Multidimensional-unified topological relations computation: a hierarchical geometric algebra-based approach

This article presents a geometric algebra-based model for topological relation computation. This computational model is composed of three major components: the Grassmann structure preserving hierarchical multivector-tree representation (MVTree), multidimensional unified operators for intersection relation computation, and the judgement rules for assembling the intersections into topological relations. With this model, the intersection relations between the different dimensional objects (nodes at different levels) are computed using the Tree Meet operator. The meet operation between two arbitrary objects is accomplished by transforming the computation into the meet product between each pair of MVTree nodes, which produces a series of intersection relations in the form of MVTree. This intersection tree is then processed through a set of judgement rules to determine the topological relations between two objects in the hierarchy. Case studies of topological relations between two triangles in 3D space are employed to illustrate the model. The results show that with the new model, the topological relations can be computed in a simple way without referring to dimension. This dimensionless way of computing topological relations from geographic data is significant given the increased dimensionality of geographic information in the digital era.     

CLM4.0模式对中国区域土壤湿度的数值模拟及评估研究

本文利用普林斯顿大学全球大气强迫场资料,驱动公用陆面过程模式（Community Land Model version 4.0,CLM4.0）模拟了中国区域1961～2010年土壤湿度的时空变化。将模拟结果与观测结果、美国国家环境预报中心再分析数据（National Centers for Environmental Prediction Reanalysis,NCEP）和高级微波扫描辐射计（Advanced Microwave Scanning Radiometer-EOS,AMSR-E）反演的土壤湿度进行了对比分析,结果表明CLM4.0模拟结果可以反映出中国区域观测土壤湿度的空间分布和时空变化特征,但东北、江淮和河套三个地区模拟值相对于观测值在各层次均系统性偏大。模拟与NCEP再分析土壤湿度的空间分布基本一致,与AMSR-E的反演值在35°N以北的分布也基本一致;从1961～2010年土壤湿度模拟结果分析得出,各层土壤湿度空间分布从西北向东南增加。低值区主要分布在新疆、青海、甘肃和内蒙古西部地区。东北平原、江淮地区和长江流域为高值区。土壤湿度数值总体上从浅层向深层增加。不同深度土壤湿度变化趋势基本相同。除新疆西部和东北部分地区外,土壤湿度在35°N以北以减少趋势为主,30°N以南的长江流域、华南及西南地区以增加为主。在全球气候变暖的背景下,CLM4.0模拟的夏季土壤湿度在不同程度上响应了降水的变化。中国典型干旱区和半干旱区土壤湿度减小,湿润区增加。其中湿润区土壤湿度对降水的响应最为显著,其次是半干旱区和干旱区。     

移植操作胁迫对天鹅湖大叶藻存活、生长及光合色素含量的影响

2009年4月利用植株枚订移植法在山东荣成天鹅湖海域开展大叶藻植株移植,于5~10月监测移植大叶藻植株的存活率,并逐月采集自然和移植大叶藻植株,比较了植株生长、叶绿素含量和类胡萝卜素含量的变化,分析了移植操作胁迫对大叶藻存活、生长、叶绿素含量和类胡萝卜素含量的影响。结果显示,移植后1~2个月,移植植株的平均成活率较高,至移植后4个月,平均成活率降至57.8%,之后保持稳定。移植后6个月内,叶长移植植株均极显著低于自然植株;根长和茎节长在移植后1个月时移植植株显著低于自然植株,移植2个月后与自然植株无明显差异,甚至显著高于自然植株;叶绿素含量和类胡萝卜素含量在移植后1个月时移植植株显著低于自然植株,移植2个月后则与天然植株无明显不同,甚至显著高于自然植株,但10月份移植植株的叶绿素含量明显下降。结果表明,移植操作对大叶藻植株的地上部分产生了严重的胁迫作用和较长的胁迫时间,而移植植株的地下部分及叶片叶绿素和类胡萝卜素在经过短期胁迫后,能够通过自身的补偿机制分别实现快速生长和显著增加,从而利于植株的扎根、固着和提高植株的光合作用能力。     

基于模糊小波网络的伺服系统参数辨识研究

伺服系统大多是非线性系统,难以对其建立准确的控制模型,其位置、和速度检测信号易受干扰,而小波网络具有多分辨率特性和任意逼近能力。利用其非线性映射能力对系统的输入输出关系进行模拟,将小波网络和模糊规则结合对系统的位置和速度进行辨识,动态调整网络的权值W和模糊规则,将非线性映射的问题转化为求解系统最优解,从而产生一种新的系统辨识方法,并以永磁伺服系统为例,设计了辨识的结构模型和策略,实验表明该算法可以达到较高的系统控制要求。     

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国内外雾预报技术研究进展

大雾是引起低能见度的主要天气现象.提高雾的预报技术水平是确保交通安全的重要措施.从统计和数值预报两个方面,回顾了过去几十年来国内外在雾预报技术上的主要研究进展,并总结了各种方法的特点及存在的缺陷.在某些情形下,新统计方法的应用提高了雾的预报准确率,但仍然无法摆脱统计方法本身的缺陷.相比较而言,数值模式在大雾预报方面具有更广泛的应用和更大的潜力.在目前的计算机水平下,使用高分辨率的一维雾模式与中尺度天气模式相结合的方法,在一定程度上可以提高雾的预报准确率,该方法在大雾易发区的机场及高速公路沿线具有重要的应用价值.随着计算机能力的不断提高,包含大雾形成和演变的各种复杂过程、具有先进资料同化过程的高分辨率三维雾模式,以及集合数值预报系统将是未来的发展方向.     

2013年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文对2013年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。结果表明：2012/2013年冬季,北极涛动持续维持负位相,500 hPa位势高度场上,欧亚大陆中高纬环流呈“两槽一脊”的环流形势,乌拉尔山的高压脊持续偏强,而东亚槽也异常偏强,导致全国平均气温较常年同期偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因。2013年冬季至夏季,赤道中东太平洋海温异常偏低而海洋性大陆至西太平洋海温异常偏高,受此影响,夏季西太平洋副热带高压位置明显偏北,导致我国北方夏季多雨。与此同时,受西太平洋副热带高压下沉气流的控制,我国南方大部高温持续。2013年南海夏季风爆发偏早两候,结束偏晚4候,强度偏弱。     

基于Γ函数的暖季小时降水概率分布

我国暖季小时降水的气候概率分布特征分析是开展短时强降水概率预报的重要基础工作。本文使用1991—2009年5月1日至9月30日的小时降水资料,采用最大似然估计方法,对用于描述518个观测站点降水分布的Γ函数的形状参数α和尺度参数β进行了估算,对极端α和β分布情况下大于0.1 mm的暖季小时降水的概率密度分布状况及其累积概率密度分布函数进行了分析,并给出了多个站点基于Γ函数的超过给定阈值的降水累积概率的分布。结果表明:α和β之间的相关性高达0.975,其分布与我国的地势分布有很大的关系。Γ分布可以很好地描述小时降水的分布状况,模拟得到的结果具有更好的连续性,揭示了实况降水中不能观测到的极端降水发生的可能性;华南沿海和海南西北部为最容易出现短时强降水的区域,在有降水的情况下,其小时雨量超过10、20和30 mm的累积概率分别达到了8.0%、2.0%和0.7%,另一个常出现极端降水的区域为鲁苏皖交界处,这是强对流预报中值得注意的区域;95%累积概率密度对应的小时降水阈值分布显示,自西北向东南,极端小时降水的阈值不断增大;α与站点海拔高度之间具有很好的指数相关性,其相关系数达到了0.709,表明地形对我国暖季小时降水量的分布具有重要的影响。     

基于T213集合预报的延伸期产品释用方法及初步试验

基于T213集合预报系统2008年1月中国及附近区域500 hPa高度和850 hPa温度的1~15 d预报资料,构建延伸期产品释用方法,通过对逐日11~15 d预报资料做集合平均和后向衰减权重系数滑动平均,进而得到延伸期(11~15 d)候平均和候距平预报,并对预报效果进行检验,结果表明:对11~15 d预报场做集合平均和后向衰减权重系数滑动平均均能降低预报误差,改善整体预报效果。由此得到的500 hPa高度场和850 hPa温度场11~1 5 d候平均预报误差与逐日控制预报第5d的水平相当,候距平相关系数均接近0.6,整体而言效果较好,具备一定的应用价值。500 hPa高度场和850 hPa温度场11~15 d候距平预报在中国大陆地区位相准确率均较高,东南沿海和东北部分地区稍差,且850 hPa温度场的位相准确率整体高于500 hPa高度场。候距平预报对延伸期(11~15 d)的大范围持续性异常距平具有较强的捕捉能力,对异常距平出现的范围和分布、强距平中心的位置的预报均较好,但强度整体偏弱。     

Signal acquisition of Luojia-1A low earth orbit navigation augmentation system with software defined receiver

Low Earth Orbit (LEO) satellite navigation signal can be used as an opportunity signal in the case of a Global Navigation Satellite System (GNSS) outage, or as ...