矢量地图空间信息度量及其变化分析方法

如何计算地图的空间信息含量是评价制图质量、地图综合算法以及实现空间信息有效传输的重要基础。论文在详细分析现有的空间信息度量方法的基础上,提出了一种空间信息度量的新方法。该方法分别从几何、专题、拓扑以及专题拓扑4个方面来度量地图空间信息。然后,提出利用膨胀和序贯膨胀形态学算子分析几何信息熵、专题信息熵、拓扑信息熵以及专题拓扑信息熵随地图符号影响范嗣不同而引起的变化。通过算例分析发现,利用Voronoi图计算得到的结果是论文方法的一个极值结果（即特例）,并且该方法便于定量分析地图空间信息熵度量随符号影响范围（或大小）的变化情况。     

粗糙集高分辨率遥感影像面向对象分类

面向对象的高分辨率遥感影像分类已受到研究者们的广泛关注。本文提出一种基于粗糙集理论的面向对象分类方法以区分高分辨率遥感影像上的不同地物。首先,利用基于相位一致梯度与前景标记的分水岭变换进行影像分割,提取图像斑块;然后,利用Gabor小波提取斑块的纹理特征,进而根据粗糙集理论提取纹理分类规则;最后,在对象光谱特征的初步分类结果,根据纹理分类规则得到最终结果基础上。依据粗糙集理论只能处理离散属性数据,本文重点提出一种适用于面向对象分类的连续区间属性离散化方法。实验表明本文方法可取得较好分类结果与较高分类精度。     

基于小波高精度点匹配的基本矩阵估计

利用2视图进行景物的3维重构中,基本矩阵的估计是一个非常重要的问题.目前无论是线性算法还是非线性算法,在估计基本矩阵时都不太理想.这里采用图像的Harries角点作为端点,经过基于小波变换的子线段匹配方法获得高精度的匹配点对;在此基础上,进一步采用Hartley提出的改进八点算法获得了高精度的基本矩阵.通过真实图像的对比实验证明,该方法能有效地提高景物3维重构中基本矩阵估计精度.     

非淹没刚性植物对海啸作用下海堤水动力特性影响数值模拟研究

基于非静压单相流模型NHWAVE建立了高精度数值波浪水槽。通过设计不同的计算工况,系统研究了非淹没刚性植物对海啸作用下海堤周围水动力特性的影响。着重分析了不同入射波高、不同植物分布密度以及不同植物分布宽度条件下海啸波沿程波形特征以及海堤堤顶越浪流空间分布特征。结果表明:不同入射波高、植物分布密度以及植物宽度条件下,堤顶流厚度和水体流速具有明显单调的变化趋势,并且随着植物分布密度和宽度增大,波能衰减增大;随着入射波非线性增强,植物分布密度和分布宽度对堤顶前段水流厚度的影响也随之增强,而对堤顶后段水流厚度的影响则减弱,且堤顶后缘水流厚度约为堤顶前缘厚度的二分之一;在波浪非线性较大情况下,植物的存在对堤顶流速度的空间分布趋势几乎没有影响,但相对堤顶流速度增加程度均大于无植物情况,且堤顶后缘水流速度约为堤顶前缘的1.6倍。     

波浪非线性对海草消波特性的影响

海草所形成的植物消波体系能有效防止岸线的侵蚀。利用Sánchez-González等的实验数据分析了波浪非线性对海草消波特性的影响。研究结果表明,相对水深和波陡对海草床的波能衰减系数影响依赖于海草淹没度。相对波高一定时,拖曳力系数随相对水深的增大而增大。对给定的相对水深,拖曳力系数随波陡的增大而减小。波浪非线性对于规则波和非规则波海草消波特性的影响并不一致。用无量纲参数（邱卡数、雷诺数、厄塞尔数）表达拖曳力系数的效果取决于拖曳力系数与无量纲参数的关系中是否充分考虑波浪非线性对拖曳力系数的影响。     

刚性植物分布方式对海啸波消减影响实验研究

在理论分析的基础上通过物理模型实验探究了刚性植物分布方式对海啸波消减的影响。实验中借助孤立波模拟海啸波,分析了矩形、交错、组合三类分布方式下孤立波沿程波高、透射系数以及拖曳力系数的变化情况。结果表明,植物分布密度相等时,孤立波在矩形和组合分布植物模型前的壅高均大于交错分布植物模型。同时,植物分布密度一定时,分布方式将对植物消波产生影响,且植物间横向间距L2比纵向间距L1的影响更大。在雷诺数2000≤Rep≤4000且体积分数小于或等于0.331的条件下,各植物模型的拖曳力系数随植物分布密度的增大而增大。     

规则波作用下植物带波高衰减特性实验研究

基于综合考虑根、茎、叶影响的近岸植物消波实验,对植物带沿程波高衰减特性进行了研究。结果表明,当淹没度为0.778时,茎与根作用下的植物带沿程波高衰减强度沿向岸方向逐渐增强,植物带沿程波高衰减规律与Dalrymple幂函数形式和Kobayashi指数形式的波高衰减规律并不一致。在非淹没情况下,叶作用下的植物带沿程波高衰减服从幂函数形式和指数形式的波高衰减规律。植物带沿程波高衰减强度随分布密度的增大而增大。研究发现根、茎、叶及分布密度对植物带沿程波高衰减特性的影响与植物淹没度和入射波高相关。另外,植物带消波并不是各部分消波作用的线性叠加。当植物带分布密度较大时,Dalrymple和Kobayashi波浪传播模型的有效性有待进一步提高。     

Mellor-Yamada模型在波浪边界层中的运用

利用Mellor-Yamada 2.5阶封闭格式建立一维垂线波浪边界层数学模型,利用有限元方法求解,模拟线性波作用下的层流边界层和乔治沙洲南侧海岸一侧点的波浪边界层流速分布,并同理论或其他的计算方法进行比较,结果显示该模型具有较高的精度,能广泛运用于波浪边界层的研究中。     

WRF模式空间分辨率对南海台风模拟的敏感性分析

为准确模拟南中国海台风路径和强度,对建立的WRF模式开展水平和垂向网格分辨率的敏感性分析。水平网格分辨率分别采用5 km,10 km,20 km,30 km以及15 km和5 km的嵌套方案等5种情况,垂向网格分辨率采用35层、28层和20层等3种情况,顶部最大压强采用1000 Pa,2000 Pa,3500 Pa和5000 Pa等4种情况,针对台风"启德"的路径和强度进行模拟分析。对不同条件组合下的台风路径、风速和海面压强进行对比,发现水平和垂向网格分辨率对台风路径的影响比较有限,对台风强度的影响相对显著。基于高精度空间分辨率模拟得到的台风强度与实测值吻合更好,采用嵌套网格技术对计算结果精度的提高效果显著。采用35层的垂向分辨率得到的模拟结果明显优于基于20层和28层得到的模拟结果。经过对比分析,确定适用于本研究的最优参数设置：水平空间分辨率采用15 km和5 km的双向嵌套网格方案;垂向分层为35层,顶部最大压强为2000 Pa。     

大气-海浪耦合模式及其在理想台风模拟中的应用研究

采用传统的理论模型或者经验公式构建台风动力场驱动海浪模式,无法反映台风影响下海气动力过程,难以为海浪模式提供高精度的台风风场、气压场数据。为解决这一问题,基于中尺度大气模式WRF和第三代海浪模式SWAN,构建大气-海浪实时双向耦合模式,并将其应用于理想台风的模拟之中。建立的WRF-SWAN耦合模式能够成功模拟理想台风影响下的台风浪分布特征,揭示了台风风场和台风浪在空间上的“右偏性”不对称分布特征,该模型可推广用于实际台风浪的模拟分析。