基于栅格分层的逐栅格汇流算法并行化研究

分布式水文模型中的逐栅格汇流算法计算量大,需要借助并行计算以满足大流域长历时模拟的要求。针对目前鲜有对基于隐式有限差分的逐栅格汇流算法进行并行计算研究的情况,基于栅格分层的思想提出一种适用于共享内存并行计算环境的逐栅格汇流并行算法。该算法首先根据流向进行栅格分层,使同一层中栅格的计算相互独立,然后将同一层中栅格的计算任务分配到多个计算单元并行计算。采用C++编程语言与OpenMP并行编程库实现了该算法,并选择河北省清水河流域为实验区,在不同数据规模(30m、90m、270m分辨率)、不同核数(2～20个)以及不同栅格分层方法的情况下对算法性能进行了测试。实验结果表明本文提出的并行算法具有较好的加速比和并行效率,且并行效率随数据规模的增大而增大。栅格分层方法对算法并行性能有明显影响,从上到下的分层方法比从下到上的方法具有更高的并行效率。

基于OGC WPS的遥感图像分布式检索系统研究

结合OGC WPS开放标准规范和分布式检索技术,提出基于OGC WPS构建遥感图像分布式检索系统的方法。采用Z39.50通用检索表达式的扩展模式,避免了遥感图像编目数据库与检索系统的紧密耦合;采用HTTP/XML定义检索网关和资源节点之间的WPS接口,实现了编目资源节点到网关的动态接入与移出机制。最后运用开放源代码GIS技术开发了一个原型演示系统,试验证明上述方法切实可行。

模拟励磁系统通讯程序分析与设计

原动仿真系统包括模拟调速系统和模拟励磁系统两大部分,是电力系统动态模拟的重要设备。模拟励磁系统对电力系统中的真实原动机励磁系统进行模拟。本文主要介绍一种基于DSP(TMS320LF2812)的原动仿真数字模拟励磁系统通信模块的硬件和软件设计,从硬件原理图的设计、芯片选择,软件设计等方面进行说明,应用VB和汇编语言进行上位机和下位机的程序设计,在程序设计过程中,用状态转移图取代程序流程图对程序的部分设计过程进行了说明,最后对程序设计中应注意的问题进行了讨论。

模拟原动机调速器参数整定

模拟原动机仿真系统中的速度电流综合调节器实质为PI调节器,其参数一直以来都是依靠传统方法来确定的,这种方法不但耗时费力,而且很难寻求到一组理想的参数。通过引入免疫遗传算法来快速取得优化参数,提高效率。通过具体实例,运用MATLAB仿真试验,对传统方法和免疫算法所得到的控制效果进行比较,试验结果证明,应用免疫遗传算法能够快速优化确定PI参数,并且使原动机仿真系统的动态特性更好。

基于改进粒子群算法的配网电容器优化配置

随着国民经济发展,配电网规模不断扩大。依照经验配置电容器的局限性日益显著,具体表现为电容器容量配置的不足或过剩,部分电容器需要时由于局部电压的限制而不能投入。将模拟退火粒子群算法用于解决配电网电容器优化配置问题,建立了相应的数学模型,目标函数为配电网有功网损费用、电容器的购置及安装总费用最小,该算法将电容器的安装位置及安装容量离散化,采用基于适应度值的动态阈值来控制实施局部搜索的粒子数目,来改善算法摆脱局部极值点的能力,提高算法的收敛速度和精度。对一个33节点配电网的电容器优化配置结果表明了模拟退火粒子群算法的合理性和优越性。

基于聚类法的工业用户需求侧管理(DSM)方案分析与研究

为了解决只是按照电价对用户负荷特性进行分析带来的问题,达到需求侧管理的有序用电,提出了基于聚类法的负荷特性分析方法。以工业企业DSM方案为背景,利用模糊C均值聚类法,对重要企业用户的用电负荷进行聚类。利用基于可能性分布的聚类有效性函数指标作为分类依据,对某公司的负荷特性进行精细挖掘,对聚类结果进行了详细分析。分析结果显示,负荷峰值时段,其在需求响应事件中,可提供气候敏感负荷中断容量和生产负荷中断容量两种类型,并得出了其对应适合的需求响应类型。

土壤数据对分布式流域水文模型模拟效果的影响

基于空间半分布式的SWAT模型和全分布式的WetSpa Extension模型,分析了高分辨率的SoLIM数字土壤数据和美国SSURGO传统土壤数据对流域径流空间分布式模拟和总量模拟的影响。结果显示:利用不同土壤数据得到的产水模拟结果在空间上差别明显,但模拟径流总量的差别随着模拟面积的增大而逐渐减小。根据实验结果,对于注重空间分布的模拟目的,需要较详细输入数据的支持;对于总量模拟,则可随模拟面积的增大而适当放宽对输入数据分辨率的要求。

浑浊二类水体的高分四号卫星大气校正效果分析

高分四号卫星是我国首颗高空间分辨率地球静止卫星,在浑浊二类水体的遥感定量监测方面应用潜力很大。为评价高分四号多光谱数据经大气校正后水体反射率的精度,以太湖为研究区,使用同步MODIS数据辅助的Gordon单次散射改进算法,对2016年7月21日和2016年8月17日两景高分四号多光谱数据进行大气校正,并通过与地面同步实测光谱数据、以及地球静止水色卫星GOCI数据大气校正结果的协同比对,验证高分四号多光谱数据的大气校正效果,为该卫星产品的水色遥感应用提供借鉴和参考。结果表明,红光B4波段校正精度最高,平均绝对误差(MAPE)为10.71%;绿光B3波段校正精度次高,MAPE为13.21%;近红外B5波段校正精度次低,MAPE为33.06%;蓝光B2波段校正精度最低,MAPE为53.55%。其中B3,B4和B5波段校正精度高于GOCI,主要原因在于高分四号的空间分辨率远高于GOCI,混合像元导致的精度误差相对较小,充分显示了高分四号作为一颗高空间分辨率地球静止卫星在水色遥感方面的优势;而B2波段低于GOCI,表明高分四号的蓝光波段尚有改进空间,今后有必要对该波段进行重新定标等处理;在未得到有效处理的情况下,水色遥感应用应尽量避开该波段。总体而言,高分四号多光谱数据校正精度较高,可以较好的应用于内陆二类浑浊水体的定量遥感监测。

加拿大最佳管理措施流域评价项目评述

可持续农业的目的是在保持良好环境质量的同时获得较高的农业生产率。最佳管理措施(BMPs)在世界范围内已得到广泛应用,以减少农业污染物对水环境的影响。自2004年以来,加拿大农业部实施了最佳管理措施流域评价(WEBs)项目,在全国各地选择了有代表性的9个小流域,对BMPs的环境和经济效益进行评价。笔者对过去几年来WEBs项目的进展、研究方法及主要成果进行简要的回顾,并对在中国开展类似项目的必要性和启示进行了探讨。

滑坡危险度评价对BCS负样本采样的敏感性

滑坡负样本在基于统计方法的滑坡危险度制图中具有重要作用,能够抑制统计方法对滑坡危险度的高估。缓冲区控制采样（Buffer controlled sampling,BCS）是一种广泛使用的负样本采样方法,其原理是认为滑坡点附近一定范围内的地理环境与滑坡点所在的地理环境相似,易发生滑坡,因而应当在灾害点一定缓冲区以外的区域采集负样本。目前缓冲区大小主要是根据专家对研究区的经验知识确定,具有主观性。缓冲区大小对基于统计方法的滑坡危险度制图的影响研究较少。因此,有必要分析缓冲区大小与滑坡危险度制图精度之间的关系,探究适宜的缓冲区大小。以陇南山区的油坊沟流域为研究区,基于BCS负样本采样方法,探究不同缓冲区大小对基于支持向量机（Support vector machine,SVM）的滑坡危险度制图结果的影响。结果表明：缓冲区过小会导致与滑坡点地理环境相似的假的负样本的存在,从而导致滑坡危险度的低估;缓冲区过大会导致负样本在环境特征空间中太局限,负样本集的全局代表性差,从而导致滑坡危险度的高估。在本研究区基于SVM的滑坡危险度制图中,200~500m是使用BCS采集负样本的较理想的缓冲区大小。

QoS支持下的GIS服务链最优化问题研究

针对当前OGC互操作标准未提供QoS支持的现状,对OGC服务标准进行了服务质量扩展。在此基础上实现了一种基于遗传算法、具有全局QoS约束的最优化服务选择方法。该方法采用了树型染色体编码方式及基于罚函数法的适应度函数。通过与整数规划得到的最优解进行对比,验证了该方法解质量的有效性,并通过改变候选服务数和任务数等试验条件,证明了该方法的时间复杂度近似线性。

开源代码技术的FLASH地图实现方法——以MapServer+Ming为例

本文详细地分析了MapServer地图服务器的体系结构,对MapServer+Ming生成Flash地图的方法进行了深入的探讨,并提出了相应的改进方法。最后使用开放源代码GIS软件搭建了一个Flash网络地图服务平台,利用丰富的地图数据VMAP0,验证上述系统原型。该方案的相关工作已经发布在美国明尼苏达大学的MapServer网站上。

基于DS2432和FPGA的IFF加密方法

本文主要论述了一种高级别的、针对FPGA的、基于IFF概念的加密方法。该方法利用SHA算法,通过配置FPGA内部的数据加密内核,进行与DS2432的指令问答完成身份验证过程。在目前的大多数数字系统中,这种方法可有效地防止软硬件的非法拷贝,具有很高的安全性。

具有新型PSS的励磁系统建模与仿真

结合实际运行工况,在MATLAB/Simulink环境下,准确建立大型同步发电机励磁系统模型,包括采样单元、控制单元和功率单元等模型。以励磁调节器PID控制为主控制,以新型电力系统稳定器(PSS)为辅助控制,并在暂态条件下进行仿真,仿真结果表明:PID+PSS控制的励磁系统具有满意的阻尼特性,克服了普通励磁调节器在抑制低频振荡等方面存在的不足,使发电机的抗扰动能力、抑制低频振荡、故障恢复等性能优于单纯的PID控制励磁系统。

基于似然函数的黄河降水—径流关系变点分析

选取黄河干流上中下游4个水文站的年径流量以及相应的年降水量资料作为研究数据,首先应用Pettitt方法对各站点的年降水量和年径流量进行变点检验,结果表明黄河流域的降水量不存在显著的变点,而径流量均存在显著向下的跳跃点,然后采用基于似然函数理论的变点检验方法对降水—径流关系进行了变点检验。结果表明:4个站点对应的降水—径流关系均存在显著的变点,变点的位置均位于1986年或1990年。通过归因分析可知,气温上升与大规模人类活动是造成黄河流域降水—径流关系发生变异的主要原因。

基坑监测技术应用现状与发展方向研究

基坑监测工作在建筑工程中十分常见,基坑监测是确保整个工程项目顺利开展的重要措施,其在保证基坑工程安全方面起到了至关重要的作用,国家以及建筑行业对基坑监测工作开展的情况也极为重视。基于此,本文对当前基坑工程中主要监测技术的应用现状进行了阐述,并对其未来的发展方向进行了研究,以期促进我国基坑监测技术的进一步发展。

应用于原动系统的励磁调节器建模与仿真

数字式励磁调节器应用在电力系统动态模拟实验室的原动系统中,根据原动励磁系统的实际运行情况建立数字式励磁调节器的模型,主要由采样单元、数据处理单元、控制单元等模型组成。同时考虑了并网调差环节,在Matlab/Simulink环境下对励磁调节器模型进行仿真,仿真结果表明发电机的起励、阶跃、强励响应等性能均满足系统要求,对同步发电机模拟励磁系统具有良好的控制效果。

配电网电能准确计量方法研究

电能计量是电网公司日常工作的重要组成部分,计量的准确性关系到企业和人们的切身利益。因此,对测量结果进行进行分析,在工作中如何减少误差,成为了摆在广大计量人员面前的重要课题。

基于分融策略的土壤采样设计方法

采样设计方法在地理要素空间分布推测中起着关键作用。采集的样点数量尽可能少且推测精度较高通常是采样设计的目标。此外,高效合理的采样方案应保证较高的推测可信度,同时尽可能避免冗余样点。传统的采样方法大多依靠增加样点个数来提高推测精度,且对样点集内部的冗余情况考虑较少。为获取更加高效合理的样点集,在环境条件越相似、地理要素越相似的假设下,通过环境相似度分析计算,得到样点的推测可信度和样点集内部的冗余度,并提出一种基于分融策略的样点设计方法。该方法在分化阶段将推测可信度低的样点进行分化,增加样点以降低推测不确定性,在融合阶段将环境条件过于相似的样点进行融合以降低冗余,通过多次分化融合最终使得推测可信度和冗余度均达到一定的预设标准,得到最佳样点方案。将该方法应用于美国Raffelson研究区的土壤采样,结果表明,该方法在分化阶段可以有效提高样点的推测可信度,在融合阶段能够有效去除冗余样点,最终可得到用于推测的高效样点。将本方法与传统的规则采样和分层随机采样进行对比,结果反映本方法获得的样点在同等数量下推测可信度更高,冗余度更低,更高效。

模糊聚类方法在南方红壤小流域土壤属性制图中的应用--以长汀朱溪河小流域为例

详细的土壤属性空间分布数据是流域过程模拟和情景分析所需的重要基础数据,尤其是在土壤母质分布复杂、空间变异性大的南方红壤区,土壤采样的成本及数字土壤制图的有效性往往限制了详细土壤属性数据的获取。近年出现的基于模糊聚类进行目的性土壤采样及数字土壤制图的方法,可有效地降低所需土壤样点数并推测土壤属性的详细空间分布。为探索该方法在南方红壤区的可用性,本文选取福建长汀朱溪河小流域,利用模糊聚类方法设计少量的目的性土壤采样,在5 m空间分辨率上进行土壤表层（0-20 cm）砂粒质量分数、有机质质量分数的预测性制图。对比利用已有1∶5万土壤类型图以分层随机布点结合普通克里格方法,以及土壤类型图属性数据连接法的土壤属性制图结果,基于30个独立验证点及制图结果空间分布进行评价。结果表明：与普通克里格方法和土壤类型图属性数据连接法相比,模糊聚类方法仅需要很少的土壤样点,制图结果精度较好（表层砂粒质量分数和有机质质量分数的均方根误差分别为13.81%、12.56 g/kg）,且能很好地体现该流域内土壤的空间分布特点。因此,模糊聚类方法可适用于南方红壤小流域,能在显著降低数字土壤制图采样成本的同时,获得较好的制图精度。