基于统一标准和统一平台的水文自动测报系统集成与整合

水文测报方式改革至今,全国76%以上的水文测站已实现了自动测报,但是大部分省存在多种类的水文自动测报系统,它们采用不同的数据传输标准、工作机制、数据库接口,相互之间不能兼容,数据无法共享,亟需进行水文自动测报系统集成整合。江苏省经过多年研究和实践,实现了基于统一标准、统一平台的水文自动测报系统集成与整合,全省2000多个各类测站在统一平台下每5min一次在线实时监测,系统稳定性好,实时在线率高,数据准确可靠,遥测数据完整性超过99%。成为智慧江苏建设重点示范工程、全国水文自动测报的集成整合的示范。     

跨流域联合供水水库补偿特性研究

跨流域水库补偿特性主要包括水文补偿特性与库容补偿特性两个方面,以大连市两座重要的供水水源碧流河水库、英那河水库为例,运用Copula函数分析了碧流河水库、英那河水库天然入库径流年系列、汛期系列、非汛期系列的丰枯遭遇概率,采用统计学方法分析了两座水库连续枯水系列年的遭遇情况。并建立了考虑外调水源的碧流河、英那河水库联合优化供水调度模型,模拟得出了规划水平年水库供水量与下泄水量,利用两座水库长系列调节历年下泄水量之间的对应关系对水库库容补偿特性进行了分析。研究成果可以为大连市境内水系连通规划提供一定的依据,水库补偿特性研究方法也可为其它类似工程规划提供借鉴。     

新疆吐-哈盆地地下水水文地球化学特征及形成作用

新疆吐-哈盆地水资源严重缺乏,地下水是当地主要的水资源,探讨该地区地下水水文地球化学特征对区域地下水资源开发利用与保护具有重要意义。通过运用阴阳离子Piper三线图、氢氧稳定同位素、Gibbs图以及离子相关关系分析的方法,探讨了该地区地下水化学特征及其形成作用。结果表明:吐-哈盆地地下水的补给来源主要以大气降水为主,排泄以蒸发为主;溶滤作用、蒸发浓缩作用对地下水化学组分的形成具有主导作用;沿地下水流动方向水化学类型由Cl·SO_4-Na型逐渐演变为Cl-Na型,水化学组分变化规律具有较好的一致性并且浓缩现象比较明显。     

基于GPU的全波形并行LM分解算法

波形分解是机载激光雷达全波形数据处理的重要基础工作,通过求解波形函数模型的参数,将波形数据利用具体的函数模型拟合出来,实现对全波形及其中各个子波形函数表达。LM(Levenberg-Marquardt)算法及其改进的算法是波形分解中对参数进行拟合求解的常用方法。针对LM算法在参数拟合计算的过程中存在大量迭代和矩阵运算,提出了基于线程块组和线程两级并行粒度的并行计算方案。将串行多次循环迭代求解参数改为单次并行计算取最佳值实现对参数的选择,将矩阵运算进行线程块的协同并行计算,实现了LM算法在通用计算图形处理器上的并行计算。实验证明,在规定阈值条件下,并行LM降低了算法的迭代次数,提高了波形分解LM算法的计算效率,为提高波形分解的处理效率提供了研究思路。     

气溶胶对亚洲季风的强迫及影响：认识与挑战

亚洲是世界上人口密度最大、也是近几十年来经济发展最快的地区。从广大民众到各级政府都深刻感受到这种巨大的变化所带来的各种影响。从事相关研究的科学家最关心的是各种变化的因果关系、影响机理并对未来变化进行客观预测。该地区日益严重的空气污染,尤其是由颗粒污染物造成的雾、霾发生频率和强度的增加,不仅影响人们的日常生活和健康,而且进一步影响了在过去几十年已经发生了巨大变化的季风气候。本文提出了一些研究气溶胶与季风相互作用的新视角、新途径、新挑战。东亚和南亚是全球气溶胶主要源地。气溶胶对季风的一个显著影响体现在南亚和东亚大范围的暗化现象,即到达地面的太阳辐射的整体减少。气溶胶对东亚和南亚夏季风的强迫机理存在差异。中国灰霾天增加除了污染排放也与东亚季风气候变化息息相关。在实际大气季风气候系统的准静力平衡态的演变中,动力反馈过程可能扮演着至关重要的作用,而这种作用会受到人类污染和自然源气溶胶的强迫作用。对气溶胶-季风相互作用进行研究,需要把各种尺度的观测和模拟开展起来。更好地了解气溶胶与亚洲季风气候的联系,对于制定和实施科学的可持续发展政策,造福世界上过半人口,起着至关重要的作用。      

QTM格网空间中的球面Voronoi图并行生成算法

根据球面四元三角网（quaternary triangular mesh,QTM）的离散特征及图形处理器（graphics processing unit,GPU）的多线程原理,用距离的计算与比较代替传统的扩张操作,提出了一种基于QTM的球面Voronoi图并行生成算法,并给出了Voronoi边界提取算法。利用C++语言及统一计算设备架构（compute unified device architecture,CUDA）开发了实验系统。实验结果表明,本文算法能够在球面上快速生成点、线、面数据集的Voronoi图,且能够将Voronoi误差控制在两个格网以内。同时,GPU并行计算的使用,提高了算法的效率。     

两种参数化方案下冬小麦品种对发育期的影响

利用华北平原47个农业气象观测站1986—2010年冬小麦的品种、发育期观测资料和同期气象数据,基于常用的发育期模型,对两种参数化方案下品种变化对发育期影响的特征进行研究。其中参数化方案1采用固定的三基点温度,参数化方案2通过循环优化得到三基点温度。结果表明:在华北平原冬小麦品种变化频繁的情况下,两种参数化方案均能较好地对返青-抽穗期与抽穗-成熟期的模拟过程进行参数化;两种参数化方案均认为品种变化使返青-抽穗期和抽穗-成熟期日数有延长趋势,但不同参数化方案的趋势值存在较大差异,且参数化方案1模拟的趋势值总是高于参数化方案2。此外,不同的参数化方案也会使模拟的趋势值在区域上的分布规律发生变化。研究表明:不同参数化方案的使用会对模拟结果产生明显影响,因此,在量化品种变化对发育期影响时,需关注不同参数化方案对结果的影响,以及由此带来的不确定性。     

青藏高原及其周边地区水储量变化的独立成分分析

采用2003年1月至2013年12月共132个月的GRACE卫星数据反演得到的水储量变化信息,利用独立成分分析方法将水储量变化信息分解成多个信号成分,然后与NOAH和WGHM两个水文模型的分析结果进行比较。成分对比结果表明,GRACE反演得到的水储量变化与NOAH和WGHM水文模型在第一个主成分方面符合很好,相关系数分别是0.884和0.877。说明GRACE反演的水储量变化和水文模型在青藏高原及其周边区域具有很强的一致性。从空间模式上看,GRACE反演水储量变化信号的强度比水文模型信号要大,可能与GRACE反演的水储量变化还包括地下水的变化情况等有关。     

脉冲激励式多路传感器接口电路

本文介绍的脉冲激励式多路传感器接口电路，在一个等幅脉冲源对多路传感器激励的同时，用一个由串行DAC和比较器组成的逐位逼近ADC。受控于87C51单片机，完成多路信道的数字化，作者已完成的12位ADC，由一个5V脉冲源激励C、T、D、pH、DO、Ref等传感器，每30s一次8路扫描。该电路简单、经济，特别适合于需要交流激励的水质传感器及水质检测。     

分布式水文模型和GIS及遥感集成研究

阐述了在分布式水文模型的研究中,地理信息系统在气象和地理要素空间内插、流域数字地形分析和水文模拟单元的划分和遥感科学在降水、土地利用和地表分类、叶面积指数、反照率和地表热通量以及地表一些间接水文参数反演等方面的应用,并提供了一个集成GIS和遥感的全分布式水文模型的建模框架.指出了应用中存在的DEM空间最佳分辨率选择、空间尺度和时间尺度、遥感反演精度和资料不确定性等问题,并对今后分布式水文模型研究做了展望.