基于不同网格分辨率的大尺度模式径流的汇流分析

径流量往往基于较大空间尺度计算求得,再采用汇流模型将径流量转换为河道流量过程。对于大尺度的汇流模型,汇流网络与流域实际河网差别较大,因此采用不同网格分辨率计算分析大尺度径流量的汇流,并应用单位线法和线性圣维南方程计算坡地和河网汇流。结果表明,实际汇水面积随着网格分辨率的不同变化很大;不同时间尺度和网格分辨率下的流量结果的偏差与实际汇水面积和流量值本身大小有关;网格分辨率对流量的影响形式在较大的时间尺度上更加明显。

网格分辨率与射流分裂雾化模型对柴油喷雾影响的仿真研究

基于数值模拟方法,研究了网格分辨率、时间步长和不同的射流分裂雾化模型对柴油喷雾的影响。研究表明:网格的尺寸对柴油喷雾贯穿距离和SMD的影响较为显著;当径向网格为喷孔直径的3倍时,其贯穿距离的变化趋势与实验数值基本接近,能较好地预测试验结果,径向网格越密,油束的贯穿距离越大,SMD也越大;随着轴向网格尺寸的变大,贯穿距离增大,SMD减小;随着时间步长的变化,贯穿距离不呈规律性的变化趋势,仿真计算的贯穿距离不断逼近于实验值;对于不同的射流分裂雾化模型,KH-RT模型考虑了液滴的二次雾化,因此其雾化液滴最小,贯穿距离也相对较小,SMD的数值也较小。

嵌套高分辨率网格对我国东南沿海登陆台风模拟的影响

嵌套高分辨率网格对台风模拟有十分重要的影响。基于COAWST(coupled ocean atmosphere wave sediment transport)模式,针对登陆广东、海南的11个台风,设计了2组模拟方案。一组是在9 km分辨率下嵌套3 km分辨率网格,另一组是采用单层9 km分辨率网格。将模拟结果与中国气象局热带气旋资料中心发布的最佳路径数据进行对比,以探讨嵌套高分辨率网格是否可以提高台风模拟的准确性。从台风路径的模拟结果来看,在9 km分辨率下嵌套3 km分辨率网格对台风路径模拟的误差较小,而单层9 km分辨率网格模拟的台风路径误差较大。通过对比两组方案模拟的台风路径、强度和结构,在模拟区域中使用嵌套高分辨率网格方案的模拟准确性有所提高。两种方案模拟的风场以及副热带高压十分接近。相比于单层网格,嵌套了高分辨率网格方案模拟的台风路径、强度误差更小,台风眼更小,位涡更强。

中国城市CO_2排放数据集研究——基于中国高空间分辨率网格数据

城市CO_2排放数据的可获取性和质量直接影响了城市碳排放的科学研究、低碳战略制定及公众对于城市低碳发展的监督和参与。数据缺乏和多源数据的不确定性大是中国城市CO_2排放核算和低碳城市规划面临的重要问题和挑战,而这些问题同时也导致中国低碳城市研究水平参差不齐。本研究使用自下而上建立的中国高空间分辨率网格数据(空间分辨率为1km),采用统一数据源和规范化、标准化数据处理方法,建立中国城市CO_2排放数据集,供研究者和决策者参考。城市CO_2排放计算借鉴国际上较为成熟和应用广泛的核算方法,包括范围1和范围2排放。以北京、上海、天津、重庆和广州5个典型城市的能源统计数据自上而下计算其CO_2排放作为参考水平,检验数据集的数值质量,结果显示5个城市的数据差异均不超过10%。中国城市CO_2排放整体呈现北方大于南方,东部高于中部和西部的空间格局。CO_2排放量较高的城市大多处于华北、东北以及华东沿海地区,西部地区城市CO_2排放量则较低。城市CO_2排放8个部门(工业能源、工业过程、农业、服务业、城镇生活、农村生活、交通、范围2排放)之间的相关性中,城镇生活和交通排放的相关性最高,并且呈现显著性(p<0.001),工业过程排放和服务业排放的相关性最弱且没有显著性。基于中国高空间分辨率网格数据的中国城市CO_2排放数据集的不断完善和发展,为中国城市CO_2排放研究奠定了重要的数据基础,为城市CO_2排放横向比较和对标工作提供了重要依据。

基于多分辨率网格的兵棋对空探测算法研究

大型战役兵棋系统将多种对空探测手段进行抽象,基于探测效果构建统一的对空探测模型。分析了对空探测模型中基于探测概率的经典探测算法和改进算法,指出了基于探测概率的改进算法在多分辨率网格模型条件下的失效原因。提出了基于探测发现时间的对空探测算法,将基于机动事件触发探测计算的思想与基于传感器探测周期计算探测概率的原理相结合,在保证计算探测发现时间正确性的同时,提高了算法的效率。为基于多分辨率网格模型构建大型战役兵棋系统提供了正确高效的对空探测算法。通过实验,证明了该算法的正确性。

战略战役兵棋多级多分辨率网格模型建模方法

网格模型是战略战役兵棋环境模型的核心组成部分,对兵棋行为模型产生直接作用和影响。构建多级多分辨率的网格模型,是扩展战略战役兵棋、支持细粒度环境模型和关键战术行动的基础。由此,结合军事需求与技术需求,提出一种面向战略战役兵棋的基于球面剖分的多级多分辨率网格模型。首先,利用等经纬度四角格进行网格剖分;然后,定义多层级等经纬度网格坐标系簇及相关要素;最后,给出该网格模型的应用实例,对比分析其与单一分辨率六角格模型在网格数量和描述粒度方面的特性,体现多级多分辨率网格模型在提升环境模型粒度上具有明显的优点。该方法能够支持开展宏观和微观不同粒度兵棋仿真推演的需求,并满足兵棋系统对运行效率和环境仿真多分辨率的要求。

变分辨率质点滤波水下地形匹配算法

针对不同地形对质点滤波水下地形匹配算法定位精度的影响,提出了一种根据地形特征调节质点网格分辨率的改进算法。从理论上分析了水下地形与质点网格分辨率的关系。通过位置估计的方差和数字地图确定误差椭圆,利用地形高程标准差衡量椭圆区域内地形特征,并以此为依据调节网格分辨率大小,达到抑制匹配误差的目的。仿真及湖试结果表明,变分辨率质点滤波水下地形匹配算法对不同的地形均有较好的适应性,且定位误差均小于15 m。

机器人超高分辨率立体网格导航地图建模研究

针对机器人定位和导航的具体应用需求,提出一种供"机器人"使用的超高分辨率立体网格导航地图的空间建模方法。创新性地将地理空间立体网格模型与机器人导航地图相结合,分析其空间跨度、网格单元和数据组织的一致性。详细分析了机器人导航地图的特点、数据来源和分类,及其与SLAM成图的区别和联系。以超高分辨率立体网格单元作为数据组织单元,将机器人导航地图空间数据集进行离散化,提出了机器人周围空间环境数据的集成管理方法,并进行了优化。利用超高分辨率地理空间立体网格模型对机器人周围环境空间网格进行统一编码和索引,实现了机器人周围环境的空间建模,为移动机器人定位和导航提供了统一的环境地图模型。并利用点云数据进行了试验,进一步论证了机器人超高分辨率立体网格导航地图建模的可行性。

基于多分辨率网格的异常检测方法

作为一种重要的数据挖掘手段,异常检测在数据分析领域有着广泛的应用。然而现有的异常检测算法针对不同的数据,往往需要调整不同的参数才能达到相应的检测效果,在面对大型数据时,现有算法检测的时间效率也不尽如人意。基于网格的异常检测技术,可以很好地解决低维数据异常检测的时间效率问题,然而检测精度严重依赖于网格的划分尺度和密度阈值参数,该参数鲁棒性较差,不能很好地推广到不同类型数据集上。基于上述问题,提出了一种基于多分辨率网格的异常检测方法,该方法引入一个鲁棒性较好的子矩阵划分参数,将高维数据划分到多个低维的子空间,使异常检测算法在子空间上进行,从而保证了高维数据的适用性;通过从稀疏到密集的多分辨率网格划分,综合权衡了数据点在不同尺度网格下的局部异常因子,最终输出全局异常值的得分排序。实验结果表明,新引入的子矩阵划分参数具有较好的鲁棒性,该方法能较好地适应高维数据,并在多个公开数据集上都能得到良好的检测效果,为解决高维数据异常检测的相关问题提供了一种高效的解决方案。

空间分辨率对上行先导起始过程数值模拟的影响

建筑物上能否触发上行先导是判断其能否被闪电击中的一个重要标准。利用三维变网格有限差分法,建立了三维电场计算模型和上行先导始发模型,讨论了网格大小(即空间分辨率粗细)对电场计算的影响。进而研究了在上行先导始发过程数值模拟中,常用的4种先导始发判据在不同空间分辨率下的适用性。结果表明:使用介质击穿模型和临界半径准则判定先导始发时,即仅以尖端表面电场大小为判据,此类会因空间分辨率过粗或过细,而分别导致模拟的先导始发时刻过晚或过早;而临界长度法和临界电场法,均是以一定区域内的电场或电位大小两个因子作为评判标准,此类判据只要空间分辨率小于判定范围尺寸则不会对结果带来较大影响。

初始场和分辨率对WRF模拟对流性降水的影响

文章利用WRF模式分析了2015年7月29日内蒙古中部地区一次典型冷涡过程带来的对流性降水,探讨了初始场和网格分辨率对对流性降水模拟结果的影响。初始场和网格分辨率均会影响模式模拟结果,对于对流性短时强降水而言,在相同的初始场条件下,网格分辨率越高,对降水强度和落区的预报越准确,而在相同的高分辨率网格条件下,初始场的精度越高,模拟不同等级降水的TS评分均较高,表明在高分辨率网格和高精度的初始场条件下,模式对不同等级的降水均有较好的模拟。

一种建筑物多分辨网格的生成及显示算法

基于顶点对迭代收缩的表面简化方法,提出一种建筑物多分辨网格的生成与显示算法.考虑建筑物自身特点,该算法改进了边界保持方法,提高了自动生成的多分辨率建筑物网格的质量,为提高实时浏览速度.该算法简化了顶点对收缩中矩阵求逆的方法,通过建立可逆简化链表记录每次视点变化时的收缩信息,有效提高了视距拉伸浏览的实时性.实验结果显示该算法有效.

精度可控的边界表示模型网格生成

针对边界表示模型生成的面网格模型存在的误差大、分辨率高和不水密的问题,提出针对计算机辅助设计(CAD)实体模型的保精度网格生成算法.算法通过同步生成对齐共边点对保证网格的水密性;利用连续表征设计网格目标边长,以生成高精度、低分辨率的网格.与现有的开源网格生成软件相比,算法能用更少的网格面片数生成精度更高的网格,且网格质量与其相当.

一种自适应网格细化的卫星干扰源定位方法

针对目前使用固定网格分辨率的直接定位(DPD)方法对卫星导航干扰源进行定位时,定位精度较低、计算复杂度高的问题,提出一种自适应网格细化的直接定位方法。使用差分匹配滤波器得到TOA的粗估计值,缩小定位区域,得到干扰源位置粗估计,使用迭代网格细化,得到高精度的定位结果。仿真实验表明,在低信噪比情况下,定位精度较传统两步定位提高90%;20 m网格分辨率下,较DPD定位方法其计算复杂度降低了24倍。

AERMOD预测中网格划分与地形数据的优化配置研究

为研究不同分辨率的地形数据和预测网格对AERMOD模式预测结果的影响。文章以某热电联产项目为例,运用AERMOD模式,在模式其他参数设置不变的情况下,通过改变地形数据和预测网格分辨率,设计2组预测情景(A1~A5和B1~B5),对预测区域内的最大落地浓度进行对比分析。结果表明:在预测网格分辨率相同的情况下,选用分辨率越大的地形数据,最后的区域最大落地浓度预测结果越大,随着预测网格分辨率的不断减小,地形数据分辨率的不同所带来的预测结果差异性越来越小。30 m分辨率的地形数据与分辨率<100 m的预测网格配置最优。90 m分辨率的地形数据与分辨率<150 m的预测网格配置最优。选择的预测网格分辨率不能与选取的地形数据分辨率相差太大,以免造成预测结果失真。因此,在选用AERMOD模式预测大气污染物扩散过程中要充分考虑到地形数据分辨率与预测网格分辨率的最优配置问题,从而使最终的预测结果更加精确、更贴近实际。

跨尺度预报模式的网格局部加密算法

为了研究实际个例情况下二十面体全球模式水平网格的局部加密问题,利用跨尺度预报模式做了2a的预报模拟,初始时刻选择2015年4月5日00时,网格精度选择10 242单元和40 962单元,粗细网格分辨率比率选择1∶1,1∶2和1∶3,过渡区宽度选择18°和9°。结果表明:粗细网格分辨率比率越小,模式对加密区高度场和温度场的模拟误差越小,而粗网格区域的模拟误差变化不大;随着分辨率比率的减小,模式在粗网格区域模拟的涡度极值中心强度有减小的趋势,但降水场的模拟效果变化不大;相对于粗细分辨率的比率而言,过渡区宽度产生的误差很小;在局部加密方案下模式模拟结果的误差在过渡区并无增长。

几何网格简化研究与进展

在计算机图形学中,三维几何模型通常用多边形网格进行描述.由于网格数据的处理时间和 存储代价与多边形的数量成正比,过于复杂和细节化的网格会给图形数据的存储、传输、计算和实 时绘制等带来负担.文中综述了国内外几何网格简化及相关技术领域的研究与进展,对相关技术及 其特点进行了介绍和分析,给出了网格简化方法的分类,并就该领域未来的研究方向进行了展望.

数字几何处理中的网格模型化简

在国内外网格模型化简的研究成果上,分析了各种典型算法的优缺点,并指出了数字几何处理中网格模型化简的研究方向,即如何对网格进行有效的分块;研究更有效的误差控制方法;寻找更高效的、适用于各种形状和物体的网格简化方法;希望新的有效算法不仅能保持网格的几何形状,还能保持物体的外观属性.

移动终端高效自适应网格细化架构

针对移动终端难以快速逼真展现3维模型问题,提出了适应于移动终端的自适应网格细化架构。首先,为减少网格细化所需模板和顶点缓冲对象数量,设计了通用自适应细化模板。其次,分析多分辨率细节网格裂缝问题,提出偏移参数化重心坐标解决裂缝的方法。然后,为避免屏幕空间细化测度"切口"现象,给出了通过毗邻面来优化边细化层次的方法。最后,在架构中引入Phong细化来实现曲面平滑。实验结果表明,该自适应网格细化架构在满足视觉需求的情况下,能有效提高移动终端的3维图形绘制效率。

稳定型渐进网格生成及压缩方法研究

针对渐进网格快速重构的需求,提出一种稳定型渐进网格结构,并借助半边结构对初始渐进网格进行重构.首先按照半边结构的构建顺序对初始基网格进行构建,同时按照网格细分顺序对偏移向量集进行存储,得到稳定型渐进网格.然后,通过改进零树编码初始阈值的设定方式,设计新的偏移量小波树构建方法,对稳定型渐进网格进行嵌入式零树压缩编码.实验结果表明,该算法较诸以往算法,在保证视觉效果的前提下,不但获得了更高的压缩比,而且大大提高了渐进网格的重构速度,有利于提升三维网络应用程序的交互性和响应速度.