基于变点分析的地形起伏度研究

探讨利用DEM数据分析地形起伏度的方法,以及针对不同比例尺的DEM数据分析地形起伏度时,寻求最佳统计单元的途径。结果表明,新疆局部地形起伏度较大,总体地形较平缓;地形起伏度随网格尺度的增大而增大,并且存在一种对数关系。基于1∶25万DEM数据提取地形起伏度时,2.56 km2是最佳统计单元。均值变点分析方法在确定最佳统计单元方面具有普适性。     

正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度

木文导出了具有随机起伏表面的正声速梯度浅海远程海面混响的平均强度的表达式.结果指出,远程海面混响的平均强度随距离的下降速度大于“一次方规律”下降的速度;当海面起伏所引起声传播的附加衰减可以忽略时,远程海面混响的平均强度随距离按“一次万规律”下降.文末,我们就一个具体例子作了数值计算.     

中国的地形起伏度及其与人口分布的相关性

The relief degree of land surface （RDLS） is an important factor for describing the landform at macro-scales. This study defines a concept for RDLS and applies the concept for population distribution study of the entire country. Based on the concept and macro-scale digital elevation model datum and ARC/INFO software, the RDLS at a 10 km×10 km grid size of China is extracted. This paper depicts systemically the spatial distributions of RDLS through analyzing the ratio structure and altitudinal characters of RDLS in China. The conclusions are drawn as follows： the RDLS in more than 63% of the area is less than one （1） （relative altitude is less than 500 m）, reflecting the fact that most of RDLS in China is low. In general, the RDLS in the west is larger than that in the east and so is the south than that of the north in China. The RDLS decreases with the increase of longitude and latitude and the change of RDLS at the latitudes of 28°N, 35°N, 42°N, as well as at the longitudes of 85°E, 102°E, 115°E could reflect the three major ladders of China. In the vertical direction, the RDLS increases with the increase of altitude. Analysis of the correlation between RDLS and population distribution in China and its regional difference shows that the R2 value between RDLS and population density is 0.91 and RDLS is an important factor influencing the spatial distribution of population. More than 85% of the people in China live in areas where the RDLS is less than one （1）, while the population in areas with RDLS greater than 3 accounts only for 0.57% of the total. The regional difference of correlation between RDLS and population within China is significant and such correlation is significant in Central China and South China and weak in Inner Mongolia and Tibet.     

起伏地形下黄河流域太阳散射辐射分布式模拟研究

针对天文、大气、宏观地理与局地地形等因子对起伏地形下太阳散射辐射的复杂作用,将影响起伏地形下太阳散射辐射的天空因素与地面因素分开处理.通过基于数字高程模型（DEM）数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,综合考虑地面因素对散射辐射的影响;基于常规地面气象站观测资料建立的水平面散射辐射模型考虑天空因素对散射辐射的影响;依据各向异性散射机理,建立了起伏地形下太阳散射辐射分布式计算模型,探索出一条利用DEM数据和常规气象观测资料实现山区太阳散射辐射定量模拟的技术路线.以1 km×1 km分辨率的DEM数据作为地形的综合反映,实现了起伏地形下黄河流域1 km×1 km分辨率的太阳散射辐射分布式模拟.     

复杂地形下长江流域太阳总辐射的分布式模拟

利用长江流域气象站1960-2005年的观测资料(包括常规气象站点资料和辐射站点资料)、NOAA-AVHRR遥感数据(反演地表反照率),以1km×1km的数字高程模型(DEM)反映地形状况的主要数据,通过基于DEM数据的起伏地形下天文辐射模型和地形开阔度模型,分别建立了长江流域太阳直接辐射、散射辐射和地形反射辐射分布式模型,实现了长江流域太阳总辐射模拟,并对总辐射模拟结果进行了时空分布规律分析和对其受季节、纬度、地形因子(高度、坡度和坡向等)影响的局部规律分析,以及模拟结果的误差分析和站点验证分析。结果显示:太阳总辐射在季节上受影响的程度依次是春季>冬季>夏季>秋季;随着高度、坡度、纬度的增加,太阳总辐射受坡向影响的程度呈增强趋势,从坡向上看,向阳山坡(偏南坡)对太阳总辐射量明显高于背阴坡(偏北坡)。模拟的平均绝对误差为13.04177MJm^-2,相对误差平均值3.655%,用站点验证方法显示:模拟绝对误差为22.667MJm^-2,相对误差为4.867%。     

大气准两年振荡的电离层效应

本文研究赤道异常逐日起伏程度的年变化规律,发现它与太阳活动及地磁活动呈微弱的负相关,但却受到QBO的明显调制,QBO东风相起伏加大,QBO西风相起伏减小.这一事实似乎表明,太阳爆发或磁暴不是产生赤道异常逐日起伏的主要原因;而上行行星波的扰动有可能是引起赤道异常逐日起伏的主要原因.     

起伏地表复杂介质波动方程有限元数值模拟方法

波动方程数值模拟是深入研究地震波传播规律的有效方法.有限差分法因其方法简单、精度高而得到了广泛的应用.但其缺点是不能准确模拟具有复杂几何形态的物性界面.因而当遇到起伏地表或复杂构造时,求解精度低.为了准确模拟起伏地形、复杂构造和复杂介质条件下的地震波场,本文采用有限元法模拟二维声波方程.用三角形单元模拟地形和速度界面;把单元内的场和波速均看作单元上的线性函数,以适应复杂介质压制边角散射;采用吸收边界条件去除来自截断边界上的反射;采用集中质量矩阵和集中阻尼矩阵使得显式时间递推无需对矩阵求逆,提高了计算效率.对模型的计算表明该方法正确有效.     

基于人居环境特征的青藏高原“无人区”空间界定

青藏高原独特的高寒环境与自然条件在一定程度上限制了人口的自然分布与有序发展,形成了中国面积大、分布广的“无人区”（UPAs）。然而,当前有关“无人区”面积、分布、特征与区域差异等研究尚无定论。客观、准确界定“无人区”的空间范围,对开展青藏高原资源环境承载力评价、国家公园与生态安全屏障建设等具有重要意义。基于青藏高原居民点分布信息,据其地形、气候、生态、土地利用等要素特征,本文综合表征了居民点的自然—生态—土地利用耦合关系,率定了居民点分布上限的各要素阈值,通过多要素空间叠加构建了“无人区”评价综合模型,并以居民点分布的自然极限、生态（含氧量）下限、土地利用规律为关键阈值界定了青藏高原“无人区”空间范围并分析了其地理分布特征。研究表明：① 以居民点分布累计比例< 0.1%计,确定“无人区”的地形阈值为海拔> 5665 m、相对高差> 2402 m、地形起伏度> 8.59,气候阈值为相对湿度< 76.2%、温湿指数< 33或 > 71。② 根据居民点分布及人体对含氧量耐受情况,确定“无人区”的生态阈值为气压< 500 hpa、大气含氧量< 40%。③ 青藏高原严格“无人区”面积达1912 km²,其中新疆699 km²、四川413 km²、西藏331 km²、青海291 km²、甘肃178 km²。空间上呈零星分散状,多分布在四川贡嘎山、珠穆朗玛峰附近等极高山地区、可可西里东部—罗布泊地区;以及少部分分布在青海柴达木盆地。     

双相介质瑞雷面波有限差分正演模拟

为了研究双相介质瑞雷面波的形成机制及传播规律,促进瑞雷面波资料处理方法的发展。文章根据弹性波动方程,采用交错网格有限差分算法,对二维各向同性弹性介质做解析解与数值解的对比,在此基础上,将PML吸收边界条件,改进的镜像法应用于双相介质波动方程中,并作了稳定性分析,对双相介质水平层状、起伏分界面等典型模型瑞雷面波及体波在内的全波场进行研究。结果表明:基于弹性介质解析解与数值解的对比,在误差接受范围内,研究双相介质是可行的;把稍作改进的镜像法应用于双相介质中,能够有效地处理瑞雷面波自由边界问题;通过详细分析双相介质瑞雷面波及体波在内的全波场的信息,对以双相介质为基础的地震波勘探有一定的指导作用。     

由扰动位确定核幔起伏

地表和外空的重力场决定于地球内部的密度分布，地核、地幔具有明显的密度差，同时核－幔边界还存在较大的起伏，无疑，它对地面及外空产生一定的重力效应．本文基于这一前提，并假定两者有-一对应的关系，从而求出被压缩的球壳上的异常密度的分布及所相应的起伏，并讨论了核－幔边界起伏的大小、扰动位应取的阶数等问题．