非平稳标准化降水蒸散指数构建及中国未来干旱时空格局

旱灾是一种致灾因子与成害机理均非常复杂的自然灾害,也是目前对其检测与风险防御最为困难的自然灾害种类之一。随着全球气候变化,干旱的变化逐渐趋于非平稳化,水文气象序列的非平稳性已有广泛研究,但在干旱检测指标中却鲜有考虑。基于标准化降水蒸散指数（SPEI）和非平稳性理论,构建非平稳性标准化降水蒸散指数（NSPEI）并进行适用性评价,利用NSPEI评估未来不同排放情景下中国气象干旱时空格局演变规律。结果表明：① 非平稳性站点集中在东北平原、黄淮海平原、长三角地区、青藏高原及周边区域,NSPEI拟合最优的站点占中国气象站点的88%（2177个站点）。② SPEI对温度较为敏感,在评估未来干旱变化时会高估干旱强度和持续时间性,而NSPEI能够克服这一弱点,较SPEI可更好的检测中国气象干旱,且能很好的刻画中国未来干旱变化。③ 低、高排放情景下中国北方干旱加剧,南方呈湿润化趋势;中排放情景下中国北方湿润化趋势明显,而中国南方则呈干旱化。基于NSPEI干旱检测结果,中高排放情景下中国未来极端干湿历时与发生频率均呈增加趋势。     

基于实景激光扫描技术的室内导航系统的建立

随着城市化进程的发展,人们在室内的时间越来越多,室内空间的应用价值也越来越高。在智慧城市的发展过程中,大量的室内空间需要数字化,室内空间数据的获取手段和数据应用需要进一步挖掘。本文利用三维实景激光扫描仪对北方工业大学浩学楼进行数据采集,创建了实景展示和实景导航,重点介绍了M3扫描车获取点云数据,并将点云数据进行拼接、去噪等处理,最后分析了点云数据的精度。由此可以得出实景激光扫描技术在建立室内导航系统中的可行性、高效性和准确性。     

融合多源数据的三维建模方法及精度分析

以地面相机影像、低空无人机影像和地面三维激光点云数据为融合对象,研究空地影像融合、低空影像融合地面三维激光点云和低空影像融合三维白模进行三维建模的方法,并对其三维建模精度和建模效果进行综合分析。这3种融合方法进行三维建模丰富了三维模型的色彩纹理信息,提高了三维模型的几何结构精度,能满足较大场景的三维实景模型的建模要求,为数字化古建筑(古文物)保护提供具有较高价值的参考数据。     

空地技术结合地形图测图方法研究

车载移动测量系统可以快速、高精度地对测区进行三维激光扫描,但是因地物遮挡、视角限制,使得点云数据存在缺失;无人机航测具有高效率、高灵活性和低成本等优势,但是稳定性差,受天气影像严重,易导致影像不清晰或精度低。无人机航测技术可以弥补车载移动测量技术的采集盲区,后者可以发挥高精度的优点,二者技术联合应用,将极大提高测绘精度及生产效率。本文以某小区为例,进行了相关方法实验,对建筑物顶部或植被茂密处等扫描盲区,采用无人机航测补测,通过高精度激光点云对航摄影像进行纠正匹配,综合利用激光点云与航摄影像进行大比例尺测图。     

南黄海物理-生物地球化学过程的时空异质性及内在关联和机制

研究多重物理过程控制下陆架边缘海生物地球化学过程的时空异质性及其生态响应,对于深入认识海洋生态系统具有重要的意义。基于相关历史观测资料和卫星遥感海表温度,本文综合分析了南黄海物理-生物地球化学过程的时空变化和空间异质性特征,探讨了该海域内部典型地理单元之间的内在关联和机制。结果显示,冷季沿岸流南向输送和暖季锋面上升流垂向输运的季节性交替是影响石岛外海与海州湾外侧海域生物地球化学和初级生产的重要物理过程。夏季苏北沿岸水的东北向扩展可形成浒苔离岸/跨区域输送的动力驱动。暖季水体层化显著影响着南黄海中部冷水团海域的生物地球化学过程,春至秋季冷水团海域底层水体中的营养盐逐渐累积,形成了营养盐的重要贮库;层化季节黄海冷水团边界锋区上升流系统的存在使得南黄海叶绿素a和初级生产力高值区位置同海表低温涌升流区总体相一致。冷季南黄海西部南下的冷水与中部北向入侵的暖水共同导致了“S”型锋面的形成;暖季黄海冷水团边界锋区的上升流系统是连接层化海域和近岸区的纽带,可实现对冷水团内部营养盐的提取,从而将冷水团内部和边界区的生物地球化学过程形成有机连接,并在成山角-石岛外海、海州湾外侧、苏北浅滩东部形成三个典型的物理-生物地球化学相互作用区。本研究细化和整合了南黄海区域海洋学研究,揭示了该海域物理-生物地球化学过程的空间异质性特征和不同地理单元之间的关联性及机制,获得了对南黄海水文-生物地球化学-生态过程的综合、系统认知。     

4种再分析月降水数据在内蒙古地区的适用性分析

利用1981—2020年气象台站的实测降水数据,对CRA40、ERA5、JRA55和MERRA2这4种再分析月降水数据在内蒙古地区的降水分布特征,与实测降水的相关性和误差进行分析。结果表明：(1)内蒙古地区4种再分析降水数据的空间分布与台站降水基本一致,误差分析表明CRA40与MERRA2的数据质量较高,ERA5次之,而JRA55数据质量相对较差。(2)CRA40和MERRA2在1983—1986年存在明显的降水低估,ERA5在2005年之后的内蒙古中东部出现明显的降水低估,JRA55在115°E以东存在明显降水高估,在115°E以西则以降水低估为主。(3)4种再分析月降水数据的年内最大均方根误差和绝对误差均集中在6—8月,与台站降水相关系数的年内最小值均出现在7月,内蒙古夏季汛期是再分析降水误差产生的主要时段。     

基于车载LiDAR的交通标线自动提取方法研究

针对自动驾驶技术对高精度道路信息实时存储分析的需求日渐增大、道路点云数据冗余离散的问题,本文提出了一种从车载LiDAR点云数据中自动提取道路面、分类并矢量化交通标线的有效方法。首先,将点云数据中的非地面点滤除;其次,基于载体车辆的行车轨迹线生成伪扫描线实现道路面的提取;然后,构建一系列二维点云参考影像,利用点云强度等特征信息检测交通标线边界像素点及坐标,并去除离群值对交通标线进行分类细化;最后,对本文方法提取与传统方法提取的交通要素进行对比,实验结果表明,本文提取方法的准确度及效率都有了一定的提升。     

黄河入海口径流量和输沙量对黄河三角洲生态环境的影响

20世纪后期黄河入海口的径流量减少和多次断流。这对流域下游地区的经济发展、尤其是农业产生明显影响。特别应注意的是,与径流量减少的同时,输沙量也明显减少,致使20世纪90年代以来入海口造陆面积锐减,在1996年和1997年甚至造陆停滞、出现海侵。黄河入海口的径流量、输沙量减少可能引发的一系列生态环境问题中,造陆面积的减少和海水的侵入可能关系到黄河三角洲的经济发展前途,近期则危及胜利油田的安全,应引起有关部门的关注。文中还探讨了用地球物理测井方法检测生态环境的变化。     

基于激光点云批量化自动滤波分类技术研究

通过基于VC++6.0,OPENCV和GDAL/OGR自主开发数据处理软件来实现,直接读取点云数据的统计指标信息,如点密度、点云坐标最小值和最大值、标准差,根据统计的指标信息设置最大最小高程,进行高程异常滤波处理,自动滤除最大最小高程之外的点云,通过均值方差迭代滤波参数设置进行批量均值方差迭代高程异常滤波,进而可以进行批量粗分类,将植被、道路、房屋、水体等非地面点和地面点提取出来,实现激光点云的高效滤波并生成DEM。     

天津地区低能见度时空特征及其在高速公路气象服务中的应用

利用2017—2020年天津地区交通自动气象站、国家级地面气象观测站、部分区域自动气象站的能见度和降水量观测资料,分析了对高速公路交通安全产生较大影响的低能见度时空特征及其与降水的关系,进而给出各高速公路低能见度风险等级及对应的关键服务期。结果表明：天津地区低能见度年均日数为22.1 d,空间分布差异明显,北部出现频率最多,西部、南部次之,东部最少。低能见度大多集中在9月至翌年2月,且出现频率夜间高于白天,通常在06时前后达到最大。夏季降水对低能见度产生有明显影响,7—8月受降水影响的低能见度约占全部的47.1%,集中发生在13—15时和19时至翌日08时两个时段。低能见度风险等级较高的高速公路约占全部的57.1%,不同高速公路的重点关注路段和关键服务期也有明显差异。