贵州喀斯特高原土地系统变化空间尺度综合的一个研究方案

"尺度"是认识世界和管理世界的一个重要视角,多尺度之间的相互关联是当前重要的学术前沿论题.尺度关联研究面临的主要问题是:①对scaling的理解不能局限于"尺度转换"或"尺度耦合",而需要对不同尺度的多种复杂关系("连通性")有综合的认识;②要正确认识尺度综合的目标,据此明确综合什么,如何综合;③解决尺度综合的方法不能仅从数学模型着手.以贵州喀斯特高原土地系统变化为研究案例,设计一个对贵州省域、乌江流域、猫跳河流域和若干小流域等多空间尺度土地变化进行综合的研究方案,力图为解决上述问题作出贡献.该案例研究针对土地管理可持续性决策多尺度协调的实际需求,以不同尺度之间"连通性"的判定为基础,重新厘定尺度综合在土地变化科学中的意义和内涵;以定性和定量相结合的途径,建立尺度综合的方法体系,包括基于尺度综合目标的土地变化及其驱动力和效应多尺度表征与数据协调方法,各尺度土地变化及其驱动力和效应之间"连通性"的发现与论证,土地变化及其驱动力和效应的多尺度综合集成;提供喀斯特地区土地变化格局、过程及其驱动力和效应的尺度综合研究案例,提供省域、省内大流域、中流域、小流域土地管理可持续性决策多尺度协调的依据和参数标准.     

线翼截断方式对大气辐射计算的影响

在大气辐射传输计算方法中,有3种基本方法,即,逐线积分方法,k-分布方法和带模式方法。其中,逐线积分方法是最精确的计算大气透过率的方法,本文根据透过率计算方式的不同,将逐线积分方法分为追线积分法和追点积分法。由于逐线积分计算需要耗费大量的计算时间,在大气遥感和大气探测业务中使用时,必须减少计算成本,提高计算速度。本文在追线积分法的基础上,给出了简化的逐线积分的基本方法,在保证同样计算精度的同时,大大提高了计算速度。对在精确的和简化的逐线积分下,不同线翼截断方式(CUTOFF)对吸收系数、大气透过率和冷却率的影响进行了更详细的探讨。通过数值试验发现,对谱线线翼的截断方式是影响辐射计算精度和计算速度的重要因子。在不同压力下,用CUTOFF=2计算的吸收系数误差最大;对CUTOFF=1,在大多数取样点上误差都小于2%;对CUTOFF=3或4,对绝大多数取样点上计算的吸收系数误差都在5%以内,但所用的计算时间却明显减少。大气低层的透过率对不同的计算方法和不同的线翼截断方式不敏感;对大气高层,无论是对精确的还是简化的逐线积分方法,当CUTOFF=2时的透过率结果与其他线翼截断方式的结果差别较大。通过比较,本文给出线翼截断的优选方案。     

高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。      

The Effects of Line-Wing Cutoff in LBL Integration on Radiation Calculations

There are three basic methods in radiative transfer calculations, i.e., line-by-line (LBL) integration, correlated k-distribution method, and band model. The LBL integration is the most accurate of all, in which, there are two quadrature algorithms named in this paper as integration by lines and by sampling "points when calculating atmospheric transmittance in the considered wavenumber region. Because the LBL integration is the most expensive of all, it is necessary and important to save calculation time but increase calculation speed when it is put into use in the daily operation in atmospheric remote sensing and atmospheric sounding. A simplified LBL method is given in this paper on the basis of integration by lines, which increases computational speed greatly with keeping the same accuracy. Then, we discuss the effects of different cutoff schemes on atmospheric absorption coefficient, transmittance, and cooling rate under both of accurate and simplified LBL methods in detail. There are four cutoff schemes described in this paper, i.e., CUTOFFs 1, 2, 3, and 4. It is shown by this numerical study that the way to cut off spectral line-wing has a great effect on the accuracy and speed of radiative calculations. The relative errors of the calculated absorption coefficients for CUTOFF 2 are the largest under different pressures, while for CUTOFF 1, they are less than 2% at most of sampling points and for CUTOFFs 3 or 4, they are ahnost less than 5% in the calculated spectral region, however, the calculation time is reduced greatly. We find in this study that the transmittance in the lower atmosphere is not sensitive to different LBL methods and different cutoff schemes. Whereas for the higher atmosphere, the differences of transmittance results between CUTOFF 2 and each of other three cutoff schemes are the biggest of all no matter for the accurate LBL or for the simplified LBL integrations. By comparison, the best and optimized cutoff scheme is given in this paper finally.     

21层大气环流模式IAP AGCM-III的设计及气候数值模拟I.动力框架

设计了IAP (InstituteofAtmosphericPhysics,ChineseAcademyofSciences)AGCM III,对其动力框架作说明和检验 ,时间积分采用改进的非线性迭代法。用Rossby Haurwitz波对框架进行了波型检验、能量检验和波速检验。结果表明 ,非线性迭代 3次的时间积分方案具有较好的稳定性 ,能够有效地抑制短波 ,同时对长波的歪曲较小 ,且时间积分步长可放得较大 ;该框架能够较长时间地保持Rossby Haurwitz 4波波型 ,在积分过程中能够较高精度地保持总有效能量守恒 ;模式计算的Rossby Haurwitz波速为每天西传 1 5个经度 ,这与理伦值很接近。     

华南飑线升尺度增长过程中的多尺度能量相互作用分析

采用WRF模式对华南飑线的升尺度增长过程进行模拟,利用Barnes滤波将模式数据分解为三个尺度,分别代入相应的能量方程中进行计算,从能量角度研究飑线升尺度增长过程中动能和位能的变化,以及三个尺度系统能量的相互转化.研究表明:动能的变化与飑线过程中各尺度系统的演变有较好的对应,β中小尺度对流的发展对应β中小尺度系统动能的...     

ECDIS与GIS数据集成研究

通过ECDIS与GIS技术的集成,可以利用GIS强大的空间数据处理能力和空间分析功能,促进ECDIS的应用与推广。本文通过对S-57标准与GIS数据模型的分析,研究了在GIS平台下建立S-57数据模型的方法,并在MapInfo平台下完成了S-57电子海图向GIS数据格式的转换,实现了ECDIS与GIS的数据集成。     

改进Faster R-CNN的遥感图像多尺度飞机目标检测

为了提高遥感图像中多尺度飞机目标的检测精度,本文提出一种基于改进Faster R-CNN的遥感图像飞机目标检测方法。该方法借助多层级融合结构,将深层次的语义特征与浅层次的细节特征相结合,生成多种尺度的既具有精确的位置信息又具有深层次的语义特征的特征图;再借助Faster R-CNN的多尺度RPN (Region Proposal Network)机制,通过对RPN中候选区域尺度的修正,从而提高遥感图像中多尺度飞机目标的定位精度;最后利用Faster R-CNN的分类回归网络,得到飞机目标检测结果。在高分辨率遥感图像中进行了实验,对3种特征提取网络ZF、VGG-16以及ResNet-50进行改进,改进后的精度分别提高了11.34%、9.87%以及1.66%,并且生成的检测框更加贴合飞机目标。实验结果表明,本文方法适用于遥感图像多尺度飞机目标检测,在提高目标定位精度的同时降低了目标漏检现象。     

鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区煤铀兼探钻孔数据集成与三维地质模型构建

鄂尔多斯盆地南缘黄陵地区铀成矿前景良好。中国地质调查局在该地区组织实施了含铀岩系三维地质调查工作,以寻找可地浸砂岩型铀矿找矿靶区为目标,采用“煤铀兼探”、“油铀兼探”的新思路,对煤田钻孔资料进行“二次开发利用”,开展勘查选区研究,完成了354口煤田钻孔（其中筛选出潜在砂岩型铀矿（化）孔49口）和21口铀矿验证钻孔（其中工业矿（化）孔16口）的数据采集建库,在此基础上建立了专题成果图集及三维地质模型。该数据库主要由含铀岩系地层厚度等值线图、砂体厚度等值线图、顶底板埋深等值线图、含砂率等值线图、放射性异常等值线图等专题成果图集和三维地质结构模型组成,为铀矿勘探开发提供了有利支撑和服务作用。