高性能GIS研究进展及评述

互联网技术的发展使地理信息技术得到了前所未有的发展和应用,地理信息计算呈现出计算速度快、运行效率高、应用多样化的发展特征。而随着计算机硬件性能飞速提升,传统的GIS数据处理方式并不能与之匹配,各种缺陷与弊端逐渐显现,亟待更高效的数据处理方式。目前,以并行集群计算技术和分布式网络技术为代表的高性能计算的出现,为这些问题的解决带来了新思路,并逐渐发展形成了新一代的多核并行高性能计算系统。当前,如何利用新型硬件体系结构带来的计算能力,研究新一代高性能GIS计算系统,解决现在所面临的时空数据密集和计算密集问题成为重要挑战。高性能计算是基于一组或几组计算机系统组成的集群,通过网络连接组成超级计算系统以加强数据处理、分析计算性能的一种技术。在实际应用中,逐渐形成Hadoop,Spark和Storm 3大主流分布式高性能计算系统,它们三者各具优缺点。本文从高性能GIS算法、并行GIS计算、内存计算和众核计算4个方面梳理、归纳总结了高性能GIS的技术体系,分析了每类高性能GIS技术特征,综合分析、评述了近年来高性能GIS的研究进展,并对高性能GIS未来发展进行展望,为更完备、高效的高性能GIS体系的建立、发展和应用提供参考。今后,并行GIS计算、高性能计算模式和分布式存储仍然是GIS技术领域发展的重要方向,通过高性能GIS系统可有效地解决时空数据密集、计算密集和网络通讯密集等问题,大大提升GIS地理分析效率。     

A-FPN算法及其在遥感图像船舶检测中的应用

光学遥感图像船舶检测主要面临两个挑战:光学遥感图像背景复杂,船舶检测易受海浪、云雾及陆地建筑等多方面干扰;遥感图像分辨率低,船舶目标小,对于其分类与定位带来很大困难;针对上述问题,在FPN的基础上,提出一种融入显著性特征的卷积神经网络模型A-FPN (Attention-Based Feature Pyramid Networks)。首先,利用卷积提取图像特征金字塔;然后,利用顶层金字塔逐级构建显著特征层,抑制背景信息,通过金字塔顶层的细粒度特征提高浅层特征的表达能力,构建自上而下的多级显著特征映射结构;最后利用Softmax分类器进行多层级船舶检测。A-FPN模型利用显著性机制引导不同感受下的特征进行融合,提高了模型的分辨能力,对遥感图像处理领域具有重要应用价值。实验阶段,利用公开的遥感目标检测数据集NWPU VHR-10中的船舶样本进行测试,准确率为92.8%,表明A-FPN模型适用于遥感图像船舶检测。     

北方农牧交错区干旱特征变化及其对植被总初级生产力的影响

北方农牧交错区地处半湿润/半干旱生态脆弱过渡带,干旱是影响该区植被生产力的关键因素之一。探究干旱对植被总初级生产力的影响,对深刻理解气候变化下生态系统生产力变化响应特征及优化区域碳水循环具有重要意义。为了更好地了解水分限制区不同干旱特征对GPP影响,本研究以北方农牧交错区为例,基于长时间序列的标准化降水蒸散发指数(SPEI3,1900—2020年)和植被总初级生产力(GPP,1982—2018年)等数据,首先采用小波分析明确SPEI3与GPP强相关周期,在此基础上利用游程理论识别干旱特征,进而分析了北方农牧交错区干旱特征与GPP的变化趋势,最后厘定了不同干旱特征对GPP的影响。结果表明:(1) 1982—2018年北方农牧交错区SPEI3与GPP在半年周期和年周期存在显著相关关系,滞后效应随时间变化而变化;年际分析能够减弱滞后效应对SPEI3与GPP相关性的影响;(2) 1900—2020年北方农牧交错区干旱历时、干旱烈度和烈度峰值均呈现显著增加趋势,干旱烈度随着干旱历时和烈度峰值的增加而加剧,干旱特征高值区往往具有更强的增加趋势;(3) 1982—2018年北方农牧交错区GPP总体呈...     

2019-05-26秘鲁北部地震前低纬电离层变化分析北大核心CSCD

针对2019-05-26秘鲁北部M W8.0地震,利用CODE-TEC数据和GPS-TEC实测数据,分析此次地震前上空电离层总电子含量和电离层赤道异常变化。利用地震前2019-05-10~26总电子含量格网数据分析震前电离层赤道异常变化和电离层TEC随地理纬度的异常变化;然后利用RIOP和GLPS站的GPS-TEC数据,统计分析地震前电离层TEC日变化异常。结果表明,地震发生前3 d,电离层赤道异常“双峰”消失,且电离层TEC含量显著减少,可达10 TECu左右。在地震发生前3 d 16:00~20:00 UT,电离层TEC随纬度变化呈现双峰曲线特征,震中附近存在低谷,且在该期间RIOP和GLPS站电离层TEC也出现显著减少现象。     

弹性反射波频谱分析对比法检测浆砌片石挡墙质量

大量的浆砌片石挡墙需要作快速质量检测,作者比较了利用弹性波速、瑞利面波和弹性波频谱分析法后,认为后者分辨率高,方法简单,并作了几百个点的检测,得到了成功。     

基于GRACE-FO的微波与激光星间测距数据的重力场模型对比分析

为分析GRACE-FO微波测距系统KBR及激光干涉测距系统LRI对时变重力场结果的影响,以动力学方法为基础,分别采用KBR数据和LRI数据反演2019-01~2021-08的90阶无约束时变重力场模型APM_KBR和APM_LRI,并进行对比分析。 从重力场模型阶方差和等效水柱高的空间分布来看,在两类测距数据完整且质量较好的前提下,两者精度处于同一水平,而当发生较多月卫星机动或其他卫星事件时会使LRI数据缺失,从而导致APM_LRI模型在该月得到的等效水柱高时间序列信噪比略低。由后验残差结果可知,APM_LRI后验残差RMS比APM_KBR减少约50%,且在高频处(大于等于60 CPR)LRI的后验残差显著低于KBR。总体来说,在现有条件下,由于背景场模型等其他因素影响,两类测距数据反演重力场的阶方差和等效水柱高结果基本一致,但后验残差上LRI测距具有更低的噪声。因此,未来可直接使用LRI测距数据探测、分析较弱的地球物理信号。     

A numerical method of combined SPF-MEM-LBM on the rockfall-induced surge and its application

Rockfalls in reservoirs are prone to induce surges,posing a severe threat to passing vessels and facilities.A scheme combined Single-phase free-surface method (...     

透辉石-钙长石体系熔体在不同过冷条件下晶体生长研究

实验以透辉石-钙长石二元体系在不同过冷度下形成的透辉石晶体为研究对象,通过光学显微镜、X射线衍射、电子探针、透射电镜等手段进行分析,结果表明在透辉石生长边界发现存在过渡层的特点;透辉石晶体的形貌、成分、结构随着过冷度的增大都发生了明显的变化.随着过冷度的增大,晶体的自形程度逐渐降低,从自形、半自形向骸晶、枝晶变化;在透辉石硅氧骨干中,铝硅比值增大,铝代替镁形成[AlO6]八面体也增多,从而使透辉石的晶胞参数a,b呈减小趋势;c呈增大趋势.     

锆铝基柱撑蒙脱土的制备研究

以钠基蒙脱土为原料,采用共聚法合成锆铝基柱撑蒙脱土,并研究不同锆铝摩尔比例和不同NaOH的量对柱撑蒙脱土制备的影响。XRD研究表明,当锆铝摩尔比例为1：6、加入70ml0．4mol／LNaOH时,可得到（001）面网层间距达1．9343nm的锆铝基柱撑蒙脱土。通过FT—IR发现,锆铝聚合羟基阳离子进入蒙脱土层间,形成Si-O-Al和Si-O-Zr。对柱撑前后蒙脱土的比表面积和孔径结构进行分析,发现锆铝基柱撑蒙脱土具有较大的比表面积,较为均匀的孔径分布,是一种合适的催化和吸附材料。     

四川宁南县银厂沟-骑骡沟铅锌矿床成因浅析

四川宁南县银厂沟-骑骡沟铅锌矿床产于震旦系上统灯影组白云岩中,主要受断裂控制。矿体多为透镜体状、网脉状和细脉状。与成矿有密切关系的硅质条带为富硅热液后期充填产物,显示后期热液充填成矿特点。分析研究认为该矿床在成矿的大地构造背景和其它特点方面,均与美国中部密西西比河谷型（MVT型）铅锌矿有相似性。