模拟三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法

扩展有限元法模拟裂纹时独立于网格,因此该方法是目前求解裂纹问题最有效的数值方法。为了在计算代价不大的情况,实现大型结构分析中考虑小裂纹或提高裂纹附近精度,在裂纹附近一般采用小尺度单元,其他区域采用大尺度单元。提出了分析三维裂纹问题的多尺度扩展有限元法,在需要的地方采用小尺度单元。基于点插值构造了六面体任意节点单元。所有尺度单元都采用8节点六面体单元,这样六面体任意节点单元可方便有效地连接不同尺度单元。采用互作用积分法计算三维应力强度因子。边裂纹和中心圆裂纹算例分析结果表明,该方法是正确和有效的。     

尺度政治视角下的地缘能源安全评价方法及应用

通过引入政治地理学的尺度政治、国际关系学的安全理论和能源安全理论,考虑到能源争夺中的尺度转换、地缘环境中的地缘关系和地缘结构以及安全的三个属性等因素,重新构建了地缘能源安全评价模型,并基于此模型对1995-2010 年俄罗斯太平洋石油管道建设中的中国地缘石油能源安全进行了定量评价。结果表明：① 从时间上来看,中国在俄罗斯太平洋石油管道建设中的地缘石油安全指数不断攀升,中国在此石油能源尺度政治争夺中越来越处于不利地位,考虑到今后韩国、美国等国家的参与,竞争将更加激烈;② 从地缘关系上看,中日两国能源竞争指数趋于减少,但是两国从俄罗斯进口能源竞争加剧;③ 俄罗斯能源出口战略长期以来一直偏重欧洲,但是已经出现转向的趋势,其能源出口战略指数已显著下降;④ 中国石油消费的比重稳定和中俄之间友好关系在一定程度上缓解了中国地缘石油能源安全;⑤ 从地缘结构上来看,中国经济增长带动下的整体综合国力的增强,将会加剧东北亚地区的地缘石油竞争。     

多年平均气温数据空间化误差的尺度效应

属性数据空间化是利用矢量数据生成栅格数据产品的有效方法,它有助于不同来源、不同格式之间的数据的综合分析。空间化是一种必然有误差伴随的过程,为探讨空间化误差与数据源密度、空间化模型方法,以及空间化分辨率之间的关系,本文利用7种水平的气象站点密度、5种空间化模型方法和19种栅格分辨率分析多年平均气温数据空间化误差与这3类影响因子之间的关系。分析发现：（1）气象站点密度的降低导致多年平均气温数据的空间化误差增加;（2）在IDW、Kriging、Adjusted IDW、Regression和Anusplin 5种空间化模型方法中,Adjusted IDW、Regression、Anusplin比IDW、Kriging的精度高;（3）随着栅格分辨率的变粗,多年平均气温数据空间化误差增大;（4）在影响空间化精度的3类因子中,空间化模型方法对空间化精度的影响最大,栅格分辨率次之,气象站点密度的影响最小。通过多元回归分析,建立了多年平均气温数据空间化误差与这3类影响因子之间的定量模型,可为空间化技术方案的制定提供参考和依据。     

栅格数字地形分析中的尺度问题研究方法

栅格数字高程模型（DEM）固有的尺度特征给以栅格DEM为基本输入的数字地形分析带来各种尺度问题。对栅格数字地形分析中涉及的尺度进行梳理,以分辨率和分析窗口为重点,对栅格数字地形分析中的多尺度表达、尺度效应、适宜尺度选择、尺度转换等尺度问题及其相互关系进行阐述;分别介绍各类尺度问题的现有定量研究方法,尤其对尺度效应定量刻画和适宜尺度选择方法,根据不同方法计算定量指标所利用的信息类别进行分类归纳;最后讨论了其中有待进一步开展研究的几方面工作。     

中国人口地理研究进展

1978年以来是中国人口地理学复兴和发展时期。中国人口地理学工作者消化吸收西方经典人口学理论,讨论中国人口容量问题,认识到中国人口总量即将达到增长极限,强调控制人口总量、努力发展生产和转变生存方式是解决人口问题的关键。针对资源短缺和环境污染问题,提出了创建第四产业,实施环境抚育,推动劳动力就业,降低环境污染的策略。针对民生问题,提出深入开展微观社会调查,主动再造跨尺度的社区制度,推进对人口行为的尺度综合和文化自觉。针对中国人口快速转变和人口结构问题,提出了人口均衡发展理论。针对国土空间开发格局问题,提出了区域发展均衡模型,强调通过产业转移、人口流动、转移支付等手段,形成相对均衡的区域发展格局。针对区域人口发展不平衡问题,提出了人口发展功能分区指标和分区模型,初步实现了视野综合化、指标定量化、分析模型化,将人口地理学研究推向新高度。未来中国人口地理学研究,一要围绕人口普查和人口业务数据库,建设分布式人口地理信息系统,推动人口专题数据和人口计量模型共享,巩固和发展人口地理学定量化研究之特色;二要加强不同尺度的社区微观调查,主动调控人口快速转变情景下的社区行为,提高对人口地理学定量研究结果的理解和解释;三要加强国际人口情报交流,把握各国人口演化趋势,从经济全球化的分工合作体系的视角,合理配置中国劳动力资源和人才资源。中国人口地理学应坚持走跨学科的发展道路,努力在世界人口之巅辛勤耕耘,为国家发展、学科建设做出应有的贡献。     

地形信息对确定DEM适宜分辨率的影响

分辨率会直接影响基于栅格数字高程模型（DEM）的数字地形分析结果,因此在实际应用中,需要选择适宜的DEM分辨率。目前采取的基本方法,基于某种地形信息定量刻画尺度效应曲线,从而确定DEM适宜分辨率,但对于采用不同地形信息时所产生的影响尚缺乏研究。本文针对该方法中通常采用的坡度、剖面曲率、水平曲率等3 种地形信息,每种地形信息提取时,分别使用两种不同的常用算法,在3 个不同地形特征的研究区中,逐一计算其在不同分辨率下的局部方差均值,以刻画尺度效应曲线,确定相应的DEM适宜分辨率,并进行对比分析。结果表明：① 采用剖面曲率或水平曲率所得适宜分辨率结果基本相同,但采用坡度所得出的适宜分辨率结果则有明显差别,后者所得的适宜分辨率更粗;② 采用不同地形信息时,越是在平缓地形为主的研究区,所得的适宜分辨率结果越相近,在复合地形特征的研究区所得到的适宜分辨率区间均明显较宽;③ 地形属性计算时所用的算法对适宜分辨率结果的影响不明显。     

水平和垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取研究进展

植被覆盖及其变化是区域生态系统环境变化的重要指示,而植被覆盖度是植物群落覆盖地表状况的一个综合量化指标,是生态模型、碳循环、水循环模型等的重要特征参量。传统的植被覆盖度是指一定尺度下所有植被(乔、灌、草)覆盖的综合反映值,当考虑植被垂直方向的异质性,垂直尺度的乔、灌、草覆盖度提取为定量化准确衡量生态环境、全球气候变化等领域提供更具有生态意义的植被参量。目前,遥感大面积估算水平尺度乔、灌、草覆盖度已有比较成熟和可靠的算法,主要方法有：植被指数法、回归分析法、分类决策树法、神经网络法、像元分解模型法、物理模型反演法等,其估算精度基本能达到应用要求。植被垂直方向的异质性给垂直尺度乔、灌、草覆盖度遥感提取带来较大挑战,垂直尺度上的乔、灌、草覆盖度遥感提取的研究在欧美等国已经有了一定规模的开展,在国内则处于起步阶段。遥感提取垂直尺度乔、灌、草覆盖度的主要手段有：激光雷达（LIDAR）、多角度遥感以及两层结构冠层反射模型反演。综述了水平尺度和垂直尺度上乔、灌、草覆盖度遥感提取的最新进展,比较和分析主要的遥感提取方法、模型和现存的一些问题,并对未来的研究发展趋势进行了展望。     

黑河流域大气资料尺度转换的对比分析

尺度转换是解决尺度差异问题的有效方法之一。尺度转换统计模式的可靠性和正确性如何,在很大程度上取决于建立统计模式时所用的实际气象资料的处理,尤其在下垫面分布极不均匀地区。本文研究了黑河流域这一复杂下垫面条件下的大气资料的尺度转换问题,对比分析了由NCEP再分析资料直接内插到较小尺度而得到的局地气候变化与由尺度转换统计模式,经过客观分析所得到的局地气候变化。结果表明,直接插值所得的细网格值只能用于对平坦地区的温、湿状况的描述,而对较高山区的区域特征描述不够;进行观测资料的客观分析可以更准确地反映黑河流域复杂下垫面背景下近地层大气要素场的变化。研究表明,客观分析过程是尺度转换过程的重要环节。     

基于多尺度边缘约束的重力场信号的向下延拓

利用多尺度边缘检测理论,研究改善重力场信号向下延拓稳定性的新方法,简要介绍了小波多尺度边缘检测的基本原理,以EGM96重力场模型为例分析了地球重力场的多尺边缘。提出了基于多尺度边缘约束的向下延拓方法,并给出了模拟算例。计算结果表明,利用多尺度边缘约束改善向下延拓的稳定性是可行的,在观测值信噪比较差的情况下该方法的效果尤为明显。     

东亚和西太平洋地区 30～60天振荡的传播及其与月平均基流的相互作用

选取1985年和1988年这两个东亚和西太平洋地区月平均流场差异很大的年份,研究30～60天低频振荡的传播及其与月平均基流的相互作用.结果表明:在这两年,东亚和西太平洋地区的30～60天低频振荡受到两支低频涡旋的影响,其中一支来源于热带东印度洋,另一支源自中太平洋.在大部分时间里,这两支低频涡旋相遇于20～30°N地区,并影响到该地区位势高度场的变化.当低频气旋(反气旋)移经西太平洋的时候,该地区的位势高度场相应地降低(升高).另一方面,该地区的30～60天振荡还有着显著的年际差异.1985年的波列活动显著,中高纬低频涡旋南移至日本南部洋面.与1985年不同的是,虽然1988年的波列活动不明显,但中高纬的低频涡旋可向南传播至南海地区.从30～60天振荡和月平均基流的动能和有效位能相互转换来看,正压过程、湿斜压过程和干斜压过程的值相当,因而上述3种过程均有可能起主导作用.但转换强度存在年际差异,1985年的值远比1988年的大.研究还表明,暖池地区的30～60天振荡向月平均基流输送能量,中高纬地区的30～60天振荡则从月平均基流获取能量.