对流移入杭州湾后飑线发展机制分析

为加深对杭州湾影响下飑线维持机制的理解,利用多普勒天气雷达、常规和加密观测资料以及NCEP GFS资料,分析了2014年7月27日浙北飑线成因,并重点探讨了此次飑线过程中对流从北岸和南岸移入杭州湾的演变过程及对飑线整体发展的作用。分析表明:南北向辐合线触发新的雷暴单体生成及中等强度的深层垂直风切变,是此次飑线生成和发展的关键环境条件;飑线中对流从南北两岸移入杭州湾后强度均加强,使得飑线得到更好的维持发展;杭州湾上更好的水汽和更强不稳定能量条件,使从北岸移入杭州湾的对流单体加强并连接苏南、浙北两条线状对流,这是进而使得飑线持续发展的重要原因;杭州湾表面与陆地相当的温度和湿度,以及海上较强的垂直风切变,使南岸入海对流强度维持,并在地面冷池和后侧入流的共同影响下发展成弓形回波,这也是飑线维持的重要因素。     

一次冰雹天气过程的多源资料观测分析

利用地基微波辐射计、风廓线雷达和雨滴谱仪等观测资料,对2015年4月28日发生在南京的一次冰雹天气进行了分析,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。结果表明:(1)华北冷涡后部冷空气南下,与低层暖湿气流交汇,是产生这次冰雹的天气背景;高空冷平流叠加在低层暖湿气流之上,使得对流层中低层形成不稳定层结;地面辐合中心及辐合线是降雹的触发机制。(2)微波辐射计监测显示,降雹期间冰雹云中上升气流将底层空气的感热和潜热向上输送,导致2 km以上大气有明显升温,由于低层水汽聚集及冰雹在近地层融化造成降雹时近地层相对湿度、水汽密度增大。冰雹发生在云液态水含量快速增长的波峰上,对冰雹的发生具有较好指示意义。(3)对比南京3站风廓线雷达资料表明各站上空环境风场存在一定差异,六合地区降雹前6 km高度高空急流有利于六合上空形成有利的辐散形势,降雹时0~6 km存在较深厚的垂直风切变,配合地面中尺度低压,降雹最为强烈;南京站降雹时,对流层中下层有一槽过境,而高淳地区冰雹由近地面垂直风切变激发。(4)六合站、高淳站雨滴谱仪分析表明不同降水相态对应的滴谱特征有差异,两站雨滴谱型分别呈指数型、多峰型分布。高淳站雨滴谱仪监测到直径达到15 mm的冰雹粒子,六合站冰雹直径最大为5 mm。两站速度谱大致为单峰型,在较强降水时刻,粒子下落峰值速度在3~4 m·~(-1)。(5)影响六合的超级单体存在钩状回波、回波悬垂、三体散射等雷达回波中尺度特征,地面中尺度低压系统、中低层的中气旋及高层的辐散环流配置造成了雹云中维持较强的旋转上升气流,有利于出现大冰雹。     

太阳活动高峰年山东区域电离层时空变化研究

2012年为太阳活动高峰年份,为了研究太阳活动高年区域电离层的变化特征,该文选取了山东区域内的SDCORS站点,构建了山东区域垂直电子含量(VTEC)球谐格网模型,对该年山东区域电离层时空变化规律进行分析。实验研究表明,在空间变化上山东区域电离层表现出较强的纬度相关性,出现了明显的分层现象。同时给出了山东电离层在时间上呈现出的时段变化、日变化、月变化、季节变化,发现VTEC受太阳活动影响较大,除了存在明显的单峰和双峰结构外,该年还发生了半年度异常现象。     

地理要素的分布式空间近似查询处理方法

针对传统空间查询无法满足地理数据交互式可视化对处理时间要求的问题,以窗口查询为例,提出了一种空间近似查询处理方法。该方法包括预处理和查询两步:在预处理阶段,利用分布化的线简化算法对空间对象进行顾及误差的预处理采样,将采样过程及误差值用树型结构保存;在查询阶段,以豪斯多夫距离定义数据可视化的误差,进行误差可知的顶点即时采样与截取,从而实现针对可视化应用的高效的空间近似查询处理。在Hadoop集群上利用77GB的OpenStreetMap数据集进行了实验,证实了本方法的效力与效率。     

多基准点和基准方向的面阵与线阵影像匹配方法

针对面阵影像与线阵影像之间存在的尺度、旋转等几何差异所导致的难以高效获得稳定可靠匹配点问题,该文提出了一种稳健的面阵影像与线阵影像匹配方法。算法分为3个阶段:(1)对影像进行尺度、旋转预处理,消除影像间的尺度和旋转差异;(2)用Harris算子提取特征点,进行逐层金字塔匹配,在最底层影像上进行最小二乘匹配获取精匹配点,利用随机抽样一致算法获取准确性较高的匹配点;(3)对准确性较高的匹配点分区,构建4块匹配区域,根据每块区域的匹配点计算重心,以此4块区域的重心作为匹配基准点和基准方向,重约束初始匹配结果。通过多组面阵影像与线阵影像数据实验结果,验证了该方法的可行性和有效性,可为后续空中三角测量及相关应用提供可靠的匹配点。     

激光雷达点云电力线三维重建模型的对比与分析

电力线三维重建是直升机激光雷达（light detection and ranging,LiDAR）电力巡线的一项重要内容。提出了两种基于直升机LiDAR点云的电力线三维重建模型,包括直线段与悬链线段相结合的模型（简称为"模型一"）、直线段与抛物线段相结合的模型（简称为"模型二"）。其中,直线段位于xy平面,悬链线段和抛物线段位于过直线段的铅垂面。模型的创新之处在于两者均使用了电力线LiDAR点水平坐标进一步投影到xy平面上相应的拟合直线产生的比例因子作为悬链线、抛物线方程的参数。使用6个有代表性的实验数据、4个评价指标对6种重建模型（已有的4种和上述提出的两种）的性能进行评价和对比。实验结果表明,模型二具有最高的重建效率和最高的重建精度。另外,实验结果进一步说明铅垂面及铅垂面上投影模型的选择、误差因素的考虑等3个因素对重建模型性能有着显著影响。     

基于极线及共面约束条件的Kinect点云配准方法

Kinect作为轻量级手持传感器,在室内场景恢复与模型重建中具有灵活、高效的特点。不同于大多数只基于彩色影像或只基于深度影像的重建算法,提出一种将彩色影像与深度影像相结合的点云配准算法并用于室内模型重建恢复,其过程包括相邻帧数据的配准与整体优化。在Kinect已被精确标定的基础上,将彩色影像匹配得到的同名点构成极线约束与深度图像迭代最近点配准的点到面约束相结合,以提高相邻帧数据配准算法的精度与鲁棒性。利用相邻4帧数据连续点共面约束,对相邻帧数据配准结果进行全局优化,以提高模型重建的精度。在理论分析基础上,通过实验验证了该算法在Kinect Fusion无法实现追踪、建模的场景中鲁棒性依然较好,点云配准及建模精度符合Kinect观测精度。     

Hyperion高光谱影像坏线修复的局部空间-光谱相似性测度方法

Hyperion高光谱影像中的坏线将直接影响后续应用的准确性。针对Hyperion高光谱辐射率数据的特点,考虑影像中坏线像元与邻近像元在空间和光谱上的相似性,提出了一种局部空间-光谱相似性测度（local spectral-spatial similarity measure,LS₃M）,以实现对Hyperion高光谱数据的描述和坏线修复。LS₃M由空间和光谱两部分的相似性测度构成,前者为欧氏距离度量,后者组合了Canberra距离和光谱相关角（spectral correlation angle,SCA）。考虑到Hyperion高光谱不同波段的辐射率特性,引入信息熵对SCA进行约束。针对相似像元的邻近搜索问题,引入相似度均值与方差对光谱相似性阈值进行动态调整。为验证该方法的有效性,选取了沙漠、草原、森林、城郊、沿海城市和内陆城市6种典型场景的Hyperion高光谱数据进行模拟坏线的定量误差分析和真实坏线的定性评价;通过与邻域均值法及常规光谱相似性测度的对比,证实LS₃M法坏线修复精度更高,稳定性更好。     

支持向量机方法在南京太阳总辐射推算中的应用

利用1981、1996和2001年逐日南京站太阳总辐射和日照时数观测资料,建立了基于支持向量机(support vector machine,SVM)方法的太阳总辐射推算模型,预测了1982、1997和2002年的太阳总辐射,并把推算结果和采用线性的气候学方法所得到的推算结果分别与实测值进行对比。采用线性方法得到的1982、1997和2002年的太阳总辐射预测值与实测值间基于1:1线的决定系数(R~2)分别为0.800、0.859和0.838,均方根误差(RMSE)分别为3.250、2.649和2.925 MJ·m~(-2)·d~(-1)。采用SVM方法得到的1982、1997和2002年的R~2分别为0.894、0.938和0.936,RMSE分别为2.353、1.726和1.804 MJ·m~(-2)·d~(-1)。SVM方法得到的太阳总辐射预测值与实测值之间的误差较小,预测精度高于线性方法,更适用于实际太阳总辐射的计算。     

胡焕庸线两侧人口的空间分异性及其变化

胡焕庸线作为人地关系的重要地理大发现之一,揭示了中国人口分布东密西疏的重要特征,是人文与经济地理学对社会的重要贡献之一。本文采用地理探测器等定量方法,以人口普查数据为基础,对胡焕庸线两侧人口分布的分异性特征进行了深入讨论,并尝试解释中国人口分布特征变化的原因及其机制。结果表明：① 胡焕庸线作为中国最重要的人口分界线仍基本保持稳定,但从空间统计学分异特征来看该分界线仍可进一步优化调整;② 胡焕庸线两侧内部人口集聚模式发生着明显变化,东南半壁人口分布由改革开放之前和初期的相对均衡状态,转变为以长三角、珠三角等少数区域为中心的集聚模式;而西北半壁人口分布的集聚程度则趋于下降;③ 从人口空间分布的影响因素看,尽管总体上,经济发展类因素对于人口空间分布影响不断增强,但三大阶梯等自然地理本底条件依然对中国人口分布有着重要影响。