空间数据计算模式分析与应用

随着传感器和其他数据采集技术的不断进步以及对地观测网络的建设和启动,空间数据的高性能处理和分析成为摆在地学工作者面前的瓶颈。本文以此为出发点,按照不同地学领域(陆地、大气、海洋)的空间数据载体的形态的不同,将空间数据划分为反映固态基质信息的陆地空间数据,反映液态基质信息的陆地水文空间数据,反映液态基质信息的海洋流体空间数据和反映气态基质信息的大气流体空间数据四类,并对每类数据的最小单元问题进行了初步的分析。本文详细阐述了地学空间计算的涵义,并根据计算行为模式及计算的侧重点的不同,将地学计算过程分为深度计算过程与主动计算过程(即“数据→特征→知识”的一般计算过程),并就此进行了阐释。以基于特征的遥感信息提取和目标识别工作为例,对上述理论进行了说明和验证。最后对空间数据计算模式相关问题进行了总结,并对以后的研究做了展望。     

基于DINEOF方法重构台湾海峡叶绿素a遥感缺失数据的初步研究

卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法(DINEOF)重建缺失的遥感观测数据.首先,基于Sea Wi FS(1998年1月至2010年12月)、MODIS-Aqua(2002年7月至2014年12月)和MODIS-Terra(2000年2月至2014年12月)三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998~2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明:基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础.     

用SAVQ技术实现太阳射电频谱的数据压缩

对自适应矢量量化（SAVQ）技术在太阳射电频谱数据压缩中的应用进行了有意义的讨论．给出一种压缩比和失真可调的SAVQ压缩方法,指出提高数据压缩比的有效方法之一为样本集成,同时介绍了用该技术对北京天文台太阳射电频谱仪上的两个波段（1．0GHz－2．0GHz和2．6GHz－3．8GHz）的观测数据进行压缩的实用效果,并与国际同行所用的ICON方式进行性能比较．最后展示了数据压缩技术及其在天文上的应用．     

城市空间框架数据研究

该文基于地理空间概念和地理信息数字化表达与共享的特点,探讨了框架数据的作用、确定原则,推导出城市空间框架数据体系,即建立城市直接空间参照体系和间接空间参照体系。后者中,基于地块的多尺度无缝不规则网格是整合城市社会经济数据的关键,也是当前城市空间数据基础设施框架数据体系建设中的薄弱环节。     

大洋涌浪耗散研究及模式应用的进展及主要问题

大洋中涌浪普遍存在且对大气-海洋之间的物理过程有较大影响,但目前对涌浪的耗散过程研究尚不充分。总结了关于涌浪传播和耗散的观测事实,着重指出利用遥感数据推进相关研究的可能性;同时分析可能的物理机制,并论述其在海浪模式中的应用及不足。通过梳理大洋涌浪耗散的研究进展,为今后开展涌浪相关研究提供依据。     

基于N-KD树的空间点数据分组算法

随着科学技术的进步,地理空间数据的分析处理面临着数据量膨胀和计算量高速增长的双重挑战,为了解决海量数据处理速度慢的问题,本文针对空间分布不均匀的点数据,从数据并行的角度,以保持数据的空间邻近性及保证数据分组后各组数据量负载均衡为目标,提出基于N-KD树（Number-K Dimension Tree）数据动态分组的方法,其是一种面向实时变化（数据量和数据空间范围变化）的空间数据动态分组方法。该方法借鉴K-D树的创建和最临近点搜索的思想,通过方差判断数据分布稀疏程度,利用最临近点搜索方法处理边界点,实现空间范围的不均等切分,保证数据分组后各组数据量基本均衡。试验表明,该方法具有较好的动态分组效果与较高的计算效率;支持各种分布状态的空间点数据的分组;分组后各组数据量负载均衡;分组算法本身有支持并行、支持分布式协同工作模式的特点。     

银河系厚盘的本地空间密度

本文利用北银极天区的现代恒星计数资料，采用标准的银河系模型，通过恒星统计积分方程对参数值组合模型的亮度函数进行计数分析，证明了银河系厚盘恒星成份存在的必要性，并进一步得出太阳附近厚盘成份的空间密度的最佳期望值为薄盘密度的０．０４１．     

地理信息系统发展趋势

本文根据国内外在地理信息系统方面的进展，就地理信息系统的科学概念、基本构成和它的以下一些发展趋势作了讨论：（1）地理信息系统是构成地理学日臻完善的技术体系的重要部分；（2）空间分析功能是系统研究和应用的主要目标；（3）系统最重要的技术问题是管理和存储大量空间数据的数据结构；（4）综合性的发展特色日益明显；（5）标准化和智能型的发展方向已引起关注。     

多源数据融合的城市体检评估

融合遥感影像、社会开放大数据、统计资料等多源数据,以长沙市为例,围绕生态宜居、健康舒适、安全韧性、交通便捷、风貌特色、整洁有序、多元包容、创新活力等8个方面构建城市体检指标体系,运用归一法和层次分析法对城市自然本底和运行体征展开计算评估,结果发现：1）长沙市人居环境整体良好,城市生态宜居和整洁有序度较高,交通便捷和安全韧性建设亟需加强,风貌特色、健康舒适、创新活力、多元包容等仍有改善空间。2）各区县专题发展水平不均,在保留区域功能特色的基础上,应该着重解决发展的短板。3）城市中心城区人口密度、空气质量优良天数、万车死亡率等指标达到最高水平,但在便民服务设施完整覆盖度、住宅建筑更新和开发、群体包容等方面与城市发展需求还有一定差距。根据多源数据城市体检结果可知,长沙市未来需要以问题和需求为导向,精准治理“城市病”,努力提高城市居民生活满意度、幸福感和归属感。