Direct georeferencing of airborne LiDAR data in national coordinates

The topographic mapping products of airborne light detection and ranging (LiDAR) are usually required in the national coordinates (i.e., using the national datum and a conformal map projection). Since the spatial scale of the national datum is usually slightly different from the World Geodetic System 1984 (WGS 84) datum, and the map projection frame is not Cartesian, the georeferencing process in the national coordinates is inevitably affected by various geometric distortions. In this paper, all the major direct georeferencing distortion factors in the national coordinates, including one 3D scale distortion (the datum scale factor distortion), one height distortion (the earth curvature distortion), two length distortions (the horizontal-to-geodesic length distortion and the geodesic-to-projected length distortion), and three angle distortions (the skew-normal distortion, the normal-section-to-geodesic distortion, and the arc-to-chord distortion) are identified and demonstrated in detail; and high-precision map projection correction formulas are provided for the direct georeferencing of the airborne LiDAR data. Given the high computational complexity of the high-precision map projection correction approach, some more approximate correction formulas are also derived for the practical calculations. The simulated experiments show that the magnitude of the datum scale distortion can reach several centimeters to decimeters for the low (e.g., 500 m) and high (e.g., 8000 m) flying heights, and therefore it always needs to be corrected. Our proposed practical map projection correction approach has better accuracy than Legat’s approach,¹ but it needs 25% more computational cost. As the correction accuracy of Legat’s approach can meet the requirements of airborne LiDAR data with low and medium flight height (up to 3000 m above ground), our practical correction approach is more suitable to the high-altitude aerial imagery. The residuals of our proposed high-precision map projection correction approach are trivial even for the high flight height of 8000 m. It can be used for the theoretical applications such as the accurate evaluation of different GPS/INS attitude transformation methods to the national coordinates.     

Projection of Future Precipitation Extremes Change (2001-2050) in the Yangtze River Basin

 Daily maximum rainfall (R1D) was higher in the Jialing River basin, the Taihu Lake area and the mid-lower main stream section of the Yangtze River basin in the 1990s, and there was a good relationship between ECHAM5/MPI-OM model simulation and the observed data about extreme precipitation (R1D). Under the IPCC SRES A2, A1B, and B1 scenarios, R1Ds are all projected to be in increasing trends in the upper Yangtze River basin during 2001-2050, and R1D shows a more significant increasing tendency under the A2 scenario when compared with the A1B scenario before 2020. With respect to the middle and lower Yangtze River basin, an increasing tendency is projected before 2025, and since then the increasing tendency will become insignificant. There might be more floods to the south of the Yangtze River and more droughts to the north in the next decades.     

地图投影变换浅析

通过研究得出,将地球上各种地理事物与现象表示到平面上,需要采取一系列数学变换,才能使地面上的点与平面上的相应点建立起对应关系,从而才有可能反映出它们的位置、距离、方向、面积、形状及数量大小关系。地图之所以能在平面上反映出球面上事物与现象的空间准确位置和相互关系,就是由于它经过了地图投影的转换。通过研究地图投影变换问题,可以为基于离散网格的数据管理和建模应用提供很好的投影变换基础。     

CMIP5模式对中国近海海表温度的模拟及预估

基于观测和再分析资料;利用多种指标和方法评估了国际耦合模式比较计划（CMIP5）中21个模式对中国近海海温的月、季节和年际变化模拟能力。多模式集合能够再现气候平均意义下近海海温的空间分布特征;但量值上存在一定的低估。在渤海和黄海;集合平均与观测差别比较明显。在年际尺度上;与观测数据对比;模式模拟海温与Niño3指数相关性较小。中国近海海表面温度在1960-2002年有明显的升高趋势;从2003年开始增温趋缓。评估结果表明;ACCESS1.0、BCC-CSM1.1、HadGEM2-ES、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM、FGOALS-g2、CNRM-CM5-2、INMCM4八个模式对中国近海海温的变化有较好的模拟能力。利用ACCESS1.0、INMCM4、BCC-CSM1.1、IPSL-CM5A-MR、CMCC-CM这5个模式结果对中国近海海温未来的变化进行了预估。在RCP4.5、RCP8.5情景下;未来近100年中国近海海温有明显升高趋势;最优模式多模式集合平均增温分别可达到1.5℃、3.3℃;净热通量变化和平流变化共同促进了东海升温。     

石崆山Ⅱ段岩质高边坡稳定性的工程地质系统分析研究

岩质高边坡稳定性的分析评价涉及工程地质学、岩体力学、计算科学等多学科交汇的问题,是一较为复杂的系统工程问题。在系统分析岩质高边坡赋存的地质背景和环境条件的基础上,采用系统分析评价、综合集成的方法应是研究分析和解决该问题的有效和最佳方法。针对漳龙高速公路石崆山Ⅱ段岩质高边坡工程,在系统分析边坡工程地质特性的基础上,采用赤平极射投影法和有限单元(FEM)法等,进行综合评价和系统分析,获得的稳定性结论,已正常运营使用若干年,反映了系统分析,综合评价方法是成功和有效的。它表明,综合评价、系统分析应是岩质高边坡稳定性评价分析的重要途径;它的综合内容和集成方式及其完善与工程实用性,有待进一步深入的研究和工程实践的运用及其经验的积累。     

低空大比例尺地形图航测生产关键技术

针对传统航空摄影测量生产工艺在生产过程中遇到的影响大比例尺测图精度的问题,该文探讨了低空航测生产大比例尺地形图的关键技术。通过选用宽角相机、低航高飞行、强化影像匹配、野外布设标志控制点、优选平差模型、精化测图操作等改进方式,以提高大比例尺航测精度;组建无人飞艇低空航测系统,对提出的技术方法予以实现;最后给出了山西境内近30个县市建成区1∶500测绘生产实践的部分验证成果。     

1960—2008年南方地区冰冻时空分布特征

利用地基多普勒天气雷达数据,提出机载雷达扫描的模拟仿真算法,并建立了仿真扫描的理论模型。该模型利用数据分层几何投影,处理速度较快、精度较高,可应用于扇形扫描和圆锥扫描。在理想情况下,设计了消除地物回波的算法及多普勒速度退模糊的算法。试验表明,仿真回波可应用于机载气象雷达实际观测前的扫描方式可行性研究,有助于分析机载雷达探测的云雨回波特性。     

概率密度分布法在“一带一路”地区极端月气温评估和预估中的应用

“一带一路”地区人口众多,气候类型复杂,亟待加强区域气候变化风险的认识。文中将该区分成10个区域,基于第五次耦合模式比较计划（CMIP5）中的31个全球模式模拟结果,应用概率密度分布（PDF）方法评估历史阶段（1986—2005年）各模式模拟暖月和冷月气温的能力,挑选并建立较优模式集合,用以预估21世纪中叶（2041—2060年）和21世纪末（2081—2100年）的极端月气温。结果表明,模式对观测中冷月气温距平PDF的模拟水平整体较暖月高。与多模式平均以及中位值相比,较优模式集合方法更适于极端暖/冷月气温的评估。在中等排放RCP4.5情景下,与低纬度地区相比,较优模式模拟中高纬地区未来极端暖/冷月气温的增温幅度的不确定性范围较大。21世纪中叶和21世纪末较优模式模拟的极端暖月气温在地中海增幅整体最大,东南亚增幅整体最小。对较优模式集合预估的极端冷月气温而言,无论是21世纪中叶还是世纪末,北欧增幅整体最大,东南亚增幅整体最小。     

跨带土地利用规划图的编制研究

在县级土地利用规划用图中,常涉及到跨投影带的地图拼接问题,一般使用邻带转换法实现跨带区域的地图显示,该方法在实际应用中存在面积和角度变形相对较大的不足.本文采用自定义中央经线的投影转带方法,经过高斯投影变换,较好地解决了县域范围的跨带拼接显示并有效控制了相关变形.     

JSCORS在古城墙保护性监测中的应用与分析

本文讨论了JSCORS应用于古城墙保护性观测的基本情况,简要说明了JSCORS的一些使用方法、技巧,并讨论了在类似于古城墙的线状工程中对JSCORS所测得的数据的内业处理方法。同时,还列举了JSCORS运用于工程测量中的一些优缺点,并介绍了笔者的一些心得体会。