潮波方程数值格式与摩阻系数选取

基于一维阻尼潮波传播方程解析解,从求解数值格式及Heuristic稳定性分析方面,讨论了数值解的精度、计算耗时和摩阻系数选取等问题。研究结果表明:1)Courant数小于1时,潮波方程显格式解的精度略高于隐格式解,计算耗时少于隐格式解;2)为减少计算耗时,潮波方程的隐格式解允许较大的时间步长,但解的精度有所降低,须通过减小底床摩阻系数以保证计算精度;3)隐格式解摩阻系数的选取与Courant数有关,Courant数越大,摩阻系数的选取值比实际值越小,通过理论分析结合数值试验得到了相应的关系式。这些研究结论对实际海域的潮波传播的数值模拟具有重要的应用价值。     

沉水植物黑藻对沉积物磷吸附动力学的影响

在室内模拟条件下,通过吸附动力学实验,研究了沉水植物黑藻对沉积物吸附磷动力学模型拟合和吸附速度的影响,并从有机质和铁铝氧化物含量的角度,讨论了沉水植物黑藻对沉积物吸附磷动力学的影响机理。初步得出如下结论:(1)一级反应动力学模型虽然从模型拟合的角度达到了极显著水平,但不能真实地反映沉水植物对沉积物吸附磷动力学过程的影响。其余三个模型均能很好地反映,其中抛物线扩散模型的拟合效果最好,修正的Elovich模型和双常数速率模型的拟合效果较好。种植沉水植物与否并不影响这一趋势;(2)沉水植物黑藻提高了沉积物吸附磷的强度和速度,特别是提高了0～0.5h内的吸附速度,沉水植物影响有机质和铁铝氧化物含量是增强沉积物吸附磷强度和速度的重要机理。     

优化点扩散函数估计与稀疏约束的图像盲复原

在卫星光学图像盲复原问题中,点扩散函数的估计和复原模型选择对结果影响很大。针对点扩散函数模板估计困难的问题,该文在分析图像中近似点状地物成像特点的基础上,提出了基于点状地物信息的椭圆抛物面模型点扩散函数估计方法,得到较好的点扩散函数模板;针对图像噪声对复原的影响问题,采用能够分离图像的信号和噪声的归一化稀疏约束模型进行盲复原。利用"吉林一号"卫星图像进行了实验。结果表明:该文提出的优化点扩散函数估计方法可行,盲复原后图像质量得到了提高。     

九寨沟MS7.0地震强地震动模拟及漳扎镇地震动强度预测

破坏性地震强度预测可用于工程领域抗震设防以及地震危险性分析评估,是防震减灾中一项很重要的基础工作.为了再现九寨沟地震的地震动强度,评估缺失强震记录的九寨章扎台站的地震动强度,本文用经验格林函数法对九寨沟地震进行了数值模拟.选取了震源周边地震动峰值加速度超过10 Gal的10个强震台站进行模拟.因未得到九寨沟地震的余震,初次尝试将汶川地震和定西地震的余震作为格林函数模拟九寨沟地震.模拟结果整体上可以反映各台站地震动的强度特征,尤其是地震动高频成份拟合较好.模拟值的地震动峰值加速度、时程数据、反应谱等与观测值拟合较好.预测结果显示漳扎镇的地震动峰值加速度值约为180~200 Gal.预测结果也表明在缺少大震的余震记录时,经验格林函数法使用其他大震的余震同样可以再现目标地震的强度特征.本研究也为经验格林函数方法在缺乏小震记录地区的使用积累了经验.最后总结了格林函数的选取标准,为经验格林函数方法来预测未来强震动特征积累了经验.     

中国古今地图时空融合与运营平台建设

古旧地图作为重要的历史地理信息来源,需求日益扩大。本文针对国内缺乏系统全面的古旧地图展示平台的情况,在配准4000幅中国古旧地图的基础上,使用地理信息系统、数据库、SOA、Web Service、ArcGIS API for JavaScript等技术,建设中国古今地图时空融合与运营平台,通过古今地图的套叠对比,在PC端和移动端直观展现地理和人文环境变迁。平台提供对古旧地图影像数据的快速查询检索、展示、输入输出、管理等功能,可为城市规划建设、历史地理研究提供支持。     

基于集合经验模态分解与BP组合模型的短期余水位预测

水位在忽略观测误差的前提下,可分解为潮位和余水位,后者具有较强的空间相关性以及非平稳特征,是影响水位预报精度的主要因素。港口工程、航运计划编制等方面对实时高精度水位预报具有重要需求,这对余水位预报模型构建提出了更高要求。另外,利用高精度余水位预报模型可减少验潮站布设数量。针对余水位短期预测模型精度不高的现状,本文对余水位进行集合经验模态(EEMD)分解,获得余水位在时间序列上的本征模函数(IMF);使用快速傅立叶变换(FFT)分析各本征模函数的频谱特征;再利用BP神经网络对各个本征模函数进行训练,预测了未来6 h、12 h、24 h的余水位值。对哥伦比亚河下游河口处的3组典型验潮站的余水位数据的预测结果表明,在未来6 h、12 h内的余水位的预测精度达到厘米级,在24 h内接近厘米级,证明了该组合模型在余水位短期预测方面的可行性。     

植被恢复工程对黄河中游12个典型流域水热平衡的影响研究

中国已成为全球植被迅速变绿贡献最大的国家,但植被变绿对水量平衡和能量收支平衡影响的相关研究有待加强。本文以植被恢复典型区域黄河中游12个流域为例,利用遥感植被指数NDVI和常规气象数据,基于布迪克假设和水热平衡指数（Water-Energy Ratio, WER）,分析了植被变绿的时空变化格局及其对水热平衡的影响。结果表明：① 傅抱璞模型中反映流域属性的参数w在12个流域的平均值为2.9,略大于模型的缺省值2.6。参数w与NDVI拟合的Pearson相关系数介于0.31~0.75,拟合性能较好。② 1982—2016年NDVI在12个流域均呈现显著增加趋势,尤其以植被恢复工程实施后更为显著（p<0.001）。相对1982—1999年,2000—2016年NDVI相对变化率在9.1%~17.5%之间,均值为12.9%,显著植被变绿已导致水热平衡向可利用水分减少、可利用能量增加方向转化。③ NDVI对WER变化的绝对贡献率达到77.5%,植被变绿已经成为黄河中游12个流域水热平衡变化的主导因素,其次为气候要素。植被的持续变绿带来了一些不利影响,植被恢复工程的生态效应研究有待进一步深入研究。     

不同温度下TBBPA对日本虎斑猛水蚤摄食和富集的影响

为研究不同温度下四溴双酚A(TBBPA)对桡足类的影响,以日本虎斑猛水蚤(Tigriopus japonicus)为受试生物,探究了温度影响下TBBPA对日本虎斑猛水蚤摄食、滤水、产粪的影响以及在其体内的富集情况。结果显示,毒性暴露24h后,摄食率和滤水率随TBBPA浓度的升高均有不同程度的变化;随温度升高,摄食率和滤水率先升高后降低。产粪粒数在各浓度组间具有显著差异(p<0.05);随温度升高,产粪粒数逐渐升高,18℃与其余两温度组差异显著(P<0.05)。TBBPA持续暴露两世代后,生物富集量随着TBBPA浓度的升高显著增加(p<0.05),且F1代比F0代富集量大;随温度升高,生物富集量先降低后升高,在20℃最小。生物富集因子(BAF)随着TBBPA浓度的升高而降低,且具有世代效应;随温度升高,生物富集因子先降低后升高。其中,BAF的范围在13.26×10~3～24.58×10~3,表明日本虎斑猛水蚤对TBBPA具有较强的生物富集性(BAF>5 000)。     

基于特征点法向量的点云配准算法

在传统的迭代最近点算法（ICP）中,需要两片点云具有良好的初始位置,否则在配准时容易陷入局部最优。针对该问题,本文提出了一种基于特征点提取与配对的粗配准方法,以调整两片点云重叠部分的初始位置。首先,利用SIFT算法提取两片点云公共部分的特征点;其次,根据特征点法向量之间的欧氏距离将两片点云的特征点两两配对;然后,利用法向量的夹角对特征点对进行提纯;最后,通过单位四元数法,求解出旋转及平移矩阵,完成粗配准。试验表明,本文基于特征点法向量的粗配准方法可为精配准提供良好的初始位置,在一定程度上避免配准时陷入局部最优的现象。     

深度神经网络条件随机场高分辨率遥感图像建筑物分割

高分辨率遥感图像建筑物分割的实质是构建一个输入图像到分割结果之间的高维强非线性映射模型。然而,建筑物可能遍布整幅遥感图像,则在语义分割过程中,当前像素点可能与非邻域的像素点存在直接关系。为了更加精确地逼近建筑物分割的真实映射模型,克服道路、建筑物错层和阴影的影响,提高分割精度,本文以深度残差神经网络为基础,构建Encoder-Decoder的深度学习架构,自动提取建筑物的特征,学习建立高维强非线性分割模型;同时,通过条件随机场的成对势函数调节当前像素点与其他像素点之间的关联关系,从而构成全连接条件随机场对Encoder-Decoder的分割结果进行调节,提升分割精度。在全连接条件随机场的计算过程中,采用循环神经网络的运行机制来完成均值场的计算,这将条件随机场与深度神经网络有机融合,实现了Encoder-Decoder和全连接条件随机场参数的同步训练。实验结果表明,本文采用的深度神经网络条件随机场方法能有效克服道路、建筑物错层和阴影的影响,提升高分辨率遥感图像中建筑物的分割精度;同时,在一定范围内对多分辨率遥感图像具有较好的泛化能力。