三维激光扫描技术点云数据采集与配准研究

点云数据采集与配准的精度决定了建筑物三维建模的精度。围绕建筑物点云数据采集与配准的精度问题,分别采用基于标靶的模式、基于形状匹配的模式和基于测站后视的模式进行建筑物表面点云数据的采集与配准处理,并从配准精度、特征点、特征边3个方面进行了对比分析。结果表明,基于形状匹配的模式的精度较低,其他两种模式克服了"同名点"的问题,在配准精度上有明显优势;而在数据采集与配准整体效率方面,基于测站后视的模式优于其他两种模式。     

智慧城市时空大数据云平台建设探讨

随着社会经济及城市建设的不断发展,建立智慧城市成为城市转型与国家可持续发展的有力举措。智慧城市时空大数据云平台具备数据获取、挖掘分析、时空数据服务等能力,为智慧城市的智能化带来可能。本文分析了传统智慧城市存在的问题,阐述了大数据时代智慧城市建设的技术路线及关键技术等方面的内容。     

适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法

针对三维激光扫描技术在铁路隧道超欠挖分析和收敛分析等应用中如何能对任意形状隧道LiDAR点云进行断面差异分析的关键问题,本文提出了一种适应任意形状铁路隧道LiDAR点云的断面差异分析方法。该方法先建立铁路隧道设计断面统一模型,提出实测断面点与设计要素对应关系判定方法,对从隧道LiDAR点云中提取出的断面在铁路隧道设计断面统一模型中逐点确定所对应的设计要素,并计算出断面在对应设计要素上的径向投影点到设定的起算高程面与设计断面左侧交点的弧长,根据弧长对断面进行排序,最后根据设定的采样步长对有序的断面进行采样得到实测断面,进而计算出实测断面相较于设计断面的偏差量。通过3组具有代表性的不同断面隧道模拟点云数据对提出的算法参数最佳取值进行试验,试验结果不仅给出了算法参数的最佳取值,也论证了本方法可以对任意形状铁路隧道LiDAR点云进行断面差异分析。     

顾及局部统计特征的均值滤波方法及其应用

针对Caris软件自动滤波结果中仍存在较多异常数据点、手工剔除需要耗费较长时间的问题,提出了一种基于局部统计特征的均值滤波方法。先利用局部统计特征剔除局部异常点,再结合均值滤波方法估计格网点水深值。实验结果表明,方法处理结果与手工编辑结果水深差值中误差仅为0.121 m,而处理时长极大缩短,对工作效率的提升很大。     

季风低压对台风生成影响的观测分析

选取2007年和2009年发生的4个季风低压个例, 利用FNL资料和CMORPH卫星反演的降水资料, 采用多尺度环流分析法, 对西北太平洋季风环流的多尺度特征进行了分析, 研究季风低压对台风生成的可能影响。分析发现:季风低压生成于季风槽中, 其天气尺度波列的气旋性环流中。虽然以季风槽为特点的低频环流为台风生成提供大尺度气候条件, 但是季风低压通过进一步提供较大的正相对涡度, 可以有效减小Rossby变形半径, 促进热带低压中中尺度对流系统的相互作用和合并, 有利于台风的生成。     

2011年江苏南部两场大暴雨对比分析

利用高分辨率的加密气象自动站资料、FY2D卫星资料、多普勒雷达资料、常规观测资料以及6 h 1次的NCEP再分析资料等,对2011年6月18日和2011年7月18日江苏地区分别发生在梅雨期开始阶段和结束阶段的两场暴雨进行中尺度天气系统演变和雷达回波参数等特征的对比分析。结果表明:(1)6月18日的天气形势是典型的梅雨期降水形势,在梅雨锋附近产生了区域性暴雨。水汽输送主要是对流层中低层的西南暖湿气流。7月18日的局地暴雨则是出现在低压倒槽顶端右侧的偏东气流中。(2)两次暴雨过程强降水发生前都存在对流层低层辐合快速增强的过程。7月18日暴雨强降水发生前散度值下降则更为迅速。(3)两次暴雨过程中强降水区都出现在地面辐合系统附近的东北气流中,且随着地面辐合系统移动。(4)两次暴雨过程都出现了T_BB低于-62℃的强对流云团。(5)6月18日,与多个线性排列的"逆风区"对应的强回波中心形成了"列车效应";7月18日,对流回波带上单体不断流入,在低空急流左前端合并成团状强对流区,分别是形成两次暴雨的重要原因。     

山东半岛南部一次沿海强降雨成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和雷达探测等资料,对2012年9月21日山东半岛南部沿海强降雨过程的成因进行了天气学诊断分析,结果表明:1强降雨是在500hPa第1个西风槽过后第2个西风槽逼近的过程中产生的,850hPa以下为偏南的向岸风,且风速随时间增大,形成偏南的超低空急流,持续地向沿海输送水汽和能量,造成水汽辐合、湿度增大、对流有效位能升高。产生强降雨的水汽和不稳定能量条件远小于内陆地区。2在向岸的超低空急流的左侧产生中小尺度的涡旋和辐合上升,海岸地形抬升作用使得上升运动加强,触发对流不稳定能量释放,造成强降水。3在雷达回波中,小尺度的对流单体沿海岸线向西南方向发展,后期在日照附近的沿海形成弓状回波,向东南海区移动。     

北京一次积层混合云系结构和水分收支的数值模拟分析

本文利用中国气象科学研究院(CAMS)中尺度云分辨模式对2007年10月的一次积层混合云降水过程进行了数值模拟。利用模拟结果结合实测资料, 研究了积层混合云系的宏微观结构和降水特征, 并分析了云系的水分收支及降水效率。结果表明:积层混合云是导致此次北京降水的主要云型;积层混合云降水分布不均匀, 云系中微物理量的水平和垂直分布都不均匀, 具有混合相云的云物理结构。冷云降水过程占主导地位, 雪的融化对雨水的形成贡献最大。北京区域降水过程的主要水汽源地为黄海海面及蒙古国, 两支气流在陕西北部汇合后的西南气流将水汽输送到华北地区, 北京区域以外, 水汽和水凝物主要从西边界和南边界输送到域内。北京区域降水主要时段内, 水物质通量在水平方向上为净流入。对北京区域水汽、水凝物和总水物质的水分收支各项的估算表明, 水物质基本达到平衡。北京区域从2007年10月5日20时至6日14时, 总水成物降水效率、凝结率、凝华率及总水凝物降水效率分别为5.6%、4.77%、4.19%、44.9%。     

夏季云顶高于对流层顶事件对东亚天气型及上对流层-下平流层大气结构的影响

采用A-Train系列卫星的AURA/MLS水汽、温度资料,CALIPSO/CALIOP云物理资料,结合ECMWF气象再分析资料,分析了东亚地区云顶高于对流层顶事件(Cloud Top Above the Tropopause,CTAT)的区域分布,及其对上对流层-下平流层(Upper Troposphere and Lower Stratosphere,UTLS)水汽和温度结构的影响。结果表明:亚洲季风区的夏季CTAT发生率是30%~55%,为全球最强区域;东北亚的夏季CTAT发生率是15%~20%,为中纬度最强分布区。以CTAT为指标的合成结果表明:15~30°N的东亚-西太平洋UTLS,水汽呈"上干下湿"的异常分布,温度呈"上冷下暖"的异常分布,该结构与该区域热带气旋合成的结果一致,说明热带气旋是该区域CTAT形成的主要天气系统;35~50°N的东北亚UTLS,水汽呈"上干下湿"的异常分布,温度呈"上暖下冷"的异常分布,该结构与该区域温带气旋合成的结果一致,说明温带气旋是该区域CTAT形成的主要天气系统。     

北京“7.21”特大暴雨云降水结构及云雨转化特征

利用多普勒雷达资料、FY-2E静止卫星和MODIS极轨卫星反演产品,研究2012年7月21日北京特大暴雨的云降水结构及云雨转化特征。结果表明:降水过程三阶段的云降水垂直结构不同。1)在暖区对流降水阶段,降水以暖雨机制启动,雨滴在暖区存在深厚的碰并增长过程,暖雨过程对降水起主要贡献。随着云体的发展,冷雨过程加剧。T-Re分析表明,-10℃层以下云滴凝结碰并显著,-10℃层以上为深厚的冰相增长带,云顶以冰相大粒子为主,云水向雨水转化迅速。2)在锋面对流降水阶段,降水系统为高度组织化的"低质心"强降水液态MCC(Mesoscale Convective Complex)系统。回波强度在冰水混合层增长较快,冻结层是此阶段成雨微物理的关键层。降水粒子在暖云区碰并增长较快,而蒸发或破碎过程并不显著。3)在锋后降水阶段,0℃层附近冰晶粒子与云水的碰并增长较为明显。前期降水存在明显的雨滴蒸发过程。随着云体的发展,暖区云水含量较少,降水粒子不能有效碰并增长。