A parallel method to accelerate spatial operations involving polygon intersections

Polygon intersection is an important spatial data-handling process, on which many spatial operations are based. However, this process is computationally intensive because it involves the detection and calculation of polygon intersections. We addressed this computation issue based on two perspectives. First, we improved a method called boundary algebra filling to efficiently rasterize the input polygons. Polygon intersections were subsequently detected in the cells of the raster. Owing to the use of a raster data structure, this method offers advantages of reduced task dependence and improved performance. Based on this method, we developed parallel strategies for different procedures in terms of workload decomposition and task scheduling. Thus, the workload across different parallel processes can be balanced. The results suggest that our method can effectively accelerate the process of polygon intersection. When addressing datasets with 1,409,020 groups of overlapping polygons, our method could reduce the total execution time from 987.82 to 53.66 s, thereby obtaining an optimal speedup ratio of 18.41 while consistently balancing the workloads. We also tested the effect of task scheduling on the parallel efficiency, showing that reducing the total runtime is effective, especially for a lower number of processes. Finally, the good scalability of the method is demonstrated.     

北极扬马延岛大气边界层高度的气候特征分析

基于1973—2015年间的全球综合无线电探空资料(IGRA),采用总体理查逊数(Bulk Richardson Number)方法,分析了北极扬马延岛43年间的大气边界层高度变化特征,并对其多年月均大气边界层高度变化以及年均大气边界层高度变化进行深入分析探讨。结果显示,扬马延岛白天对流边界层高度高于夜晚稳定边界层高度,夏季多年月均大气边界层高度远低于冬春季节的高度,夏季平均高度仅为262 m,而冬春季节高度在600 m附近。大气边界层高度的变化与地面相对湿度的变化呈现较好的反相关关系。由于受到墨西哥湾暖流的影响,岛屿全年温差较小,夏季的相对湿度较大,导致潜热通量较多,抑制了边界层内的对流过程,造成夏季大气边界层高度较低。此外,其年均高度在1973—1988年间出现波动下降,而后在1988—1995年快速上升,最后于1995—2015年间变化平稳。     

基于DEM的黄土地貌逼近度因子构建及特征分析

沟谷源点作为沟沿线上最为活跃的部位,其分别到上游分水线、下游沟谷线的流线空间比对关系,是表征三线空间结构的重要突破口。它在空间上向流域分水线逼近的程度,是量化黄土流域地貌系统发育程度的重要切入点。为探究黄土地貌区流域沟谷源点向流域分水线逼近的程度,揭示黄土流域地貌发育进程及该进程所表现的主要侵蚀方式,本文从水平和垂直2个维度,构建量化三线空间结构关系的核心因子--逼近度(PI),其中包括水平逼近度(HPI)和垂直逼近度(VPI),基于5 m分辨率数字高程模型,在陕北黄土高原遴选了包含16种地貌类型的42个样区,利用数字地形分析方法,探讨其平均值(MHPI, MVPI)的空间分异规律。另外,选择其中南北序列分别代表黄土塬、残塬、梁状丘陵沟壑和峁状丘陵沟壑区的淳化、宜君、甘泉和绥德4个地区,完备包含一至五级别沟谷的典型流域为重点实验样区,探讨陕北黄土高原流域尺度平均逼近度变异指数(MPIV)序列性特征。实验结果表明:①陕北黄土高原平均逼近度(MPI)存在强烈的空间自相关,MHPI在南北序列上先增大后减小,东西方向上逐渐减小,在黄河沿岸峡谷丘陵区MHPI达到最大;MVPI由西南-东北先减小后增加,由西北-东南逐渐减小,在渭北黄土台塬区达到最小;②在流域尺度上,MPIV值的正负与黄土塬区、丘陵沟壑区敏感相关;③4个重点样区MHPI、MVPI与其它地形因子存在南北序列上的一致性。104个外部汇流区平均水平逼近度与平均坡度相关性较好(P=0.43, a<0.001),平均垂直逼近度与面积高程积分强烈相关(P=0.75, a<0.001)。平均逼近度指标综合考量了黄土高原地区最典型的三条具有结构控制意义特征线的空间关系,对黄土地貌的发育程度有明显的指示性意义。     

“三江”中南段综合信息找矿模型及找矿方向

"三江"地处印度板块与扬子板块的汇集带,近年来,在其岩浆活动强烈、变质作用广泛和矿化类型多样的中南段地区,多部门(单位)在铜金铅锌(银)矿产勘查中相继取得了突破,笔者在对区内主要大、中型矿床的地质-地球物理-地球化学特征研究的基础上,对综合信息找矿模型及找矿标志进行了探讨,提出了新的时、空找矿思路及找矿方向。     

The upper Volgian Substage in Northeast Siberia (Nordvik Peninsula) and its Panboreal correlation based on ammonites

Section of the middle and upper Volgian substages and basal Boreal Berriasian in the Cape Urdyuk-Khaya (Nordvik Peninsula) is largely composed of dark argillites substantially enriched in C_org. Characteristic of the section is a continuous succession of ammonite, foraminiferal, ostracode, and dinocyst zones known also in the other Arctic areas. Boundaries of the upper Volgian Substage are recognizable only based on biostratigraphic criteria. The succession of the middle Volgian Taimyrosphinctes excentricus to basal Ryazanian Hectoroceras kochi zones is characterized. The range of the substage is revised. The lower Exoticus Zone, where ammonites characteristic of the Nikitini Zone upper part in the East European platform have been found, is referred to the middle Volgian Substage. Newly found ammonites are figured. Two possible positions of the Jurassic-Cretaceous boundary in the Arctic region, i.e., at the lower and upper boundaries of the Chetae Zone at the top of the upper Volgian Substage, are discussed.     

点状地名信息的加权泰森多边形检索法

鉴于地名库中多数地名仅以中心点坐标形式记录其空间位置信息,缺乏其空间范围的具体描述,造成地名检索中的片面性和局限性,本文在深入分析地名及其空间属性、空间关系的基础上,考虑同类型地名的不同性质在检索中的重要作用,利用泰森多边形在地名边界近似中的优势,提出了针对点状地名信息的加权泰森多边形检索法,依据同类型地名的面积属性作为权重指标构建泰森多边形,以近似表达地名的空间范围,进而描述地名间的各类空间关系;并从拓扑关系、方位关系与距离关系3个方面给出了具体公式以计算地名间的空间相似性;最后以行政区划边界近似与检索为例验证该方法。试验结果表明,该方法可较好地近似表达地名空间范围及空间关系,增强了检索词与地理信息资源在空间位置上的相似性度量,检索结果优于传统方法。     

北斗卫星ECOM光压模型参数选择策略分析

以ECOM经验光压模型为基础,利用北斗卫星3年的精密星历进行轨道拟合,获得了ECOM光压参数的变化规律,给出了北斗3类卫星的ECOM光压参数选择策略。从北斗卫星姿态控制模式出发,通过卫星星体受照分析,指出在北斗卫星地影期零偏航状态下,由于太阳对卫星帆板的不正照,导致与动态偏航姿态相比,光压摄动力存在与轨道周期相关的分量,需要在ECOM 5参数的基础上增加D向周期分量进行吸收。通过MGEX全球网数据定轨试验,本文提出的方法可使零偏段定轨重叠段位置精度提高50%~80%。     

三次样条在卫星轨道插值中的应用研究

针对在卫星轨道插值中三次样条插值法的端点约束条件不易获得的问题,提出两种获得端点一阶导数的计算方法:差分法代替导数法;利用位置、速度和加速度之间的导数关系,求解坐标和速度的一阶导数。通过算例仿真表明,两种方法的坐标插值误差达毫米级以上,速度插值误差达厘米级以上,它们的插值精度均不受分段弧长影响,且比7阶Lagrange插值精度要高,但它们的运算时间比7阶拉格朗日插值法略大。其中,方法一优于方法二,因前者的速度插值误差比后者小,且后者的插值结果存在周期性抖动现象,其抖动周期与抽样频率有关。文中方法具有插值精度高,插值精度不受分段弧长影响,运算量不大的优点,是一种实用的卫星轨道和速度插值方法。     

民勤干旱区冬季浓雾形成的边界层条件分析

利用民勤县气象站过程地面小时观测资料、逐日08时和20时每隔50 m探空资料和NECP再分析资料,对2015年11月9—13日出现在干旱区民勤县的一次罕见浓雾天气过程进行了研究分析。结果表明:前期降水后地面相对湿度增大,为大雾形成提供了必要的水汽条件,稳定的高低层环流配置提供了大雾形成的稳定层结和弱风条件。雾层的厚度和强度与近地面逆温层的强度和厚度、边界层高度、水汽垂直运动以及夜间地气温差绝对值密切相关,边界层高度越高,逆温层越厚,雾层越厚;逆温层越强,夜间地气温差绝对值越小,雾层越强。高空环流形势稳定少动,近地层强逆温层、稳定等温层以及饱和湿层长时间维持,导致此次大雾强度和持续时间异常罕见。     

基于生境质量的城市增长边界研究——以长三角地区为例

基于“生态优先”理念,提出一种利用生境质量评估策略的城市增长边界划定方法。结合ArcGIS和InVEST模型,通过综合评估生境自身及其在威胁情境下的质量,模拟各市独立规划、建设用地指标再分配及区域一体化发展的三类建设用地扩张情景,分别划定2024和2034年的长三角地区城市增长边界。结果表明：研究区生境质量总体呈南高北低格局,平均生态系统服务价值密度为10 770.604元/（hm²·a）,高质生境位于西南地区;根据指标再分配及一体化发展情景模拟的2024年研究区建设用地总量分别为10 583.273 km2和10 489.090 km2,2034年达到13 603.535 km2和13 252.370 km2;模拟的建设用地集中在东部沿海地区,并向北部及环杭州湾区域拓展;建设用地指标再分配能从整体上减少建设用地对优质生境的占用,区域一体化发展则能进一步降低城市发展造成的生态压力。