一种求解区域平均值的权重面积设计及其应用

针对求解物理量在一定区域内的平均值问题,设计了一种权重面积方法。并以求解西北区域年平均降水量、1月份和7月份的平均空中水汽含量为例,将该方法与算术平均法、泰森多边形法、网格插值法进行了对比试验。结果发现该方法在站点较多、但不均匀的大范围区域内计算气象场的平均分布是可行的,其优点是计算量小、受缺测站点影响较小。     

EXPERIMENTS OF A REDUCED GRID IN LASG/IAP WORLD OCEAN GENERAL CIRCULATION MODELS (OGCMs)

1 INTRODUCTIONIn global climate models belonging to the finitedifference calculation category, the equations aregenerally solved in normal spherical coordinates. Due tothe convergence of meridians towards the poles inspherical coordinates, the combination of thiscoordinate system and explicit finite-difference methodsleads to two problems. First, the pole itself is a point ofsingularity with direction undefined. Second, due to thedependence of the stability from finite-differencenumerics …     

空间信息语义网格

在分析本体和网格技术的基础上,针对空间信息系统对信息语义的特殊要求,提出了空间信息语义网格的概念,并用本体构造了空间信息语义网格体系结构。     

中长基线三频GNSS模糊度的快速算法

单历元基线解算一直是卫星导航定位中的热点和难点,随着北斗导航定位系统的全面组网,三频载波可以形成更多优良的组合观测值,有效地提高了单历元基线解算的精度和可靠性。本文在传统TCAR的基础上引入电离层延迟先验信息,将电离层延迟与位置参数和模糊度作为未知参数,采用最小二乘配置原理一并求解。同时,采用考虑电离层延迟影响的模糊度相关法约束模糊度搜索空间。结果表明,加入电离层延迟先验信息可以较大提高单历元模糊度固定的成功率;而采用考虑电离层延迟的模糊度相关法可以缩小模糊度搜索空间,有效地提高单历元模糊度解算的成功率和可靠性。     

从时空GIS视野来定量分析人类行为的思考

城市群体移动研究通常以网格为空间分析单元,其分析存在可塑性面积单元问题（modifiable area unit problem,MAUP）,目前的研究缺乏对不同大小的网格面积单元所忽略的城市群体移动规律的定量分析结论。对城市空间进行有限的不同大小的等间距格网划分并对城市群体移动忽略部分进行分析,发现格网内群体移动量随格网大小线性递增,格网间的群体移动量随格网大小线性递减,并以提取城市重要位置的空间分布和属性特征的不一致为例,表明应对忽略的短距离移动予以重视,避免决策上的偏差。与此同时,不同格网划分大小情况下格网内的移动量在住宅用地、工业用地上被忽略程度较为严重,建议根据实际研究的目的采取不均匀划分空间格网方法,避免过多忽略群体移动。     

基于时间高精度-空间隐式矩形交错网格有限差分的弹性波数值模拟

针对弹性波数值模拟, 现有的时间高阶有限差分方法主要基于显式差分和正方形网格单元建立的, 因此容易引起较强数值频散且缺乏灵活性.基于上述问题, 本文通过结合十字形和菱形模板设计了一种改进的矩形组合差分模板, 在此基础上发展了隐式交错网格差分方法求解弹性波方程.该方案采用改进差分模板和二阶离散格式共同近似时间导数, 采用隐式差分格式求解空间导数.进一步给出了泰勒级数展开和最小二乘优化两种算法求取的高阶差分系数.联合应用高阶差分方案和波场分离技术产生高精度的弹性波场.将本文方法与几种现有差分方法进行了对比, 包括: 显式和隐式时间二阶差分法, 显式时间高阶差分法.数值分析和模型算例表明, 本文方法比其他方法具有更高的精度和灵活性.

     

HY-2B卫星和模式风速数据随机误差及相关性分析

当利用三配准（Triple Collocation,TC）方法进行误差分析时,系统间随机误差（简称误差）不相关是一个重要前提假设,而在实际应用中不同系统误差常存在相关性,基于最小二乘法扩展配准（Extended Collocation,EC）方法能够在误差相关性存在情况进行误差分析,但对于误差弱相关性情况不能够准确估计误差的标准差。为此本文提出利用3个误差独立系统对第四个系统进行误差估计的方法,同时考虑误差相关性和表征误差,在误差弱相关情况下能更精确估计系统误差的标准差。本文根据HY-2B卫星3个载荷风速观测数据集随机误差相互独立特点,利用扩展三配准（Extended Triple Collocation,ETC）方法计算得到散射计、辐射计和高度计3个载荷风速产品误差的标准差分别为0.600 m/s、0.742 m/s和0.533 m/s;再对ECMWF再分析数据集ERA5的风速产品误差及相关性进行估计,计算出ERA5再分析风速产品随机误差的标准差为0.810 m/s,HY-2B卫星散射计风速产品和ERA5再分析风速产品误差相关性为0.231,HY-2B卫星辐射计风速产品和ERA5再分析风速产品误差相关性为0.105。本文提出利用已知3个误差独立数据集对第四个数据集误差及相关性进行估计的方法,实现了在误差弱相关情况下对系统误差的标准差更为准确的估计,有助于在同化和融合中更好地使用这些数据。     

旋转时空双变网格有限差分地震波场正演模拟

在交错网格有限差分算法中,模型网格剖分原则与正演计算效率密切相关.当模型存在小型非均质体或者低降速层等情况,为保证精度,满足稳定性条件,需缩小网格步长,导致局部过采样,计算效率低下.为保证模拟精度的同时保持高计算效率,通常采用变化的空间网格与时间步长相结合的高阶有限差分模拟方法对波场进行模拟.然而,时空双变算法存在着交错网格固有缺点,在模拟非均匀性较强的复杂介质波场传播时,需对介质参数进行平均或内插.同时,该算法在空间与时间上的变网格实现极为复杂.为压制变网格引起的虚假反射,提升模拟精度和计算效率,本文在时空双变网格算法的基础上,采用旋转差分角度的方式,提出了旋转时空双变交错网格算法.该方法既保留了旋转网格和双变网格的优势,又简化了时空双变算法流程,更利于推广和应用.

     

基于多层次QTM的球面Voronoi图生成算法

随着格网层次的增大,基于全球离散格网的球面Voronoi图生成算法的格网数据量与Voronoi图生成时间都呈指数增长,在高层次时容易出现算法效率较低,甚至内存溢出无法执行等情况。利用球面四元三角格网的层次性,提出了一个基于多层次QTM的球面Voronoi图生成算法。首先用全球低层次QTM格网生成Voronoi图,然后对Voronoi边界格网进行再次剖分,得到下一层次的Voronoi图,重复进行,直至达到目标层次。实验结果表明,相对于单一层次的确定归属算法和扩张算法,该算法能够生成更高层次的Voronoi图,且效率较前两者分别提高了22倍和25倍(第9层)。     

球体坐标与SDOG-ESSG格网码的相互转换算法

基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网(SDOG-ESSG)是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。SDOG-ESSG格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与SDOG-ES-SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引进6种列-行-层坐标系并导出有关计算公式,借鉴Morton码行列二进制位交错的特性,分别设计了正向转换与逆向转换算法过程,在此基础上,理论分析并实验验证了两算法的时间效率。结果表明,两转换算法非常高效,其时间消耗基本与SDOG-ESSG的主剖次和副剖次呈线性关系,时间复杂度为O(n);在PC环境下,每秒能实现106～107次的转换运算,1次转换相当于101～102次的除法运算。