区域Delaunay三角剖分法在全国平均降水量中的应用

介绍了Delaunay三角网的性质及其算法类型;根据1980～2009年全国2200个观测站的降水量资料,将观测点和采集的边界点共同进行普通的Delaunay三角剖分,通过删除边界点及其区域外的三角形以实现区域Delaunay三角剖分,得到了较理想全国陆地的Delaunay三角网;随后对球面上的三角片进行面积计算,在已知站点的经纬度情况下,将大地坐标系转换到空间直角坐标系中,应用平面三角余弦定理获得球面三角内角,从而求得三角片面积,并以面积大小确定各个站点降水量的权重系数,得到全国平均降水量值。对比分析了30年的全国不同时间尺度(日、月、年)平均降水量,Delaunay三角法对应全国平均降水量均值和标准差都明显低于算术平均法,但是两种方法计算的降水量值的相关系数较高;通过Shapiro-Wilk方法进行正态性检验分析,两种计算方法求得的年平均降水量总体服从正态分布;在方差奇性的F检验中,两者的方差具有非奇性特点;使用t检验,在显著性α=0.05时,Delaunay三角剖分法计算的全国平均降水量总体均值偏小。最后,根据欧洲和日本数值模式2009年的降水预报,对于两方法计算结果进行了比较,分析表明在较大区域的平均降水量计算中,较之于传统的算术平均法,基于区域的Delaunay三角剖分法更为合理;区域平均降水量不仅和计算方法有关,还和区域气候特点有密切关系。     

“门”地貌单元的能量耗散和过程机制

基岩岛屿组成的"门"地貌单元是珠江河口区别于世界其他河口的重要地貌特征之一。文章基于重整化群k-ε湍流模型(RNG k-ε)的FLOW3D流体计算模型研究了"门"地貌单元的时均动力结构及湍流能耗特性。"门"地形致动力结构伴随不同类型能耗区。根据能耗空间分布特性可分为核心区(A1区)、混合区(A2区)、上游区(A3区)、下游区(A4区)。"门"地形作用下,不同分区的动力结构、湍流特性、能量转化、能量耗散特征及其驱动机制不同。     

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。     

基于点状数据与GIS的广州大都市区产业空间格局

利用2004年数字城市数据,研究了广州大都市区产业内部、产业之间的空间关系,比较了广州大都市区中心城区和新城区各种产业的空间格局。将广州大都市区行业分为制造业、批发和运输、零售、生产服务业、房地产业、管理服务、教育、医疗保健及社会扶助和娱乐设施等10类。利用1 km2格网画出了各行业点状密度,并通过分区产业百分比及区位商分析了各产业企业的空间分布,中心城区的主导产业是管理服务、房地产、零售及金融保险等服务行业,而在新城区其主导功能是制造业、批发与运输及生产服务业等。利用平均最邻近距离分析广州大都市区中心城区和新城区各产业内企业之间的空间关系,广州大都市区各产业企业都呈凝聚分布,在中心城区金融行业分布最集中,其次是房地产、生产服务业、娱乐、管理服务等。利用邻近性指数分析了各产业之间的空间关系,发现生产服务业和管理服务业、教育和医疗保健与社会扶助、娱乐和零售等邻近性较大。     

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.