地理空间传感网融合服务技术与应用

随着遥感数据网、传感网、物联网和人工智能的发展,逐渐形成空天地海立体化、集成化和一体化的地理空间传感网。地理空间传感网感知资源呈现出多源、异构和分散的特征,面向多层次用户个性化、即时化和智能化应用需求,存在异构资源共享管理、多协议实时接入、时空无缝感知、自动化感知和精准预测等技术挑战。静态地理信息服务由于无法提供鲜活的地理信息,难以满足地理事件的综合监测、决策预警和聚焦应用需求,急需发展地理空间传感网融合服务技术和实时动态地理信息服务平台。本文围绕信息物理网环境下空天地海观测平台的观测高效共享和融合服务问题,提出了传感网观测共享信息模型和点面观测协同无缝重建模型,突破了观测在线接入、集成管理、星地融合、时空预测和聚焦服务等地理空间传感网融合服务关键技术,研制了包含“感—联—知—控”等功能的传感网时空信息网络感知服务系统GeoSensor,介绍了GeoSensor在流域、海洋和城市等典型应用。未来将进一步发展“人—水—城”智能感知认知理论,突破“空天地海人”群智感知、空间智能和认知服务技术,开展长江经济带应用。     

基于GMS数值模型的隧洞施工对地下水环境影响预测研究

工程隧洞施工不仅可能存在因突涌水导致的安全隐患问题,而且还会在一定程度上破坏工程区地下水渗流场平衡,影响地下水的正常循环,存在影响或疏干地下水而导致的环境影响问题,处置不当还可能造成严重的环境影响及社会稳定问题。本文以滇中引水工程某深埋长隧洞为依托,采用GMS数值模型对不同施工工况下隧洞涌水量、地下水水位变化、主要泉点影响程度、运行期水位恢复情况等进行预测研究,为合理评价隧洞工程建设可能导致的地下水环境影响程度、研究制定渗控标准等提供合理、准确、可行的依据。     

基于交叉点的道路曲线化简算法研究

现有的曲线化简算法不能很好地化简具有交叉路口的道路曲线,针对这一问题提出一种基于交叉点的道路曲线化简算法。算法分为预化简和修正化简两个阶段:首先识别并得到曲线上的分段点,利用相邻的分段点作为道格拉斯-普克算法的首尾点对曲线进行化简,得到预化简的结果;然后对于交叉点引入偏差阈值ε,通过判断道路曲线交叉点与化简后交叉点的距离与偏差精度ε的大小关系来确定该交叉点的化简与保留,如果保留或者化简后的道路曲线没有交叉点那么将原交叉点作为分段点对此段曲线进行重新化简。理论分析与实验结果表明,文中算法能够有针对性地保留或化简道路交叉点以及保持曲线化简后的形态特征。     

一种基于梯度和与一致性组合策略的无缝纹理映射方法研究

针对三维纹理映射中存在接缝、颜色差异大等问题,采用基于梯度值之和的选片算法,结合一致性检查、全局颜色校正和局部颜色校正等策略,消除影像的模糊、重影与色差,实现无缝纹理映射,同时避免影像失焦和障碍物的影响,试验结果表明,该方法纹理映射效果较好。     

利用误差熵评价光斑中点云不确定性

三维激光扫描点位精度受光斑影响较大,激光点在光斑中呈现了不确定性,该不确定性的准确描述关系到激光点位精度的评价。将误差熵模型引入到点位不确定性的评价中,利用激光点位在光斑中不确定性的概率密度函数,推导了激光点位信息熵,并依据误差熵与信息熵的关系得到了激光点位的误差熵。通过分析误差熵与光斑面积的关系,得到点云光斑平均误差熵,实现了将平均误差熵引入到点云不确定性的评价中。通过设置不同扫描间隔得到的点云数据,分析了平均熵模型进行基于光斑影响下的点云精度评价的可行性,最终实现了对光斑中点云不确定性的准确评价。     

不同源降水数据在天山南坡阿克苏河流域适用性分析

降水是水热循环以及气候变化研究的重要环节,降水资料的准确与否直接影响流域尺度的水文过程研究。本文基于2000-2015年天山南坡阿克苏河流域气象站点观测降水数据,对比分析了Tropical Rainfall Measuring Mission（TRMM）降水数据集和Global Land Data Assimilation System（GLDAS）两种具有代表性的降水格网数据集在阿克苏河流域的适用性。结果表明：TRMM3B43数据在阿克苏河流域的整体表现优于GLDAS-2数据。两种数据的精度在月尺度上表现最优,相关系数分别为0.938和0.901,通过了0.01的显著性检验;在季节尺度,TRMM3B43数据各季节与站点插值的拟合度要优于GLDAS-2数据,但二者均呈现出高估冷季降水而低估暖季降水的趋势;在年尺度上,两种数据表现较差。在空间分布上,两种数据类型均能够反映出阿克苏河流域降水自西北向东南递减的空间分布趋势。并且两种数据在平原区的表现均优于山区,低估高海拔地区降水而高估低海拔地区的降水。     

中亚天山山区冰雪变化及其对区域水资源的影响

冰川和积雪是构成山区固体水库的主体,对区域水资源稳定性具有调节功能,但深受气候变化的影响。以中亚天山为研究区域,基于长时间序列的观测数据,分别从冰川、积雪、水储量、径流等方面进行分析,并选取阿克苏河、开都河及乌鲁木齐河3个典型流域,研究天山山区冰雪变化对流域水资源的影响。结果表明：① 冰川退缩速率与面积的函数关系为f（x） = -0.53×x^-0.15 （R² = 0.42,RMSE = 0.086）,说明小型冰川对气候变化的响应更为敏感。同时,中低海拔区域的冰川退缩速率大于高海拔区域;② 2003-2015年天山山区水储量的递减速率为-0.7±1.53 cm/a,天山中部区域的递减速率最大,这一结果与该区域冰川急剧退缩相吻合;③ 近半个多世纪以来,冰雪融水径流增加是这3个典型流域径流量增加的主要原因,其中阿克苏河增幅最大（达0.4×10⁸ m³/a）。但自20世纪90年代中期以来,3个流域的径流量都呈减少趋势,与流域内冰川面积减少、厚度变薄及平衡线海拔升高的关系密切。研究结果揭示了气候变化驱动下的山区固态水体储量变化对流域水资源的影响机制,以期为流域水资源管理提供有价值的决策参考。     

基于生态位视角的山区城乡居民点的空间重构与土地整治（英文）

With the socio-economic development associated with urbanization, the urban-rural relationship has changed across the world. In China, due to the urban-rural dual structure, these changes turn out to be more complicated. Spatial restructuring are suggested as the main strategies and spatial supporting platforms for urban-rural development. However, the theory still lacks solid methodology and support from systematic empirical studies. This study seeks an adequate scientific methodology and discusses the difference of urban-rural transformation in plains and mountainous areas. A case in Shanghang County, China, demonstrates: 1) The compound ecological niche model can be a suitable approach in urban-rural restructuring, especially in mountainous areas. 2) The urban-rural development area with highly inappropriate, slightly appropriate, moderately appropriate, and highly appropriate areas are 1273.2 km2(44.69%); 906.1 km2(31.80%); 509.4 km2(17.88%); and 160.1 km2(5.62%), respectively. 3) The "deserting villages" in mountainous areas play positive synergistic roles in urbanization, in contrast to the "hollowing villages" common in plain areas. 4) The central town-village will become the most important settlement in mountainous areas. Therefore, we suggest more attention should be paid to environmental capacity in the construction of central town-villages. This study significantly extends the understanding of "hollowing village" theory and regional planning.     

赫章县双坪乡方解石矿矿体空间分布规律及找矿预测

笔者通过对双坪乡方解石矿矿体空间分布规律、元素地球化学特征和岩石学特征研究分析。双坪地区方解石矿脉主要产于垭都—蟒洞深大断裂附近NE、NNE和NW、NNW向的次级断裂中,产状与断层产状一致,碳酸盐岩地层是方解石矿控矿地层。研究发现该区域对方解矿的成矿条件优越,目前已控制的资源量已逾1000万吨,具有良好的找矿前景。     

降尺度方法在东亚气候预测中的应用

东亚气候变异十分复杂,全球动力预测系统对该地气候异常的预测能力偏低,如何进一步提高东亚地区气候异常的预测水平是一个非常重要的科学和现实需求问题。为此,近些年一系列的动力和统计降尺度方法得以发展。本文主要回顾了这些降尺度方法在东亚气候预测研究和实时预测中的应用。首先,文中简要介绍了我国目前应用于实时预测的全球动力预测系统及其性能,这是开展降尺度的科学和技术基础;在此基础上,从区域模式物理过程参数化方案的评估与遴选、区域模式在东亚气候预测中的应用两个方面,对于动力降尺度方法的发展和应用做了回顾;在统计降尺度的综述中,本文主要关注了东亚夏季汛期和冬季气候异常的预测,特别是针对东亚冬季气候异常,本文中提出了新的高效的统计与动力相结合的预测方法。最后,展望了短期气候预测需要进一步深入研究的科学和技术问题。