基于GIS的海洋观测数据三维可视化仿真研究

在分析海洋观测数据三维可视化必要性的基础上,提出在海洋GIS中集成海洋数据三维可视化功能是解决当前海洋观测数据信息深层次挖掘难题的关键。对海洋观测数据三维可视化关键技术,包括三维可视化开发技术、海洋要素场数据模型、海洋要素场三维可视化流程、离散观测数据内插方法等,进行了系统分析。此基础上,根据海洋观测数据的特点,选择OpenGL和IDL作为三维可视化开发技术,采用C++和VC++语言开发用于海洋观测数据处理、分析的三维可视化组件CMa3DView,并集成到自主研发的海洋GIS系统——MaXplorer中。实际应用表明,基于提出的海洋观测数据三维可视化方法能较直观的再现复杂的海洋环境,从而为海洋科研工作者揭示抽象数据变化规律以及理解、分析各种复杂海洋现象,提供强有力的辅助工具。

GIS支持下的防洪堤规划研究

为了提高防洪堤规划的效率和准确性,提出了在GIS支持下实现防洪堤规划的方法。应用GIS的空间可视化技术和空间分析于防洪堤规划中,实现流域地形及空间地物的可视化,同时实现淹没模拟和分析。该方法的应用是对传统防洪堤规划工作的一个重大推进。

基于GIS技术的县市级防汛信息系统

防汛减灾是县市水利部门的重点工作。以临海市防汛决策指挥系统为实例,探讨了基于GIS技术,采用Client/Server模式的防汛信息系统的解决方案。根据防汛业务管理工作的实际要求,分析了系统的属性和空间数据库的存储结构和建库方法,实现了防汛信息系统的各主要模块及其功能。

中国地理学对东盟国家研究的现状和积累

东盟作为21世纪海上丝绸之路建设的起点和重点区域,将是"一带一路"合作倡议的优先发展区域之一。本文采用文献计量分析方法,基于CNKI和Web of Science核心合集数据库,检索中国学者发表的近25年(1993~2017)与东盟及东盟十国相关的地理学相关文献,从中国地理学对东盟研究的关注度、研究领域特征、关注的热点国家以及从事该研究的队伍四个方面,分析了中国地理学对东盟国家研究的现状。研究表明:(1)近5年来,中国地理学针对东盟的研究文献量明显增加,但占所有学科针对东盟研究文献量的比重较低。(2)中国地理学针对东盟的研究领域在CNKI和SCI/SSCI文献中区别较明显。在CNKI期刊文献中,主要集中在土地利用、农业、城市、旅游、地缘经济、遥感、地理信息系统等方面;在SCI/SSCI文献中,主要集中在生物多样性、气候变化、健康地理、土地利用、城市等方面。(3)中国地理学最关注新加坡、泰国和越南三个国家,新加坡主要关注其城市和旅游等,泰国主要关注其旅游、土地利用和国际河流等,而越南主要关注南沙群岛和边境贸易等。(4)中国地理学从事东盟研究的机构较多,但发文量较为分散。发文机构虽说是以传统地理学研究所和高校为主,但没有形成有特色的研究团队。

AERMOD模型地表参数标准化集成系统研究

针对大气环境影响评价工作中存在的一些问题和需求,构建了基于全国高分辨率土地利用数据、GIS地理信息系统、AERSURFACE地表参数处理模块的集成系统.该系统以研究区域土地利用类型为核心,着眼于通过标准化、自动化的方法提高AERMOD的模拟效果,最终建立一套全国地表参数综合数据库.结合内蒙古上都电厂的现场监测结果,对该系统修正后的地表参数进行模拟验证,结果表明,修正后模拟结果的FB值和RHCR值分别为0.37、1.41,相比于修正前的结果更加接近0和1,说明了经AERSURFACE修正后的地表参数更能反映真实的扩散情况.

用考核利剑促优先之美

近些年，国家投入了大量的物力财力对国家重点生态功能区进行生态保护，这些地区生态环境总体趋势向好的方向发展，但部分地区生态环境破坏仍然存在，区域生态环境保护与经济发展的矛盾依然突出，生态环境监测与监管困难，生态保护与恢复科学决策亟待加强，需要从生态环境保护与修复理论技术方法、支撑生态环境保护基础设施建设以及相关配套政策制定与实施等多方面共同努力，以确保国家重点生态功能区生态环境保护工作顺利进行。

数字地图要素样式结构化存储表达研究与实现

研究数字地图要素样式结构化存储问题,分析目前国内外最新研究进展和各种实现方式的优缺点。从地图要素样式共享的目的入手,探索遵循国际标准的样式实现方案;设计并使用XML的结构化可扩展特性,借助元编程的最新理念和Java编程语言实现兼容SLD标准的地图样式表达和存储机制。实验中定义了点、线、填充、字体等各种地图符号的XML表达形式,并与SLD主题样式相对应,与其他地图样式的转换操作表明,该模式可以实现地图要素样式的自定义设计和共享传播。

中国海岸带及近海观测数据多维动态表达

基本表达是海洋地理信息系统(MGIS)的首要问题.针对海洋实测数据多源、多格式以及海量等特点,基于大型关系数据库Oracle9i,实现了数据一体化高效组织和管理.基于OCI应用程序接口,设计并开发数据库引擎,实现了数据的高效存储和访问.基于COM技术,开发了CMa3DView等7大可视化组件,并在海洋GIS系统平台软件MaX-plorer中进行集成,实现了海洋实测数据的多维动态表达与分析,包括海洋要素场可视化、海洋要素图可视化以及与其他海洋数据的一体化显示.实际应用表明,本技术方法能有效管理海量实测数据,并能更直观地表达各种复杂的海洋现象,从而为海洋科研工作者揭示抽象数据变化规律以及理解、分析各种复杂海洋现象,提供强有力的辅助工具.

基于数据分治与双层索引的并行点面叠加分析方法研究

地图叠加分析是一种计算密集型算法,并行化计算是加快算法执行速度的一种有效方法。该文研究分布式环境下的点面图层并行化叠加分析方法与实现。首先根据点面叠加的特点设置并行数据分解的方式,基于分治法分解空间数据,在并行系统下将地理要素分而治之。然后引入双层索引的并行叠加机制,一是对面图层根据Hilbert空间索引的排序方式分发数据,二是对点图层建立四叉树索引,对每一个进行相交运算的多边形进行快速过滤和求交。最后在Linux集群系统下实现该并行算法,其一利用MPI分布式计算环境实现在整体计算框架下的消息通讯模式的并行,其二在每个子节点中实现基于多核OpenMP工具的本地并行化。结果表明,利用双层空间索引分治的方法可实现并行数据分块,各子节点实现独立计算,减少并行系统中的I/O冲突,并行加速比明显。该方法对矢量地图运算的并行化进行了有益的尝试,为大数据时代的空间数据分析提供一种有效的途径。

基于TGIS的地质灾害时空数据库研究

传统地质灾害数据库通常为静态数据库,不能记录灾害连续动态变化的信息,而时态GIS是解决该问题的方法。提出了基于事件的动态多级基态修正模型(DMBSAE),并基于DMBSAE模型和地质灾害时空过程概念模型,设计和构建了地质灾害时空数据库,并讨论了四库结构、时空数据组织的基本思路、数据库均衡化、时空数据在对象关系型数据库中的存储机制、历史状态再现、灾害体历史变化沿革回溯等关键问题。开发了地质灾害时态GIS系统(GH-TGIS),在地质灾害概率预测、地质灾害动态管理以及地质灾害演化对比分析等方面进行了应用。实践表明,DMBSAE模型能有效和便捷地存储、组织和管理海量地质灾害时空数据,具有较好的实际应用价值。

国家重点生态功能区县域生态环境质量考核业务系统的研发与应用

根据国家重点生态功能区县域生态环境质量考核工作的业务流程以及县级、省级和国家三个层次的应用需求,基于地理信息系统、计算机及空间数据库技术,研发了由县级数据填报、省级数据审核和国家数据综合管理与评价三套软件,构成了国家重点生态功能区县域生态环境质量考核业务系统,并成功应用于2013年、2014年的考核工作中,极大提高了该项工作的标准化、规范化水平,同时形成了国家重点生态功能区县级生态环境数据库,为加强国家重点生态功能区生态环境保护工作奠定基础。

GIS中基于拓扑的简单线要素多边形化方法

提出一种地理信息系统中基于拓扑的简单线要素多边形化方法。利用空间拓扑规则对简单线要素集合进行数据结构预处理,消除简单要素中的重合部分,建立结点与边的拓扑关联关系,结合图论理论使用深度优先搜索发现线要素集合构成的所有最小闭合多边形。实验结果证明,基于拓扑的构造法可识别出相交线并构造多边形,能解决几何对象复杂的相交情况。

基于Hilbert空间排序分解的并行叠加联合方法研究

针对GIS叠加分析中联合操作耗时严重的情况,提出基于MPI并行计算方法对多边形联合操作进行加速,使用Hilbert空间填充曲线对空间数据排序分解的方法,进一步探索了Hilbert曲线的中位排序和中点排序在并行联合中产生的不同效果。实验表明,Hilbert空间排序的多边形数据分解方式能够较好地保持数据的空间聚类特性和子节点间数据分配的平衡,通过实验给出了不同分解策略的联合加速比情况,证明了Hilbert空间排序分解策略的准确性和有效性。

基于多策略的极地遥感反演模型集成研究

极地遥感反演模型是极地研究的一种非常重要的工具。遥感反演模型对极地研究具有重要性,分析遥感反演模型的特点,以持续性、业务化、统一调用为目标,提出极地遥感反演模型集成应用架构。基于该集成方案,提出基于多策略的模型改造方法,并从三个方面详细论述模型的集成模式。基于可执行程序的模型改造方法对模型进行改造,采用应用端的模型集成模式构建极地遥感反演模型集成原型系统,通过海冰密集度反演模型验证本研究提出的模型集成方法的正确性。

基于ArcGIS Server的极地专题信息系统的设计与实现

多年的极地科学研究积累了多学科的极地专题信息资料,这些资料的数字化、信息化管理与建设是信息社会的发展需求。基于ArcGIS Server平台,设计并实现面向公众的极地专题信息系统。逐步论述系统的设计与建立过程,介绍系统建设前期数据的组织与管理过程、数据的发布过程、系统的主要功能,重点论述信息查询功能和空间分析功能。该系统界面友好,操作便捷,在实现极地专题数据信息发布的同时,可以为广大极地用户提供直观、高效的极地科普服务。

全国农村人均住房面积的空间自相关分析

利用2006年全国各省农村居民人均住房面积统计数据,基于空间自相关方法从空间尺度分析其空间分布特征。首先建立空间邻近网络和邻接矩阵,通过Moran'I自相关指数分析空间关联性,为确定农村人均住房面积的分布存在空间相关性而非随机性,采用蒙特卡罗方法进行多次模拟证明,并利用2011年统计数据进行实际验证。实验分析,2006与2011年农村人均住房面积Moran'I指数分别为0.556 6和0.598 3,表明空间聚集特点明显,基本可以分为东部发达地区、中部和西部三种聚类,并且两年之间聚集现象有显著变化。

川渝地区空气质量时空分布格局及影响因素

川渝地区尤其是四川盆地已成为我国空气污染最严重的地区之一,基于2018-2019年川渝地区128个城市站和71个县级站空气质量监测及自然与社会经济数据,采用全局和局部莫兰指数分析了川渝地区空气质量指数(AQI)和不同空气质量分指数(IAQI)的时空格局,并采用偏最小二乘回归(PLSR)从较为宏观的尺度综合分析了川渝地区空气污染的主要驱动因素。研究结果表明:(1)川渝地区空气质量整体为良,主要污染物为O_(3),其次为PM_(10)和PM_(2.5)。盆地区与高原区的主要污染物分别为PM_(2.5)和O_(3);(2)AQI及PM_(2.5)、PM_(10)、NO_(2)呈“U”型变化,春冬季最高,夏秋季最低;O_(3)则在内部两区域都大致呈倒“U”型变化,但峰值分布时间与持续时长明显不同;SO_(2)和CO年内无明显变化;(3)各污染物具有明显的空间聚集性特征,AQI及PM_(10)、PM_(2.5)、NO_(2)、O_(3)的高⁃高聚集区分布在盆地西部、中部和南部;(4)川渝地区不同污染物所受主要影响因素存在差异,PM_(2.5)受风速、太阳辐射、气温、相对湿度与城镇化率等影响突出,PM_(10)主要受风速和相对湿度影响,O_(3)与城镇化率、人口密度、人均GDP以及植被状况(NDVI)关系密切。研究结果可为川渝地区的空气质量时空分布规律及形成机制的认识以及有关部门的环境保护政策制定提供参考。

国家重点生态功能区县域环境空气质量时空变化分析

评估国家重点生态功能区县域空气质量改善状况,对落实国家生态文明建设与重点生态功能区转移支付制度具有现实意义。以国家重点生态功能区转移支付县域空气质量为评价对象,基于2015年至2019年的空气质量监测站点日均值数据,对环境空气质量状况和变化进行了评价分析。研究结果表明:国家重点生态功能区转移支付县域空气质量总体表现较好且仍在稳步提升,转移支付政策对2015-2019年国家重点功能区空气质量的改善有着明显的推动作用。优良天数比例超过90%的县域占比由2015年的33.77%提高到2019年的69.52%,水源涵养区的优良天数占比由2015年的72.71%提高到2019年的92.09%,空气质量改善效果最为显著。2015-2019年间,细颗粒物(PM_(2.5))污染占比明显下降,臭氧(O_(3))污染占比大幅上升,主要超标污染物由颗粒物逐渐转为颗粒物和臭氧。当前防风固沙区的主要超标污染物为可吸入颗粒物(PM_(10))和细颗粒物,其他三类生态功能区为细颗粒物和臭氧。重点生态功能区的空气质量存在着显著的空间差异,空气污染表现出显著的空间聚集特征。在四类国家重点生态功能区中,生物多样性区的空气质量最好,水源涵养区次之,水土保持区稍差,防风固沙区最差。国家重点生态功能区承担着保障国家生态安全的重要功能,今后仍需持续加强国家重点生态功能区空气质量监测力度,细化生态系统建设评估指标体系,为生态环境保护措施的有效实施和国家重点生态功能区生态环境建设的管理决策提供科学依据。

国家重点生态功能区县域地表水环境质量评估分析

评估国家重点生态功能区县域的水环境保护成效,对国家生态环境保护与修复决策具有重要意义。基于2012—2020年地表水监测数据及污水排放和气候数据,评估并分析了国家重点生态功能区县域的地表水环境状况。研究表明,2012—2020年国家重点生态功能区县域地表水水质持续改善,Ⅰ~Ⅲ类水质断面的比例从89.14%上升到93.47%,但部分地区地表水环境质量仍有待提升,尤其是内蒙古北部、山西西部、陕西北部和京津冀地区。4类生态功能区中,生物多样性维护区地表水水质最好,其次为水源涵养区,再次为水土保持区,防风固沙区最差。化学需氧量和高锰酸盐指数是国家重点生态功能区县域地表水的主要超标项,2012—2020年该两项指标超标断面占总超标断面的比例的多年平均值分别为24.22%和17.29%。县域年化学需氧量排放量及年降水量是影响相关地区地表水环境质量的重要因素。建议增加总氮作为国家重点生态功能区县域地表水质量评价指标,并在进行水环境评价时充分考虑当地的背景情况。