A new standardized Palmer drought index for hydro‐meteorological use

Accepting the concept of standardization introduced by the standardized precipitation index, similar methodologies have been developed to construct some other standardized drought indices such as the standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI). In this study, the authors provided deep insight into the SPEI and recognized potential deficiencies/limitations in relating to the climatic water balance it used. By coupling another well‐known Palmer drought severity index (PDSI), we proposed a new standardized Palmer drought index (SPDI) through a moisture departure probabilistic approach, which allows multi‐scalar calculation for accurate temporal and spatial comparison of the hydro‐meteorological conditions of different locations. Using datasets of monthly precipitation, temperature and soil available water capacity, the moisture deficit/surplus was calculated at multiple temporal scales, and a couple of techniques were adopted to adjust corresponding time series to a generalized extreme value distribution out of several candidates. Results of the historical records (1900–2012) for diverse climates by multiple indices showed that the SPDI was highly consistent and correlated with the SPEI and self‐calibrated PDSI at most analysed time scales. Furthermore, a simple experiment of hypothetical temperature and/or precipitation change scenarios also verified the effectiveness of this newly derived SPDI in response to climate change impacts. Being more robust and preferable in spatial consistency and comparability as well as combining the simplicity of calculation with sufficient accounting of the physical nature of water supply and demand relating to droughts, the SPDI is promising to serve as a competent reference and an alternative for drought assessment and monitoring. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Parallelized combined finite-discrete element (FDEM) procedure using multi-GPU with CUDA

This paper focuses on the efficiency of finite discrete element method (FDEM) algorithmic procedures in massive computers and analyzes the time-consuming part of contact detection and interaction computations in the numerical solution. A detailed operable GPU parallel procedure was designed for the element node force calculation, contact detection, and contact interaction with thread allocation and data access based on the CUDA computing. The emphasis is on the parallel optimization of time-consuming contact detection based on load balance and GPU architecture. A CUDA FDEM parallel program was developed with the overall speedup ratio over 53 times after the fracture from the efficiency and fidelity performance test of models of in situ stress, UCS, and BD simulations in Intel i7-7700K CPU and the NVIDIA TITAN Z GPU. The CUDA FDEM parallel computing improves the computational efficiency significantly compared with the CPU-based ones with the same reliability, providing conditions for achieving larger-scale simulations of fracture.     

灰色组合模型在滑坡变形监测中的应用分析

在GM(1,1)模型的基础上,主要研究了改进残差修正模型、灰色BP神经网络模型、灰色线性回归模型在变形数据的预计精度,并且结合实例分析了不同灰色组合模型在滑坡变形预计的精度以及优缺点。     

年最大值抽样估算的暴雨频率设计值的低估问题探讨

由年最大值抽样（AMS）和年超大值抽样（AES）的基本理论及重现期（RP）的定义可知,AMS并不符合以“事件”为基础的重现期的定义.以美国西南半干旱区1438个雨量站和太湖流域96个雨量站的降雨资料为例,通过经验频率与超过概率的比较,发现AMS估算的暴雨频率设计值偏小,尤其是对常遇频率降雨设计值的影响更加显著.美国的降雨量资料站点多、系列长,实际资料验证与理论分析一致.通过对太湖流域AMS资料的分布形态进行分析的结果表明：太湖流域的站点不多,资料长度不够,且大部分站点在雨量大值区数据稀少,使得频率直方图不连续,是造成我国太湖流域的资料验证效果不理想的可能原因.     

从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究-热液矿床成因的若干新概念概述

热液金属矿床成因研究过程中,观测与实验始终是密切结合的。上世纪70年代,平衡热力学的实验数据的快速积累,使人们用热力学理论计算可以预测和反演矿石和岩石的成因。但是,没有矿物-水溶液的反应速率数据,又没有与流体力学的结合,搞清楚矿石成因是困难的。七、八十年代,开始研究矿物与水溶液的反应动力学实验。科学家们开始瞄准了从平衡-封闭-静态转向非平衡-开放-动力学研究的这个大方向。1992年我们建立地球化学动力学开放研究实验室。研究高温高压矿物与水反应速率,发现固液的开放体系的自组织现象。实验发现温度影响矿物的各个元素反应速率改变,发现在跨越水临界态时矿物与水反应速率涨落、在近临界的气-液两相不混溶区一些金属进入气相、超临界流体的氧化作用及特别的溶剂性能影响矿物溶解性质。实验证实:临界态区流体与矿石成因有关。水岩相互作用的反应动力学实验温度从低温到550度,揭示矿石的金属来源、迁移、金属与蚀变分带机制。一大批大于300度的矿物与水反应动力学实验在国际界是少有报道的。九十年代,超高压的科学发展,与同步辐射光源的技术进步的结合,使固体地球科学又迈向了地球深内部。我们发展了高温高压流体性质的原位直测(测量850℃水溶液)红外谱,发现深部流体的新性质:气液两相流体的新结构,在临界温度区(300~400℃),水分子氢键网络的破坏受压力影响不大(23MPa~3GPa),同时,出现水的高电导率。研发新仪器为开放-流动-非平衡的反应动力学实验与极端条件下物质性质的直接观测结合,在科学前沿领域开辟了创新道路。     

回归-Elman网络在矿坝变形预测中的应用

金矿开展矿坝的变形监测工作,引入多层递阶回归分析模型,有较高的预测精度,但方法较繁琐,计算较复杂。由于变形数据可分离成趋势项与随机项,趋势项可用多元线性回归良好地拟合;随机项的预测,文中采用Elman网络建模计算,最后利用矿坝的实测高程位移数据进行验证,并与多层递阶回归进行比较。结果表明:回归-Elman网络模型比多层递阶回归的预测精度更高,效果更好,且方法简洁实用性强。     

“GIS工程设计”的实验教学模式研究

"GIS工程设计"的教学目的是培养学生GIS设计的综合能力,因此,该课程的实践教学很重要。本文提出将"GIS工程设计"的实践教学体系分为基础实验和综合设计两部分,研究实践教学安排,改善实习的考核体系和辅助教学方法,形成一套高效的实践教学模式。     

关于新型测绘的探索

探索新型测绘的产生背景与科学内涵等问题,对新时期测绘地理信息事业转型升级与跨越发展具有重要意义。该文首先从经济社会发展需求、测绘发展新阶段、测绘地理信息转型升级、测绘地理信息跨越发展4个方面阐述了新型测绘产生的背景;其次,从新型测绘关系角度给出了新型测绘的内涵与架构,从范围、内容、技术手段、体制机制方面描述了新型测绘的特征;再次,从新型测绘目标出发,描述了新型基础测绘的内涵、要求与主要任务,地理国情监测的总体目标与主要任务,公共服务与应急测绘的新需求与主要任务;最后围绕测绘地理空间数据获取、处理、管理、分析、服务与应用主线,探讨了新型测绘需要着重研究的新理论、新方法、新技术装备,旨在为新型测绘的研究与发展奠定基础。     

体素模型的战场环境建模研究

针对基于面模型的战场环境建模难以展现战场环境要素的内部属性和规律等的不足,该文提出了利用体素模型实现战场环境建模的基本方法。该方法能够记录战场环境各要素的不同属性,反映其内部属性和规律,准确地模拟战场地理环境的变换过程,可实现战场环境各要素的统一建模。文章利用体素模型实现了对战场环境的认知与抽象,对战场环境体素数据模型进行了分类。最后以战场地形环境要素为例,利用战场环境基本体元实现了对战场地形环境的体素建模。     

基于光谱特征的月球岩性分类方法研究——以Apollo 16登月区域为例

利用NASA行星数据系统提供Apollo计划登月点采样线路影像数据,通过与嫦娥二号CCD数据、印度M~3数据空间校正获得采样路线坐标。开展嫦娥二号CCD数据与印度M~3数据MAP(后验概率)融合并选择Apollo 15、Apollo 16-62231的LSCC测得的标准岩石双向反射率光谱与M~3、嫦娥二号进行交叉定标。本文采用月球岩石光谱谱型全特征分析方法,选取涵盖Apollo计划登月获取的36个基站主要岩性87种、285件岩石样品,利用校正后的M~3数据分析月球典型岩石各阶吸收反射特征,建立月球典型岩石标准遥感影像光谱库,此后应用Apollo 623个岩石样品进行对比得到很好结果,同时完成Apollo 16登月点周围领域岩性分布图,并讨论了研究区的岩石成因,Apollo 16区域形成于高地大撞击,在早期的研究中已经被用于划分月球年代,本文方法对于月球岩石类别研究与理解月球的岩浆演化具有重要的研究价值。