南海珊瑚礁人工岛淡水透镜体形成过程及影响因素

中国目前在珊瑚礁上建设人工岛的目标是建成生态宜居岛屿,人工岛地下海水在降雨入渗驱替作用下逐渐淡化,形成的淡水透镜体是支撑岛屿生态系统的重要水源。本文针对南海珊瑚礁普遍存在的上土下岩的二元地质结构,考虑不同测量方法得到的南海人工岛填筑所用珊瑚砂渗透系数存在较大差异,建立了珊瑚礁人工岛淡水驱替海水形成淡水透镜体的动态模拟模型,对南海某珊瑚礁人工岛开展了系列数值模拟研究。结果表明,人工岛礁二元地质结构不同的渗透性对人工岛淡水开始形成时间无明显影响,填岛完成2年左右的时间可观测到淡水,估计（或理论计算）在10~20年内可形成相对稳定的淡水透镜体;在人工岛面积达到一定规模的前提下,全新世珊瑚砂沉积物渗透性是控制人工岛礁淡水透镜体的主要因素,能够形成的淡水透镜体体积随渗透系数增大而呈对数减小,并且淡水透镜体体积随全新世沉积物渗透性增大而减小的速率较淡水透镜体厚度更加显著;淡水透镜体越过不整合面进入更新世礁灰岩后,由于含水层渗透系数突然增大,淡水透镜体向水平方向扩展,在礁灰岩顶界形成“髭”状淡水体。     

多层次矢量元胞自动机建模及土地利用变化模拟

城市规划对土地利用变化起着重要的引导作用,各层次规划相互支撑、互为补充,自上而下影响着土地利用格局的演变。矢量元胞自动机以不规则的地理实体作为基本单元,可以更逼真地表达客观复杂的城市用地空间结构。然而,当面向具有层次协同性、空间引导性和管控传导性等特征的城市规划时,其元胞多层次体系构造、层次间协同方法和转换规则获取等关键问题凸显出来。本文以江阴市2007年、2012年、2017年3期土地利用现状数据为基础,在多层次矢量元胞自动机建模基础上,模拟了2017年土地利用变化,通过模拟结果与用地现状对比分析,对模型个别参数进行了修正,进一步提高了模型的可行性与适用性,进而预测了2022年城市土地利用格局。模拟结果显示,中心城片区建设用地发展已经趋于饱和,澄南、澄东南和澄东片区建设用地扩张较为明显,有逐步形成“中心城区—城镇组团—村庄”三级城乡空间聚落体系的趋势。最后利用FoM指标对模拟结果进行了评价,得到整体和各片区的精度基本都大于或接近于0.21,表明模拟结果精度较高,其构建的模型在面向多层次规划的用地变化模拟方面具有更好的效果。     

基于CA的城市人口密度分布动态模拟——以长沙市人口密度变化为例

利用元胞自动机(CA)进行模拟可以帮助认识城市人口密度分布的演变过程,并为相关的调控提供决策依据.以长沙市为例,由元胞自动机层构建了精确到街道的长沙市人口密度分布仿真模型,对2000～2005年人口密度分布进行重建,与实际情况对比,整体预测精确度达76%以上;并对2010年,2015年人口密度分布进行了预测,结果表明,长沙市仍处于城市发展的初期阶段,市区人口密度分布受交通通达度、距市中心距离、公共设施便利性、环境、政府主导等多因子影响,总体呈现典型的Clark分布.     

数字海洋水体模型建立与三维可视化技术研究

在分析数字海洋水体要素信息表达需求基础上,提出了"水体立方"数据模型及其建立方法;基于 TerraSuite、Ev-Globe 等三维地理信息软件,研究了海面模拟、水体要素立体表达和海洋虚拟场景建立,其中通过"像元体"表达三维水体要素是本文的重点.该研究对数字海洋原型系统建设有技术指导作用.     

基于自组织机制理论的滩角地形数值模拟

一般认为滩角是近岸带泥沙、水动力和地形耦合作用的产物,对近岸带特别是碎波带和冲流带的动力变化响应迅速,还可以反映海滩状态,但具体的成因一直得不到很好的解释.首先详细介绍了关于滩角成因的争论以及自组织机制理论,其中驻立边缘波假说和自组织机制假说是最为认同的两种滩角成因假说.基于WERNER(1993)提出的滩角形成的自组织机制假说,建立包含冲流动力、泥沙输运和地形演变的滩角形成和发育的元胞自动机模型.模型中修正了以前研究中的坡度参数表达式和水动力输入方式.经过200个冲流循环的数值模拟,原来平直的滩面上形成了明显的滩角形态,滩角间距约为5.5～6.0 m,520个循环周期后,滩角形态基本上达到稳定状态.对模拟过程进行分析,结果表明:(1)模拟得到的滩角形态比先前的研究结果更接近天然状态下的滩角;(2)随机的水质点冲流运动使海滩地形呈无规律变化,但通过动力、泥沙、地形之间的反馈过程逐渐形成了滩角地形;(3)滩角形成过程中,海滩基本上处于堆积过程中.开始堆积速度较快,当滩角形态达到准平衡状态时(大约300个循环后),海滩体积增速变慢,并逐渐地达到稳定状态,海滩体积变化呈现小的波动调整;(4)模拟得到的有效冲流距离(S)和滩角间距(λ),满足滩角自组织机制假说的基本关系.因此,可以认为滩角是在海滩泥沙、地形与波、流的自组织过程中形成的,是一种堆积地形.自组织理论为从不同的侧面认识和研究海岸带现象与过程提供一扇窗口,是一个值得研究的方向.     

图像端元全自动提取方法研究

传统端元提取算法一般需要人工指定端元数目,易导致多选或漏选端元。提出了一种端元全自动提取方法,通过研究分类结果的均方根误差、端元间光谱相关性与端元数目的关系,设置两种循环结束条件,当分类结果的均方根误差最小或端元间恰未出现强相关现象时,获得最佳端元数。实验表明,该方法是正确有效的,能够克服现有方法的不足,提高了端元提取自动化程度。     

基于投影基准面的线阵推扫式卫星立体像对近似核线影像生成方法

提出一种实用的基于物方投影基准面的线阵推扫式卫星影像核线模型,研究并实现基于该模型的近似核线影像生成方法.该方法能够生成子像素级上下视差的近乎严格的核线影像,且能直接由立体影像的定向参数建立原始影像与核线影像之间的严格坐标对应关系;基于投影基准面进行近似核线排列,有利于生成分辨率一致、相对于物方水平的核线立体模型,方便进行立体量测和立体判读.为了验证本文方法的正确性、可行性和通用性,分别对带有高精度RPC的SPOT5-HRG异轨立体像对、IKONOS同轨立体像对、IRS-P5同轨立体像对以及Quickbird同轨立体像对进行了核线试验.目前,该方法已应用于卫星影像的立体测图和DEM自动生成软件模块中.     

高分辨率航空影像综合管理信息系统的设计与实现

从实际角度出发,介绍高分辨率航空影像的应用情况,并以此为基础详细论述海量高分辨率航空影像综合管理信息系统的总体设计、数据库总体设计、元数据设计以及实现的关键技术。     

近景摄影测量中不测定初始值的旋转矩阵构成方法研究

本文扼要地叙述了近景摄影测量中旋转矩阵构成的常用方法,同时分析比较各种算法的优缺点。文章介绍利用四维代数(又称四元数)描述旋转矩阵,详细论述利用这种方法计算外定向元素的P-H算法和单位四元数算法,以及与传统方法在运算过程中收敛性进行比较。在近景摄影测量应用实例中,试验表明这两种算法的可靠性和稳定性。实验同时说明利用四维代数描述旋转矩阵的方法灵活性大,该方法在平差时避免了大量的三角函数运算,保证在各种情况下收敛并获得良好的结果,具有迭代次数少,计算结果稳定等优点。     

基于端元独立性的端元数目自动获取方法

目前端元数目主要是图像处理者目视判读影像获得的经验值,往往与影像中实际典型地物种类数目不符合。根据端元数目取值不同时的分类结果均方根误差(RMSE)的大小,能够得到实际端元数,但该方法因多次分类导致计算量过大。本文在研究端元间光谱相关性与端元数目之间关系的基础上,提出一种基于端元独立性的端元数目自动获取方法。与基于RMSE的端元数目自动获取方法的对比实验表明,该方法不仅能够正确有效地获取实际端元数,提高端元提取自动化程度,而且能够大大减少运算时间。