Web环境下异构地理分析模型的标准化和形式化研究

Web环境下分布着大量的地理分析模型资源,但模型的异构性限制了对现有地理分析模型的共享和重用。本文立足于地理分析模型自身研究的需要,论述了标准化和形式化方法在异构地理分析模型共享和重用中的重要意义,分析地理分析模型元数据的研究现状,设计地理分析模型元数据的标准框架,并提出利用XMLSchema技术表达模型元数据标准框架结构的方法,从而实现了语法和结构层次上的标准化。提出知识本体的语义映射模型,即利用本体语言对地理分析模型元数据进行形式化表达,而在语义层次上将各模型元数据进行映射。最后结合地理分析模型共享门户的应用实例,研究了在该门户中实现异构地理分析模型标准化和形式化的体系架构,为Web环境下异构地理分析模型的共享和重用提供新的思路。     

大柴旦盐湖中镭同位素分布特征来源及示踪意义

为了查明大柴旦湖周围水体相互作用过程,2016年3月和7月分别采集了大柴旦周围多种水体样品、悬浮颗粒物和湖底沉积物.测试了大柴旦盐湖、深部地下热水、表层地下水热水、浅层地下水、河流水体中镭同位素的活度值,通过解吸和扩散实验,获得了河流悬浮颗粒物和湖底沉积物扩散的镭同位素活度值.结果表明:河口区(3L10、3L11、3L...     

洞庭湖水面面积与城陵矶水位之间的绳套关系

洞庭湖是我国第二大淡水湖,与长江连通,在防洪抗旱和湿地生态保护等方面具有重要的现实意义.采用Terra/MODIS L1B遥感数据,提取了2000-2012年洞庭湖水面面积,结合同期城陵矶水位观测数据,建立了城陵矶水位与洞庭湖水面面积的绳套关系曲线.分析结果表明:2000-2012年间,洞庭湖水面面积呈现总体减少的趋势;在季节上表现为规律性的涨落,具有明显的涨(4-6月)-丰(7-9月)-退(10-12月)-枯(1-3月)的水文特征;在空间格局上表现为由湖体中心向外扩张,随后由外向湖体中心逐渐收缩的变化过程;洞庭湖水面面积与城陵矶水位之间具有较高的相关性,但不同时期的相关系数存在一定的差异:枯水期二者相关性较低,丰水期相关性最高,涨水期和退水期相关性较高;这种差异与各个时期的主导因素不同有关,长江来水对枯水期、丰水期的绳套关系影响较大,其中东洞庭湖最为明显;不论丰水年(2002年)或干旱年(2011年),洞庭湖水面面积变化与城陵矶水位之间的相关性均较高.研究结果对于深入认识江湖关系的宏观复杂性、长江中下游地区以及洞庭湖水域洪涝灾害的预防和治理都具有积极的意义.     

本体驱动下的地图符号共享方法研究

针对地图符号模型与异构地图符号资源不兼容,难以实现在网络环境下多源异构地图符号的集成与互操作的问题,提出了一种基于本体的地图符号概念模型。通过定义符号的类、属性、关系和约束条件,该模型实现了对符号概念及关系的形式化表达和符号本体的构建。在此基础上,采用SOA软件架构思想,建立了基于Web服务的地图符号分布式共享框架结构,实现了符号的跨平台调用。本研究基于XML Web Services的地图符号与ArcGIS Engine之间的跨平台调用,进行了本符号共享方法的可行性试验。试验结果表明,该方法可以实现网络环境下多源异构地图符号的灵活开放集成和互操作,并且有效地保留了地图符号的语义信息。     

具有Horton及Dunne机制的径流模型在VIC模型中的应用

地表径流主要由蓄满(Dunne)和超海产流(Horton)机制产生；土壤性质的空间变异性、前期土壤水、地形及防水的空间变异性导致不同的径流机制。在研究区域或模型网格内，蓄满产流及超渗产流可能同时出现，缺乏考虑任何一种机制以及土壤性质的次网格空间变串可能导致地表径流的过高或过低估计，从而影响土壤水的计算。利用Philip入渗公式用于时间压缩逼近(TCA)给出了一种径流参数化方法，该方法可以动态实现模型网格中的Horton及Dunne产流机理，它考虑了土壤空间变异性对Horton和Dunne径流的影响。该径流模型应用到基于水原理的陆面过程模型VIC，在淮河流域及美国宾西法尼亚州的一个流域进行了测试，结果表明：新的参数化方法对地表径流和土壤水分含量的分配起着重要作用，对于改进径流和土壤水的模拟有重要意义。     

基于语义的气象信息检索系统的构建

针对当前信息资源分散、气象知识专业性强、网络信息获取准确性和可靠性不能保证等问题,设计了一个基于语义的气象信息检索系统,为用户提供了一个人机交互平台。系统主要运用基于本体的语义检索和语义扩展能力,通过构建气象知识本体,建立气象信息本体库,利用推理规则,查询检索词条对应的描述、关键字等解释属性以及扩展查询其兄弟类、父类、子类词条,在交互过程中不断调整检索词条,实现气象知识的准确获取。实验结果表明该系统能有效提高气象信息的利用率,提高用户信息获取的准确性。     

基于本体结构的空间实体语义相似度计算模型

针对GIS领域语义相似度计算模型考虑的因素过于单一、有效性不足等问题。该文在分析现有的语义相似度计算模型的基础上,综合考虑属性相似度与结构相似度指标,同时引入概念间的继承等关系,提出了一种基于本体结构的地理空间实体语义相似度计算模型,在该模型的结构相似度指标中加入了深度、密度两种权重因子。最后,通过对土地利用分类中实体的语义相似度进行实验,说明其计算结果准确可靠,并能体现更多细节差异。     

分布式水文模型构建理论与方法述评

回顾了分布式水文模型的发展历程,分析总结了分布式水文模型的构建理论与方法,并对其关键内核——“物理基础”的含义做了深入而新颖的分析。分析了两类当前比较活跃的模型——分布式物理模型与分布式概念性模型中存在的问题及发展前景,并探讨了综合二者之长的具有物理基础的松散型分布式水文模型的构建思路,以及学者们期待中的基于确定性与随机性耦合的分布式水文模型。     

Research Status and Prospect of the Subsurface Hydrology and Ecological Effect in Arid Regions

Centering on the scientific problems faced by subsurface hydrology in arid regions and ecological effect, the urgency of national ecological civilization and the Belt and Road construction towards the research of groundwater discipline, this article analyzed the formation and evolution mechanisms of groundwater and studied the groundwater function of arid regions. Based on the analysis and research, this article discussed domestic and overseas research status, existing problems and developing trend from six aspects, raised key and scientific problems which urgently need to be addressed, aiming at the existing bottlenecks of subsurface hydrology and ecological effect in arid regions and national requirement, so as to make some contribution to the innovative development of China’s groundwater science and national economic construction.     

Characterizing stream temperature hysteresis in forested headwater streams

Stream temperature (T_s) is a key water quality parameter that controls several biological, ecological, and chemical processes in aquatic systems. In forested headwaters, exchanges of energy across air-water-streambed interfaces may influence T_s regimes, especially during storm events as the sources of runoff change over space and time. Analysis of the hysteretic behaviour of T_s during storm events may provide insights into rainfall-runoff responses, but such relationships have not been thoroughly investigated. As such, our objectives were to (a) quantify the variability of stream temperature hysteresis across seasons in different sub-regions and (b) investigate the relationship between the hysteretic response and catchment characteristics. T_s hysteresis during storm events was assessed based on the hysteresis index (HI), which describes the directionality of hysteresis loops, and the temperature response index (TRI), which indicates whether T_s increased or decreased during a storm event. We analysed T_s data from 10 forested headwater reaches in two sub-regions (McGarvey and West Fork Tectah) in Northern California. We also performed a clustering analysis to examine the relationship amongst HI, TRI, topographic metrics, and meteorological characteristics of the study areas. Overall, the hysteretic behaviour of T_s varied across seasons—the greatest HI occurred during spring and summer. Interestingly, in the McGarvey streams the variability in T_s hysteresis co-varied strongly with topographic metrics (i.e., upslope accumulative area, average channel slope, topographic wetness index). Comparatively, in West Fork Tectah the variability of T_s hysteresis co-varied most strongly with meteorological metrics (i.e., antecedent rainfall events, solar radiation, and air temperature). Variables such as the gradient between stream and air temperatures, slope, and wetted width were significant for both sub-regional hysteretic patterns. We posit that the drivers of T_s response during storms are likely dependent on catchment physiographic characteristics. Our study also illustrated the potential utility of stream temperature as a tracer for improving the understanding of hydrologic connectivity and shifts in the dominant runoff contributions to streamflow during storm events.