黑河山区流域平均坡长的计算与径流模拟

 流域平均坡长是侧向流和汇流时间计算的重要参数,其会影响地表径流的计算。应用SWAT 2005和ArcView GIS 3.2集成的AVSWAT模型,对黑河干流上游山区流域莺落峡出山口径流进行模拟,发现其计算的流域平均坡长存在较大误差,进而影响到模拟结果。利用子流域内已知的平均坡度和平均坡长建立回归方程,计算各子流域的平均坡长,替换AVSWAT计算的不合理值,在保持其他参数不变的情况下,模拟的月径流纳什系数从0.60提高到0.75,模拟结果得到显著提高。敏感性分析结果和径流曲线数(CN2)的分析也间接验证了流域平均坡长修正方法的可行性。在修正流域平均坡长后,对AVSWAT模型的其他参数CN2等进行优化,模拟的月径流的纳什系数达到0.81,表明本文建议的流域平均坡长计算方法是可以应用到实际的干旱区黑河流域并取得较好模拟效果。     

安徽省公路网络可达性空间格局及其演化

以1996、2004、2010 年为时间断面, 加权平均旅行时间为指标, 探讨安徽省公路网络中节点城镇可达性空间格局及其演化规律。结果表明:1996-2010 年, 安徽省公路网络可达性总体空间格局变动不大, 其值大体以合肥地区为中心向外围呈不规则环状递增, 且空间分布具有一定的交通干道指向性。公路网络完善极大地提高了区域内节点城镇可达性, 其中第一阶段(1996-2004 年)可达性值提升较第二阶段(2004-2010 年)更为显著;可达性变化幅度与初值有关, 第一阶段可达性值变化率空间格局由“徐合高速-合芜宣高速”沿线地区和沿江地区组成的“T型”区域向周围递减, 第二阶段呈现出沿新建高速公路地区向四周递减的多极空间格局;不同地区可达性受益迥异, 江南地区可达性受益最为显著, 其次是淮北、江淮地区;随着路网的不断完善, 可达性水平由中心向外围呈圈层式优化, 可达性等值线趋于均匀、平滑, 中心城市可达性差异逐渐缩小, 可达性分布趋于均衡。     

CMIP3与CMIP5模式对中国西北干旱区气温和降水的模拟能力比较

通过对15组CMIP3和CMIP5两代模式集合平均对中国西北干旱区气温和降水的模拟能力比较,发现CMIP5模式对气温和降水的模拟更接近观测值。CMIP5模式模拟年、春季、夏季、秋季平均气温的相关系数比CMIP3模式分别提升了0.15、0.13、0.24和0.02,冬季下降了0.07。CMIP5模式对西北干旱区的平均气温变化趋势的模拟效果比CMIP3有所提高,对年、春季、夏季、秋季、冬季趋势的模拟偏差比CMIP3分别减少了0.03℃/10a、0.10℃/10a、0.01℃/10a、0.06℃/10a、0.14℃/10a。对西北干旱区平均气温年、季的模拟偏差分布上,CMIP5模式的偏差均比CMIP3低1~2℃。但是天山区年、季节平均气温的模拟与整体模拟偏低情况相反,CMIP3和CMIP5分别偏高3~6℃和1~4℃,对夏季的模拟偏高最严重,分别达到6℃和4℃。CMIP5模式整体对西北干旱区降水量的模拟结果与观测值的平均相关系数与CMIP3相差不大,均不超过0.1,而且偏差仍然较大。CMIP5模式对西北干旱区的降水量的变化趋势模拟效果比CMIP3有所降低,对年、春季、夏季、秋季、冬季趋势的模拟偏差比CMIP3增加了0.67 mm/10a、0.23 mm/10a、0.51 mm/10a、0.11 mm/10a、0.14 mm/10a。CMIP5模式对年、春季、夏季、秋季和冬季的降水量模拟的均方根误差相比CMIP3分别减少77.6 mm、25.5 mm、25.0 mm、18.8 mm和13.9 mm。在空间上,CMIP5模式对年、季节降水模拟仍然偏高,但是比CMIP3有明显缓解;CMIP3和CMIP5模式对夏季天山区年降水量和夏季降水量的模拟也与大部分区域偏高的趋势明显相反,两代模式对夏季天山区的降水模拟均偏低50 mm左右。     

GPU加速的改进PAM聚类算法研究与应用

空间聚类是空间数据挖掘的重要方法,而K-Medoids是一种常用的空间聚类算法。K-Medoids聚类算法存在初始点选择问题,而且计算复杂。为了提高算法的有效性和时间效率,本文结合模拟退火算法思想,改进了传统的K-Medoids算法PAM,提出一种基于GPU计算的并行模拟退火PAM算法。类比矩阵乘法运算,定义了一种新的矩阵计算方法,可以有效减少数据在GPU全局内存和共享内存之间的传输,提高了算法在GPU中的执行效率。利用模拟退火算法搜索聚类中心点,保证了聚类结果的全局最优性。基于不同的数据集,将串行和并行模拟退火PAM算法以及已有的遗传PAM算法进行比较,结果表明并行模拟退火PAM算法聚类结果正确,且时间效率高。最后,应用本文改进算法对贵州省安监系统的安全监管隐患数据进行聚类分析,发现了隐患聚集中心,相关结果对政府的决策具有一定的实际应用价值。     

1970~2008年安徽省气温时空格局变化

采用协同克里格(Co-kriging)指数模型对安徽省1970~2008年平均气温、日极端最高、低气温进行空间插值。结果表明:全省平均日极端最高气温的分布与平均气温分布基本相反,平均日极端最低气温的分布与平均气温分布基本一致,前者反映日极端最高气温时空格局是不稳定的,后者反映日极端最低气温时空格局是稳定的。20世纪全省日极端最低气温具有1970年代低、80年代高、90年代低、21世纪头10年高的年代际变化周期;全省年平均气温和日极端最高气温是70年代升高、80年代下降、90年代和21世纪头10年继续升高,但值得注意的是21世纪头10年代年平均气温增长量比90年代小0.1℃。芜湖、安庆、马鞍山等沿江城市对气温升高贡献率突出,90年代年平均气温和日极端最高气温分别比80年代增加0.7℃和0.25℃,21世纪头10年年平均气温和日极端最高气温分别比90年代增加0.8℃和1.13℃,已超过大别山区相应的增长量一倍以上。     

新疆耕地时空变化特征

以新疆1990年、2000年、2005年和2008年4期土地利用数据库及其遥感影像为数据源,利用GIS空间分析提取3期耕地动态变化数据。从现状分析、发展动态对新疆3期耕地开发利用的空间格局、面积变化和类型结构进行了分析。结果表明,耕地总面积持续增加,耕地年均净增和开垦速度呈先增后减的趋势,耕地年均流失速度持续递减;耕地开垦由绿洲地区向沙漠、戈壁延伸,而耕地流失则主要集中在绿洲地区,中东、西北和西南的边缘地区的耕地面积变化相对较大(Rid>1.02);耕地开发结构由草地和林地为主转向草地和未利用地为主,未利用地的开发结构由裸土地、盐碱地为主转向沙地、戈壁和盐碱地为主,耕地的利用结构以草地、建设用地和未利用地为主;耕地与建设用地的相互转化始终是负转化,与草地间的转化是正转化。     

Study on elastic response of structures to near-fault ground motions through record decomposition

Accelerograms recorded near active faults have some important characteristics that make them different from those recorded in far-fault regions. High-frequency components in acceleration records and long-period velocity pulses are among notable specifications of such ground motions. In this paper, a moving average filtering with appropriate cut-off frequency has been used to decompose the near-fault ground motions into two components having different frequency contents: first, Pulse-Type Record (PTR) that possesses long-period pulses; second, the relatively high-frequency BackGround Record (BGR), which does not include large velocity pulses. Comparing the results with those extracted through wavelet analysis shows that moving average filter is an appropriate and efficient tool for near-fault records decomposition. The method is applied to decompose a suite of 91 selected near-fault records and the elastic response of structures is examined through their response to the decomposed parts. The results emphasizes that in contrast with ordinary far-fault earthquake records, response spectra of near-fault ground motions typically have two distinct local peaks, which are representatives of the high- and low-frequency components, i.e., BGR and PTR, respectively. Moreover, a threshold period is identified below which the response of structures is dominated by BGR while PTR controls the response of structures with periods longer than this period.     

近46年中国冬季日均气温及极端温度的变化

应用1961—2006年我国599个站的冬季逐日平均温度资料,分析了冬季各月最低（高）日均温度、低温日数及三种极端温度指数的变化趋势。结果表明冬季各月最低、最高温度的变化均呈明显上升趋势,2月份升温最显著,日均气温低于5℃的冷日数和日均气温低于-10℃的严寒日数在冬季各月都是减少的。全国近46年冬季极端低温日数呈明显减少的趋势,1986年出现一次跃变,2006年最少;极端高温日数普遍增加,1995年出现跃变,1998年达到峰值;霜冻日数在27°N-46°N间区域显著减少,跃变点在1987年,最低值出现在1998年。     

CT断层重建中滤波函数设计的新方法

滤波函数在CT图像重建过程中起着非常重要的作用,直接关系到重建图像质量。为了提高CT重建图像质量,本文从加权平均的思想出发,根据FBP重建算法的理论基础,提出一种设计滤波函数的新思路,并分析了五点加权平均滤波函数性能比较。最后针对Shepp-Logan模型数据和实际的海螺投影数据,设计出一种新的滤波函数并与S-L和R-L滤波函数的重建效果进行了比较。从比较结果可以看出,新设计的滤波函数重建的图像效果在整体性能上最好,在局部地方,其密度分辨率有所提高。本文为滤波函数的设计提出了一种新的想法和思路。     

基于H-P滤波法、ARIMA和VAR模型的库区滑坡位移综合预测

受库水位涨落及降雨等影响,库区滑坡位移表现出明显的周期性。基于位移时间序列分析,将滑坡监测位移分解为趋势项与周期项之和。趋势项反映滑坡变形的长期趋势,其主要受滑坡本身地质结构等因素影响。周期项反映滑坡变形的波动性,其主要受外部因素影响。以三峡库区巫山塔坪滑坡为例,考虑长江水位与降雨量影响,采用H-P滤波法从滑坡位移中分解出趋势项及周期项,利用差分自回归滑动平均模型（ARIMA）对趋势项进行平稳处理并计算趋势项预测值,利用向量自回归模型（VAR）计算周期项预测值。趋势项预测值与周期项预测值之和为滑坡位移预测值。与实际监测值及多种方法分析比较,表明综合预测所得结果能较好反映滑坡变形的趋势性和波动性,位移预测效果较好。