基于计算网格的DEM空间分析系统

计算网格技术可以解决DEM空间分析中大数据量和高密度计算对计算资源的需求。计算网格平台Alche-mi给出了模型系统的架构设计和层次设计,将系统划分为DEM分析服务器、计算网格节点和空间数据库服务器;通过集中式空间数据库服务器和基于数据分解的方法设计了系统的并行算法。实例结果表明,应用网格技术可以显著提高大计算量DEM模型分析的运算效率,具有重要理论和现实意义。     

电磁地理环境监测数据空间插值方法

电磁地理环境无所不在,电磁环境的“时间、空间、频率”特征进行监测与分析对于评估电磁地理环境对人类的日常生产生活的影响具有十分重要的现实意义。目前电磁辐射数据的获取方法和空间化表达的研究非常有限。电磁现象有着自身的空间传播与衰减特性,传统的空间插值方法并不适用于电磁现象的空间化表达。全频段车载电磁环境监测系统沿道路密集采集获取不同频段电磁辐射强度信息,需要对其进行空间插值才能刻画其二维空间的分布特征,本文根据电磁波空间传播规律,提出并实现了基于电磁辐射传播模型的电磁环境空间插值方法,对车载移动电磁环境监测系统获取的数据进行空间化处理,并将该方法与常用的IDW和Ordinary Kriging空间插值方法进行实验对比分析。实验结果表明,本文方法比其它空间插值方法更适合于电磁地理环境数据的空间化表达。     

用未扰动轨道积分法求解空间等离子体组元分布函数的小扰动量

本文在空间等离子体组元分布函数fα和埸量都是小扰动的假定下,由伏拉索夫方程线性化出发,应用未扰动轨道积分法,求出空间等离子体组元分布函数的小扰动量。     

长输管道完整性管理GIS数据模型研究

随着我国长输管道建设规模的不断扩大,管道运营过程中出现的安全问题逐渐成为行业内部乃至整个国家和社会所关注的焦点。针对上述问题,业内专家提出的以G IS为其实现手段,对管道进行完整性管理,是目前解决管道运营中的安全问题可采用的一种较好的方法。采用完整性管理方法,首先需要对管道数据进行建模,把管道的设计资料、竣工资料、检测数据以及设备信息等统一的用空间数据库来管理。本文首先分析了目前国际上现有的多个管道数据模型,然后参考国际上管道完整性管理的理论与方法,同时结合国内管道完整性管理的实践经验,阐述了设计适合我国管道工业的长输管道数据模型的具体过程。在模型的应用上,主要体现在建立管道完整性管理信息系统。该系统充分利用了模型中提供的各类信息,在此基础上,集中开发了线路管理模块、风险/完整性评价模块、站场管理模块等。实践证明,本文提出的管道数据模型在我国管道完整性管理中具有很高的应用价值。     

关于电法异常正演计算的类磁法公式

本文根据金属矿地球物理勘探中磁法和电法工作的特点,分析归纳了椭球类(包括球、圆柱、椭球柱等形体)矿体磁异常公式,引出了用类磁参数表示的矿体视电阻率异常、时间域和频率城激电异常、低频电磁法异常公式。从而较好地建立了数学模型,在一定的条件下,简化了金属矿电法异常正演计算,加深了电法异常性质和特点的认识和研究,并对文献[1]在椭球体磁场公式和激发极化异常的类磁法公式中的一些笔误作一商榷。     

计算介质球极化场的一种简单方法

各向同性均匀介质球在均匀电场中被极化而具有电偶极矩,成为激发电场的二次源,在空间发生电场。本文利用一个简单变换,把问题变换为一个均匀带电球体电场问题。此种分析方法不需用特殊函数,而且物理概念清晰,易于理解。     

频率域航空电磁法水资源探测深度及应用研究

为了了解频率域航空电磁法在水资源勘查中的应用条件和勘查效果，以层状介质模型为基础，计算了多种水文地电模型、多种电磁系统装置的频率域航空电磁响应。通过分析吊舱式直升机频率域航空电磁系统、固定翼频率域航空电磁系统在不同水文地电模型的电磁响应特征和衰减规律，分析了这2套系统在不同水文地电模型条件下的探测深度，即在盐渍化地区，频率域航空电磁系统最大勘探深度为60 m，在非盐渍化地区最大勘探深度为130 m。在综合分析频率域航空电磁法在水资源勘查应用前景的的基础上，通过国内外应用实例表明，频率域航空电磁法在中国东部沿海地区，以及内陆干旱地区寻找浅层淡水是有效的。该项成果对今后利用频率域航空电磁法进行水资源调查具有重要意义。      

基于地球简正模理论的Love数计算

基于地球简正模理论,深入研究球对称、非自转、弹性、各向同性地球模型下,地球受到不同外力作用(体力和面力)而发生变形引起的位移场和外部空间重力场的变化;推导计算潮汐Love数、负荷Love数、正应力和剪应力Love数的计算公式,揭示简正模与Love数之间的内在联系;利用PREM地球模型计算地表的不同Love数,并与由常规的解微分方程组的数值积分方法获得的结果进行比较。结果表明,两者具有很好的一致性,说明公式的正确性。     

不同Mascon模型解比较分析

简要介绍不同机构发布的Mascon模型解数据,并在全球和区域尺度上对Mascon模型解、球谐系数法以及GLDAS水文模型陆地水储量变化计算结果进行对比分析。结果表明,不同Mascon模型解具有较好的一致性;与球谐系数法反演结果相比,Mascon模型解能提高反演结果信噪比值,空间分辨率更高,保留更多有效信号,与GLDAS水文模型结果相关性更好;不同Mascon模型解中,JPL Mascon模型解信噪比值最大,与GLDAS水文模型时间序列相关性最好。     

改进Grey-Markov模型在油气管道腐蚀深度预测中的应用

为解决在役油气管道因腐蚀导致的穿孔泄露等问题,基于GM(1,1)模型及Markov理论,建立了一种管道腐蚀深度预测新方法。首先,利用检测数据建立灰色方程,对油气管道腐蚀深度进行趋势预测;然后,根据趋势预测值进行状态划分,利用马尔可夫理论建立滑动转移概率矩阵,通过管道状态变化对管道腐蚀深度进行预测;最后,以胜利海洋石油开发公司孤六联阀组-孤岛首站集输管线试验段为例,对管道腐蚀深度进行了预测,研究结果表明:改进的灰色-马尔可夫模型预测精度较高,预测结果有更高的可信度,能够更好地指导管道的检查维修。      

计算应变固体潮理论值的旋转椭球模型

根据Wahr模型,本文建立了计算应变固体潮理论值的旋转椭球模型;并推导了计算应变固体潮理论值的实用公式。考虑到旋转椭球模型是球对称模型的推广,本文比较了这两种模型对计算结果的影响。     

基于概念分析的空间数据挖掘研究进展

空间数据挖掘的过程与空间概念形成和分析的过程密切相关.本文以空间数据中抽取出各层次、各粒度的概念为主线,以概念形成和分析的形式化理论--概念格和云模型为理论基础,总结了基于概念分析的空间数据挖掘方法及应用,包括概念格的空间关联规则挖掘方法及应用、概念格的概念聚类挖掘方法及应用、云模型的空间关联规则挖掘方法及应用、云模型的空间聚类/分类挖掘方法及应用等.概念格提供了一种形式化的概念描述和概念结构分析的理论和方法,云模型提供了一种综合处理模糊性、随机性以及二者之间关联性的不确定性理论和方法,利用概念格、云模型等形式化的理论和方法分析和描述空间数据挖掘过程中空间概念的形成、空间概念的结构关系、空间概念之间以及空间概念层次之间的不确定性是概念分析的空间数据挖掘研究的进一步的研究方向.     

球面数字空间下的基本拓扑模型

球面格网数据模型SGDM(Sphere Grid Data Model)具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前构建globe GIS的有效方法之一。但是,目前关于球面定性和定量的相关模型方法,大都建立在球面连续空间之上。为使计算机能有效地进行球面空间数据处理和关系计算,亟需在球面离散空间上建立起一套空间分析模型和相关方法。本文给出了球面数字空间的定义和特性,建立了基于流型的球面数字空间的基本拓扑模型,将Egenhofer等人的4交关系模型推广到球面数字空间。     

基于GIS的化学品管道输送监控预警系统研究与开发

管道输送以其效率高、成本低等优势在化工企业与园区中得到广泛应用。管道输送的规范管理和安全监控是管道高效安全运行的基础保障。本研究根据天津临港工业区管廊数据管理和管道泄漏检测的实际需求,设计开发了化学品管道输送监控预警系统,将GIS技术和泄漏检测模型有机集成,实现了数据的统一管理和综合查询、管道运行的远程监控和管道泄漏检测及空间定位等功能,可有效提高管廊系统日常管理效率和事故决策分析水平。系统以方案的形式组织管理所有数据,可适用于其他地区管廊的监控管理,具有较好的可推广性。     

全空间下并行矢量空间分析研究综述与展望

新一代并行空间分析将面临空间大数据分析和实时空间分析服务的挑战。矢量空间计算作为GIS系统中的重要组成部分,在并行化算法设计中存在负载不均,并行扩展性差,IO性能低等技术瓶颈。本文首先从应用需求和技术发展的演变历史回顾了矢量空间分析算法发展过程;然后,从研究现状的角度详细阐述了并行矢量空间分析计算的研究成果,总结了并行空间分析算法的算法特征和技术瓶颈,对不同并行编程模型进行了对比,并提出了并行空间分析算法的研发流程;最后,从发展前景的角度预测了全空间信息系统中基于多粒度时空对象的空间数据模型和计算方法的发展趋势,提出了以内存计算等技术实现存算一体化的新型空间数据模型和分析方法的技术趋势。     

支持时空耦合计算的HTM-ST日地空间系统数据组织模型

数据组织模型是对科学数据进行有效管理、共享与应用的基础。日地空间物理学科通常采用基于语义标注的传统数据组织模型,但是该模型忽略了数据间的时空关系,难以支持大规模数据处理与关联分析,应建立一种支持时空计算的数据组织模型,从而有效支持当前日地空间物理领域对数据快速发现、精细结构识别、耦合关系研究与时空演化分析等方面的应用需求。鉴于此,本文提出了HTM-ST离散化时空数据组织模型,该模型在层次三角网格的基础上,在时间维度通过等长剖分进行扩展,从而形成离散化的时空剖分,采用时-空耦合编码将高维的剖分单元组织到一维空间中,并基于上述剖分结构与编码算法在HBase环境下设计了模型的存储方案。本文利用多颗极轨卫星的能量粒子探测数据实现了该数据组织模型的原型示范系统,并设计了基于该模型的时空查询算法和地方时全球数据插值算法,用于对该模型进行实验验证。实验分析表明,HTM-ST模型具有高效性和鲁棒性,可以作为面向时空关系的日地空间物理数据组织与存储基础。     

改进的HASM-AD算法及在空间变量模拟的应用分析

高精度曲面建模(HASM)可以显著提高空间曲面模拟的精度,但是计算速度低限制了该模型的进一步应用。为了提高HASM模型的计算效率,本文对HASM-AD算法作了改进,通过在计算过程中为采样点添加索引,避免了计算过程中对采样点信息的重复查找操作;同时,在遍历独立计算单元时实时计算第一类、第二类基本量及克式符号,避免了全局存储上述变量所需要的额外内存消耗。数值试验表明,由于将全局线性方程组求解问题转化为局部独立计算单元(5×5栅格)内的方程组求解,改进的HASM-AD算法显著提高了计算效率,同时降低了模型运行过程中的内存消耗。最后,本文以全国陆地降水空间分布模拟分析作为实例,验证改进的HASM-AD算法模拟精度及计算效率,模拟结果表明,改进的HASM-AD算法模拟结果精度优于其他HASM算法(以HASM-PCG为例),并且计算效率优势更为明显,实现全国10km分辨率的降水分布模拟耗时仅为4s。表明改进的HASM-AD算法提高了计算速度,并且适于大尺度的空间变量模拟应用。     

基于后向递推与扩展指数的球谐域高斯滤波系数高精度计算方法北大核心CSCD

针对滤波半径较大、参考球面半径较小、球谐阶数较高时,传统高斯滤波球谐系数计算存在不稳定性的问题,将扩展指数法应用于高斯滤波球谐系数的后向递推计算。数值计算和实际应用均表明,该方法基本可实现在任何半径大小球面上、任意滤波半径的超高阶高斯滤波高精度计算。     

模糊综合评判法在岩石可钻性分级中的应用

将传统的岩石物理力学性质测试方法与模糊理论中的模糊综合评判法相结合,总结出一种相对简单但有效的岩石可钻
性分级模型。结合实际钻进的岩石,确定分级模型的影响因素分别是为压入硬度、摆球塑性系数、金刚石钻进时效;以正态分布函
数作为隶属函数来计算模型的评价矩阵,通过模型确定岩石的可钻性等级。运用Matlab软件将计算过程实现程序化,模型计算
结果表明该方法能够对岩石可钻性作出较客观精确的分析。      

基于磁导率的频率域航空电磁法双频反演方法

以往的频率域航空电磁法数据反演方法中,通常在模型中以真空磁导率代替介质磁导率,忽略了磁性层影响。但在高
磁性区域,这样做将会导致计算电阻率值偏高。针对这一问题,首先根据层状介质模型研究了考虑磁导率和电阻率因素条件下的
电磁场正演计算方法,并且分析了不同磁性介质对频率域电磁响应的影响规律。在此基础上,提出了磁导率和电阻率的双频反演
方法,电阻率是通过2个频率的虚分量之比计算得到的,计算结果更加可靠,提高了磁性区域视电阻率填图的精度。通过对模型
计算和实测数据进行反演计算,表明这种方法具有较高的反演精度,为强磁性区域航空电磁法视电阻率填图提了供一种行之有效
的反演方法。