观测资料空间一致性检查与地面气象站布设

文章以兴安盟及锡林郭勒盟、通辽市部分区域为例,统计分析兴安盟及附近区域共11个国家级地面气象观测站1990—2009年历史观测资料,划分区域用气象观测资料的水平空间一致性检查的方法进行结果对比,发现了区域内观测站网密度不够以及站点布设的空白区位置;根据分析的结果,得出了在观测站网空白区增加自动气象站布设点的方案,2010—2017年的实际区域自动气象站建设项目验证了方案的合理性。最后得出结论,历史气象观测资料对比分析对制定具体可行的站点布局方案和检验目前布局的合理性都是重要的手段。     

基于PPK差分技术的无人机倾斜摄影像控点测量精度控制

针对目前无人机倾斜摄影测量像控点布设方案不合理、野外测量难度高、图像畸变差大等缺陷,导致测量精度较低,研究基于动态后处理差分技术（PPK）差分技术的无人机倾斜摄影像控点测量精度控制方法。基于PPK差分技术的无人机倾斜摄影及空三测量原理,以某大学新建校区作为无人机航测测试区,设计了三种像控点布设方案,采用摄影测量数据处理软件ContextCapture以及中海达UBASE软件进行PPK后差分技术数据处理,生成数字正射影像图（DOM）和数字高程模型（DEM）,通过对比分析不同像控点布设方案的测量精度,实现像控点测量精度控制。实验结果表明：像控点的布设以四周均匀布控、中间点状布控的方式为最佳,可以大幅度提高平面和高程测量的精度,同时像控点布设的密度需要根据实际航测面积进行合理计算,两个像控点之间的距离控制在9 000到18 000像素,可以实现用最少外业布置达到最佳测量精度的目标。     

基于机载LiDAR点云的建筑物多细节层次建模方法

机载激光雷达点云（LiDAR）重建大范围建筑物模型一直是实景三维建模的热点问题,由于机载激光点云稀疏、建筑物立面数据缺失,给模型自动化重建带来了极大的挑战。为了解决该问题,本论文研究基于图优化理论重建建筑物多细节层次（LOD）模型。首先,对原始点云进行自动化滤波,分离地面点和非地面点,对地面点构建数字高程模型（DEM）,对非地面点半自动提取单体化建筑物点云。然后,基于滚球法（Alpha shape）提取建筑物边界,利用通用图优化方法（G2O）对误差线进行全局一致性改正,获得规则化的二维边框。并基于建筑物屋顶三维高程及DEM高程值重建建筑物LOD1模型。其次,根据点云的高程差异生成高程栅格图,从高程栅格图提取建筑物轮廓线,对轮廓线进行简化、规则化、聚类,并将规则后的边界线拉伸获取建筑物立面结构,弥补建筑物立面数据缺失对建模的影响。最后,将屋顶平面相交、建筑物立面裁剪,对候选平面进行二元图割全局优化,选择最能表达建筑物结构的平面,以此重建建筑物LOD2模型。本论文选择北京市2017年机载激光点云进行实验,结果表明,本文提出的方法可以稳健地重建建筑物多细节层次模型,LOD2模型距离偏差为0....     

1975年海城MS7.3地震强地面运动模拟

地震强地面运动预测对工程的抗震设计,地震危害性分析以及减轻特定地区可能发生的大地震所造成的灾害具有重要的作用.本文根据辽宁省海城地区的地质资料和发生于1975年2月4日辽宁省海城市的M_S7.3地震资料,分别构造了海城地区的地下速度结构和海城地震的震源模型,并且使用可以准确描述地形起伏的曲线网格有限差分方法计算了海城地震的波场传播过程.通过对计算得到的波场快照、合成理论地震图以及地震烈度的分析表明：（1）震源模型、地下的速度结构和地形起伏对海城地震的波场传播模拟具有重要的影响,它们所产生的近断层效应、方向性效应和盆地效应明显;（2）通过计算得到的海城地震的理论烈度分布与通过震后调查得到的烈度分布大体符合,验证了本文所构造的震源模型和速度结构的合理性.     

柴达木盆地东部地震地面运动放大效应

柴达木盆地是青藏高原东北部大型断陷山间盆地,该地区的流动观测记录了2008年11月10日发生于大柴旦附近的M_W6.3地震。和附近的基岩上的记录相比,盆地内部的记录显示出非常显著的地面运动放大效应,表现为峰值速度的增大、持续时间的延长,其呈现出长持续时间的后续震相。傅里叶频谱分析表明盆地内部显著的后续震相的频率和直达波相比较低,地面质点运动轨迹图显示后续震相为面波运动特征。为了解释地面运动的差异,构建二维模型,通过交错网格高阶有限差分方法计算了地震波在盆地内部的传播过程,结果显示盆地内部低速层的存在造成直达波的放大以及多次反射与转换,盆地边缘结构造成的波的相干叠加产生了强烈的次生面波,其低频、大振幅、长持续时间的特征是盆地内部地面运动放大的主要原因。     

基于开源数据和条件生成对抗网络的地形重建方法

如何使用少量的地形特征复原地形地貌一直为地学领域的难题。本文使用开源数据集提取地形特征要素,使用地形特征要素作为约束条件构建了用于生成DEM的条件生成对抗网络(Conditional Generative Adversarial Networks, CGAN),设计了基于开源DEM、开源DEM与遥感影像组合、以及5m高精度DEM提取地形特征要素生成DEM的对比实验,并对结果进行视觉效果、相关性分析以及地形因子的对比与评价。结果表明:(1)在视觉效果上,3种不同方式生成的DEM在视觉效果上均十分逼近原始5 m DEM,都远好于传统插值方法生成DEM,基于开源12.5m DEM提取要素和1m遥感影像的重建效果最接近于原始5 m DEM;(2)在相关性上,三种不同方式生成的DEM与原始5m DEM相关性均能达到0.75以上,组合开源数据提取要素重建DEM与原始5 m DEM相关性可达到0.85以上;(3)在地形因子方面,基于开源12.5 m DEM和1 m遥感影像提取要素重建DEM的坡度和坡向的分布趋势与原始5 m DEM最为一致。本文为高精度DEM建模提供了新的思路,在高精度DEM难以获取...     

结合ICESat-2和GEDI的中国东南丘陵地区ASTERGDEM高程精度评价与修正

星载激光雷达ICESat-2和GEDI可以为数字高程模型产品的精度评价与修正提供全球覆盖的、可靠的高精度参考数据源。然而,现有的DEM修正方法主要是针对DEM误差中的植被高信号且多采用线性回归模型。为此,本文分析了ASTER GDEM v3精度与土地覆盖类型、高程、坡度、起伏度及植被覆盖率的关系。在此基础上,提出了一种考虑上述多种精度影响因素并结合XGBoost和空间插值的DEM误差修正方法。结果分析表明:原始ASTER GDEM的误差整体呈正态分布,平均误差为-3.463 m,存在较大负偏差,高程精度随着高程、坡度、起伏度及植被覆盖率VCF的增大呈降低趋势;经过修正后,ASTER GDEM平均误差降低到了-0.233 m,负偏差得到有效改善,整体平均绝对误差降低了26.04%,整体均方差降低了23.56%,耕地、林地、草地、湿地、水域及人造地表的DEM平均绝对误差和均方差都有不同程度的降低;本文提出的方法对多种特征要素与地形误差间的非线性关系进行拟合建模,在研究区取得了较好的修正效果。     

局部山体地形对断层动力学破裂过程的影响研究

基于曲线网格有限差分方法研究了垂直走滑断层在不同山体地形情况下的动力学破裂传播,分析并讨论了局部山体地形对断层破裂过程及相应地面地震动的影响,得到了各模型断层面的动力学破裂过程及相应的地表峰值速度特征。研究结果表明,山体地形尺度（山体高度及底部延展距离等）对断层动力学破裂过程影响较大,进而影响到相应的地面地震动分布。当山体地形处于自由地表上亚剪切向超剪切转换的位置附近时,山体地形会阻碍断层面上自由地表超剪切的产生。一般而言,对于具有一定埋深的断层,当山体地形底部延展距离一定时,山体高度越高,其对自由地表超剪切的阻碍程度越大;当山体高度一定时,地形底部延展距离越大,越会阻碍自由地表超剪切的产生,这种破裂过程的变化会导致相应地面地震动呈现不同特征的分布。此外,还探讨了断层破裂过程及相应地震动对成核区外初始剪切应力变化的响应,结果显示,当初始剪切应力较高时,高应力降引起的超剪切破裂会对断层破裂及相应的地震动分布起主导作用。      

2016年8月24日意大利中部MW6.2地震强地面运动特征分析

对意大利国家强震台网在2016年8月24日获得的其中部拉齐奥大区阿库莫利市发生的M_W6.2地震强震动三分向记录进行处理和分析。完成原始数据基线校正、滤波等基本数据处理,回归此次地震动幅值衰减规律,发现其整体与ITA08及BA08的衰减趋势一致,但远场实际值低于预测值,不同场地条件下的衰减特性与ITA10一致,近震源幅值较大,且方向性明显;计算并回归分析几种持时,与全球经验预测方程均基本吻合;比较4个幅值较大的近震源台站的反应谱,发现其明显高于欧洲抗震设计规范中的设计反应谱。结合此次震害特点,该地区在实际建设中仍需提高抗震设防能力,以确保安全性等级。     

云贵川地区ZTD垂直剖面格网模型

利用ERA5大气再分析资料研究ZTD高程尺度因子的精细时间变化特征,构建顾及高程尺度因子精细时间变化的云贵川地区ZTD垂直剖面格网模型(YZTD-H模型)。以云贵川地区探空站分层ZTD数据作为参考值,检验YZTD-H模型的精度,并将其与GPT2w模型和GPT3模型进行比较。结果表明,顾及精细时间变化和垂直剖面变化的YZTD-H模型在时间维度和垂直剖面维度上均表现出较好的稳定性。