泥沙起动概率的高速摄影测量方法

为了通过实验测量泥沙起动概率,基于封闭槽道内开展的泥沙起动实验,系统论述了基于高速摄影的起动概率测量方法所涉及的起动概率定义、相机采样频率、图像处理方法、起动比例与运动比例的关系等关键问题.根据泥沙在水流紊动猝发作用下起动的物理机制,定义实测起动概率为单个紊动猝发周期内,从一定面积床面上冲刷外移的泥沙比例.根据推移质运动概念模型,提出高速图片拍摄间隔应小于推移质运动的中间时间尺度,以捕获泥沙的每一次起动.在高速图像处理时,通过连续两帧图片之间的灰度差实现运动比例的无偏差提取.进一步分析表明,运动泥沙可处于起动、止动或滑翔状态,运动比例等于起动比例、止动比例和滑翔比例之和,起动比例与运动比例之比等于两张图片之间的时间间隔除以推移质运动的中间时间尺度.基于上述关键技术,将高速摄影测量方法用于泥沙起动概率的测量,结果表明,临界起动水流条件时,床沙处于少量起动现象,对应的临界起动概率与窦国仁所推导的2.28%接近.     

应用描述词汇约简的OGC地理信息服务演绎推理

针对OGC地理信息服务在地理空间知识的有效组织和表达方面的能力比较弱,缺乏对服务信息的描述,数据丰富而知识缺乏,致使已有的数据在知识的表示和检索上存在缺陷,通过引入地理本体,按照基础地理信息要素分类,对地理信息服务的关键描述词汇进行提取,构建了地理信息服务本体库和实例数据库,应用粗糙集理论建立关键描述词汇约简模型,基于该模型实现了对地理信息服务实例数据库进行知识约简,形成最优实例数据库。最后应用地理信息服务本体库和实例数据库,基于演绎推理模型开发实例原型系统,实现了对地理信息服务对象的语义检索和推理,并通过试验从查全率和查准率两个指标验证了该方法的可行性、有效性和准确性。     

利用GRACE卫星Level-1B数据反演陆地水储量变化的方法研究

卫星重力探测技术为监测陆地水储量变化提供了新的技术手段。对利用GRACE卫星Level-1B数据反演地球陆地水储量变化的重力位差法和Mascon方法的数学模型作了详细推导分析,总结两种方法的特点和解算处理步骤。推导过程表明:重力位差法和Mascon方法在反演时只采用卫星飞临研究区域上空时的观测数据,能够提高反演结果的空间分辨率,比传统的球谐系数法更具优势;Mascon方法在解算时还引入了时空约束方程,进一步提高了反演结果的时空分辨率。     

地图的信息表达与美学思维

长期以来人们偏重于地图的技术研究,导致地图的艺术研究进程落后于技术研究进程。近几年这种情况虽有改善,但对于地图的美学问题研究还是相对偏少。本文从地图的信息表达与美学思维角度出发,从地图的语言、技术、文化及创新4个方面探讨了地图与美学思维融合的问题,并提出了地图学与美学相结合的地图美学论,以期得到适合地图的美学设计。     

基于嫦娥二号CCD数据的核线影像生成方法

对于缺少嫦娥二号激光数据问题,本文提出了基于RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)的嫦娥二号CCD影像的核线影像生成方法.它利用了嫦娥一号激光高度数据与嫦娥二号CCD影像控制点相结合的方法生成月面控制点,通过月面控制点建立正确的校正公式,获得分辨率较高的正射影像图,并在此基础上提取核线影像.     

Simulating urban flow and dispersion in Beijing by coupling a CFD model with the WRF model

The airflow and dispersion of a pollutant in a complex urban area of Beijing, China, were numerically examined by coupling a Computational Fluid Dynamics （CFD） model with a mesoscale weather model. The models used were Open Source Field Operation and Manipulation （OpenFOAM） software package and Weather Research and Forecasting （WRF） model. OpenFOAM was firstly validated against wind-tunnel experiment data. Then, the WRF model was integrated for 42 h starting from 0800 LST 08 September 2009, and the coupled model was used to compute the flow fields at 1000 LST and 1400 LST 09 September 2009. During the WRF-simulated period, a high pressure system was dominant over the Beijing area. The WRF-simulated local circulations were characterized by mountain valley winds, which matched well with observations. Results from the coupled model simulation demonstrated that the airflows around actual buildings were quite different from the ambient wind on the boundary provided by the WRF model, and the pollutant dispersion pattern was complicated under the influence of buildings. A higher concentration level of the pollutant near the surface was found in both the step-down and step-up notches, but the reason for this higher level in each configurations was different： in the former, it was caused by weaker vertical flow, while in the latter it was caused by a downward-shifted vortex. Overall, the results of this study suggest that the coupled WRF-OpenFOAM model is an important tool that can be used for studying and predicting urban flow and dispersions in densely built-up areas.     

铁路3维中心线的快速生成

在传统情况下,铁路设计是在2维环境下进行的。铁路的中心线往往也是由平面线设计和纵断面设计两个部分组成的,而较少将平面设计线和纵断面设计线相组合,生成带有高程的铁路中心线。带有高程信息的3维铁路中心线是快速构建铁路沿线3维场景,开展铁路3维勘察设计的重要基础。本文通过读取线路设计专业提供的数据库生成带有高程信息的3维中心线,根据数据库中的桥梁,隧道表中数据,对生成的线位进行分段,并用不同的颜色进行表示。然后,通根据生成的3维中线进行桥梁、路基、隧道的模型放样。最后,将模型加载到3维场景中显示。实验结果表明线位生成正确合理。     

河南省建设用地扩张及其驱动力分析

通过对1996—2008年河南省建设用地扩张及驱动力分析,得出以下结论:1)河南省建设用地扩张十分迅速,尤其是随着中原崛起、中原城市群战略的提出及逐步实施,建设用地扩张速度更快,并且城镇用地、独立工矿用地和交通用地的增加是其重要原因;2)建设用地结构的信息熵指数逐渐增大,土地职能类型逐渐多样化,土地利用结构趋于均衡,并且建设用地的效益也在不断提高;3)建设用地扩张与经济增长、工业化、人口增长、城镇化以及由此而引发的基建需求具有很强的相关性;4)与全国和其他区域相比,驱动河南省建设用地扩张的主要力量具有特殊性,快速城镇化进程以及经济社会发展引发的基础设施需求是建设用地扩张的主要驱动力,而经济增长、人口增长及工业化是建设用地扩张的一般驱动力;5)经济发展水平高和城镇化进程快的中原城市群地区,特别是郑州、洛阳、新乡、焦作等地市是建设用地扩张的主要空间。     

精细化监测资料在山西暴雨预报模型改进中的应用

利用近3年5—9月山西63个GPS/MET临测站反演的逐时气柱水汽总量空间分布图与对应的459天气象观测资料、12个暴雨日的暴雨落区以及对应的流型配置图,对比分析发现:(1)当气柱水汽总量空间分布的水平梯度在25～40 mm/l经(纬)度时,未来12～36小时,在水平梯度的大值区及其南北(东西)0.5～1.0个经(纬)度的范围内,暴雨及其以上天气出现的概率达100%,当气柱水汽总量空间分布的水平梯度≥40 mm/l经(纬)度时,在水平梯度的大值区及其南北(东西)0.5个经(纬)度的范围内出现大暴雨的慨率为63.6%;(2)暴雨落区在气柱水汽总量空间分布图中水汽含量水平梯度大值区及其以北(西)还是以南(东)0.5～1.0)个经(纬)度的范围出现,不同的流型配置会出现不同的结果。应用逐时GPS/MET资料和逐时自动气象站极大风速风场资料,依据暴雨出现在气柱水汽总量空间分布图中水汽含量水平梯度大值区的不同位置,建立不同流型配置下的多种暴雨概念模型;采用轮廓识别技术在C/S架构下,对12～36小时暴雨落区预报模型进行改进并实现了自动化运行,2011年进行准业务使用证明效果良好。     

“0811”暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

利用T639 1°×1°分析场、FY-2红外云图、红外辐射亮温(TBB)、闪电定位和气柱水汽总量等资料,对2010年8月11日发生在山西南部暴雨过程(即"0811"暴雨过程)中的中尺度对流复合体(MCC)和其北部的一般暴雨云团进行了对比分析,结果表明,(1)山西北部暴雨带主要由6个β中尺度对流云团生成、发展及合并造成;山西南部区域性暴雨则由MCC的生成、发展、东移所引发。(2)山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成和发展,并在地面切变线附近合并;山西南部的MCC由3个β中尺度对流云团发生、发展及合并形成,该对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成;MCC发展、成熟阶段,α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移;减弱阶段,随西太平洋副热带高压的南退而南压。(3)在西太平洋副热带高压西进北抬的背景下,同一次暴雨过程中,MCC发生在5 880gpm边缘弱的斜压环境中,高层则出现在高压北侧的反气旋环流中;一般暴雨云团发生在5 840gpm边缘较强的斜压环境中,高层则出现在急流入口区的右侧。(4)MCC作为大型的中尺度对流系统,不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多,而且在垂直方向上,要求湿层、高能舌及暖温结构更深厚。(5)山西南部MCC影响区和5 880gpm线边缘为负地闪覆盖区,正地闪主要出现在其北部一般暴雨云团影响区和5 840gpm线附近。与MCC相比,一般暴雨云团影响下,局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。(6)山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上;山西南部MCC则出现在水汽锋南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对"0811"暴雨过程有36h的提前量,对暴雨的落区有很好的指示意义。