维平面显示功能以及二维和三维的交互功能,更为直观和全面的展现了空间回波的分布状况,使得三维组网产品的优势在业务系统上得到更大程度的发挥。     

遥感影像三维可视化研究

利用DEM高程资料实现遥感影像的三维显示可大大提高遥感监测产品的使用价值，而商用软件成本高操作繁琐普及困难。利用计算机图形学知识和Delphi编程语言，开发了一套遥感影像三维可视化软件。对在开发过程中遇到的有关DEM数据的裁剪与拼接、图像配准、地表模拟、透视变换、消隐处理、光照和阴影效果以及颜色变换等问题的解决方案和实现方法作了简要的介绍。     

市级人影作业地理沙盘辅助指挥调度系统设计与应用

地市级气象部门主要通过高炮、火箭、地面燃烧炉等方式实施人工增雨、人工防雹作业.为了提高工作效率,三门峡市气象局利用计算机网络和现代移动通讯技术,制作了3m×3m高精度的地理沙盘立体模型,开发了基于GIS技术的市级人影作业地理沙盘辅助指挥调度系统.指挥人员分析卫星、雷达等资料并确定作业区域和时间后,系统利用计算机串口与地理沙盘上的专用数控电路相连接,把作业状态分析结果通过灯光颜色变化实时显示在每个炮点上,便于工作人员结合地形开展辅助指挥调度作业.     

一种基于统计分布的图像分割方法

为了使数字高程模型(DEM)图像显示时各种颜色所占面积大体相等，提出了一种图像分割多阈值确定方法。该方法先用较多的组数对数据点按高程分组统计，在此基础上合并数据点较少的相邻组，得到分布较为均匀、组数较少的二次分组，提取二次分组的组限作为阈值。试验和分析证明，用该方法获取的阈值能较好地分割图像，节省时间和空间。     

高速公路夜间大雾图像特征及其识别

基于高速公路夜间交通监控图像,选择其附近能见度自动监测数据作为图像是否有大雾的标准,分析有雾或无雾环境对光源及其成像的影响,提取相应的特征值,利用支持向量机的方法建立了大雾识别模型。结果表明:大雾存在时空气消光系数增大,LED电子显示屏、车灯等光源在图像上呈现出亮度减弱而梯度小,散射较明显的特点;纹理特征表明有雾时图片纹理简单、纹理较浅分布均匀,像素之间相关性大,无雾时则反之;模型评估得出临界成功指数为0.74,虚警率为0.18,有较好的识别效果。     

南方丘陵地区水稻种植面积遥感信息提取的试验

以浙江省为试验区, 针对水稻种植面积遥感信息提取的业务化运行问题, 进行了以下试验:(1) 以传统的单象元统计分类识别方法为分类器, 在地理信息系统支持下, 提取丘陵地区大范围水稻种植面积信息的可行性; (2) 在遥感资料的基础上, 结合地形数据综合提取水稻种植面积专题信息的可行性和有效性; (3) 混合象元分解方法在丘陵地区的有效性和适用性.结果表明, 用最大似然法提取大范围水稻种植面积信息的精度可满足业务化运行的要求; 模糊监督分类有较高的分类精度和较好的稳定性, 具有较强的适应性; 坡度数据作为遥感影像分类的辅助数据层, 可以有效地提高丘陵地区水稻种植面积信息的提取精度, 还可以提高分类的稳定性和空间位置精度.     

浙江省地理参数对地闪的影响

利用2007—2016年浙江省地闪数据,数字地形海拔数据、土地覆盖数据和HWSD数据集,定量化分析海拔、坡度、坡向、土地覆盖类型、土壤电导率对该地区地闪的影响。研究结果表明:浙江省地闪主要集中在海拔0～600m、坡度0°～30°;坡向东南地闪次数最高,坡向西地闪次数最低;林地地闪次数最高,湿地地闪次数最低;地闪对应的电导率主要集中在0.1dS/m。单位面积下,地闪次数随海拔、坡度、电导率均呈现先增加后减少的趋势;坡向东、东南地闪次数较多,坡向西、西南地闪次数较少;土地覆盖类型地闪次数最高是城市和建筑区,最低是水体。此外,地闪强度平均值随海拔增加呈现先减小后增加的趋势;陡度平均值随海拔增加而减小。两参数均随坡度增加而减小;随电导率增加呈现先增加后减少的趋势。以5km×5km为网格单元统计网格内各参量平均值进行相关分析发现,浙江地区电流强度、陡度均和海拔、坡度呈现负相关。     

河南省自然保护区信息查询系统设计与实现

以MapObjects和Visual Basic为工具开发了河南省自然保护区信息查询系统,该系统具有地图显示、空间查询、模型导入、数据处理、制图输出、表格处理以及办公自动化等7个模块,能够管理复杂的空间数据和非空间数据,并集成了办公自动化功能。该地理信息系统的开发能够促进自然保护区珍稀资源的有效管理和生物多样性的保护,同时也提高了河南省自然保护区管理的信息化水平。     

提高新一代多普勒天气雷达产品数据质量的途径与方法

简要介绍和探讨利用CINRAD/SA/SB/CA/CB系列(统称WSR-98D)最新Build 10雷达软件系统提高气象产品数据质量的几种途径与具体实用方法,主要包括:生成正确的地物杂波滤波控制图,对速度数据进行退模糊处理,考虑地理地形环境对降水产品质量的影响,用实际测量降水数据对雷达估测降水产品进行调整和订正,正确设置使用局地环境数据。     

青藏高原东边缘山区极值风速推算方法的研究

利用1971—2001年青藏高原东边缘地区12个气象台站风资料,分析了影响极值风速的主要因子,通过对地形的参数化处理,建立了极值风速随海拔高度和地形参数变化的拟合模型,可推算该地山区的极值风速,并利用山区临时观测资料对拟合模型进行了检验。结果表明,利用引入地形参数所建立的极值风速拟合模型来推算山区极值风速具有一定的可行性。     

不同分辨率再分析资料对浙江省气温刻画能力的对比评估

利用浙江省66个基本气象站1979—2010年的日平均气温数据,系统评估了三套再分析资料R1、R2和CFSR对浙江省气温的刻画能力。结果表明:三套再分析资料的气候平均态与观测均存在一定差异,其中R1、R2的空间分布型与观测较为接近,CFSR与观测差异较大;三套再分析资料均存在系统性冷偏差且这一偏差在32年中稳定存在,其中CFSR的冷偏差更显著,浙南地区是其冷偏差的重要来源。三套资料的均方根误差均存在季节变化:冬季（特别是1月）误差较小而夏季（特别是7-8月）误差较大,R1和R2的季节差异强于CFSR。CFSR对浙江省气温变率的把握能力优于R1和R2,其距平场EOF分解前三模态的空间型态和时间系数与观测更为接近。系统误差订正后,三套再分析资料的可信度得到显著改善,CFSR的改善效果最明显,说明系统性误差是三套再分析资料偏差的重要来源。改善后三套再分析资料的均方根误差和空间相关系数大体相当。CFSR网格点气温插值到观测站点时因海拔差异导致的误差以及CFSR在浙江省的模式地形偏高可能是其有较大冷偏差的重要原因。      

基于GIS的大连冰雹分布与地形因子的相关分析

利用1971-2010年大连地区64个乡镇的冰雹观测资料和1:50 000数字高程模型,选择和设计对冰雹空间分布可能有影响的地形因子,如海拔高度、坡度、坡向、地形起伏度、地形切割深度等,采用数字地形分析、不规则窗口统计等方法研究冰雹分布与地形因子间的相关关系。结果表明：地形高程、西北偏西坡向和地形切割深度是影响大连地区冰雹分布的最主要地形因子。地形高程抬升下的强对流天气系统有利于降雹;西北偏西坡向有利于冰雹的形成;地形起伏显著的区域更有利于冰雹的形成和降落。建立了冰雹与地形因子间的回归方程,模拟了大连地区的冰雹空间分布,结果显示大连地区冰雹最严重区域位于瓦房店和普兰店北部地区,沿海及南部地区较少。