声学法重建炉内温度场的算法研究

基于声学测温的基本原理和理想状态下炉内温度场的分布规律,提出了每条声波传播路径上温度的抛物线函数,利用数值计算插值方法中的平方反比法,得出了测量平面上划分的各网格点温度值,从而实现了二维温度场的重建。基于领域经验,借助工程数学软件MATLAB,对本重建算法进行了计算机仿真,得出了二维温度场的网格立体图和等温线图。最后,将仿真出的温度场和理想温度场比较,进行误差分析,验证了本重建算法的正确性和可行性,取得了声学测温图像重建的一定进展。

小流域时段降雨量空间插值方法研究

在做小流域分布式水文模型研究时,首先需要对时段降雨进行空间插值。基于时段降雨与年(月)降雨量的不同特点,以桑园流域为例,结合空间信息技术,通过分析小流域时段降雨与经度、纬度、高度等因子的内在关系,提出了一种适用于小流域的时段降雨空间插值方法回归距离平方反比法(RIDS法),并与距离平方反比法(IDS法)和梯度距离平方反比法(GIDS)作了对比。通过对桑园流域2003年512个时段降雨进行空间插值对比试验,计算结果表明RIDS法的平均相对误差为4.0%,IDS法的平均相对误差为9%,GIDS法的平均相对误差为30.4%,本文提出的RIDS方法的计算结果明显优于IDS法和GIDS法。

一种新的矿产储量计算方法

针对传统矿产储量计算方法和地质统计学矿产储量计算方法存在的不足,提出了一种均值与插值相结合的新的矿产储量计算方法。该方法先建立网格,再将网格分成内部包含样品和内部不包含样品两类,然后分别用平均值法和距离平方反比法计算其品位值,进而得出网格乃至整个矿体的储量。这种储量计算方法既解决了传统算法准确度不够高的缺点,又克服了地质统计学方法计算量太大的弊端。对紫金山金矿床某矿体储量的实际计算结果证明了新算法的可行性。

福建省降水空间模拟模型研究

应用福建省68个站点1961-1990年30 a平均降水量,建立降水空间模拟通用模型。该通用模型经交叉验证,其平均误差、平均绝对误差及平均误差平方的平方根均较距离反比法、距离平方反比法、改进的距离反比法和梯度距离平方反比法更小,具有较高的精度,模拟精度达92.01%,能较客观地反映降水与经纬度、海拔的关系,可应用于降水的空间模拟。这不仅为降水的空间模拟提供了一种新方法,而且为地理信息系统(geographic information system,GIS)辅助的降水空间分布规律研究、实现福建省降水格局空间模拟和为福建省降水预测提供科学依据。

中国陆地区域气象要素的空间插值

在区域农田生态系统生产力模拟模型研究中，空间插值可以提供每个计算栅格的气象要素资料。然而，在众多的气象要素空间插值方法中，并没有一种适合每一个气象要素的普适的最佳插值方法。本文以全国７２５站１９５１～１９９０年整编资料中的旬平均温度和计算得来的６７５站的月乎均光合有效辐射日总量（ＰＡＲ）为数据源，选用了距离平方反比法（ＩＤＳ）、梯度距离平方反比法（ＧＩＤＳ）和普通克立格法（ＯＫ）等３种插值方法，进行了方法选取的探讨。交叉验证结果表明：３种方法中，温度插值的平均绝对误差（ＭＡＥ）的排序为ＩＤＳ＞ＯＫ＞ＧＩＤＳ，其值分别为２．１５℃、１.９０℃和 ｌ．３２℃；在作物生长季节（４－１０月），ＭＡＥ分别 ２０℃、１．９℃和 １.２℃ ，表明ＧＩＤＳ在温度插值方面更具实用价值；对于ＰＡＲ，ＭＡＥ的排序为ＯＫ＞ＧＩＤＳ＞ＩＤＳ，其值分别为 ０．８３ＭＪ／ｍ２、０７１ＭＪ／ ｍ２和 ０．４６ＭＪ／ｍ２，说明复杂的方法并不必然具有更好的效果。对这２个气象要素的空间分布特征分析表明：温度和ＰＡＲ的经、纬向梯度和高度梯度均具有明显的季节性变化特征；温度的纬向梯度有近似正弦曲线的较强的季节变化，表现为夏季高，而冬、春季低；

中国热量资源精细化估算

热量资源是重要的农业气候资源,掌握其精细化分布情况,对于农业气候区划有重要意义,并对农业发展起科学的指导作用,为了得到全国各时间尺度的热量资源精细化资料,需要将不同时间尺度的气象站观测资料估算到无资料的细网格上。本文对比分析了反距离加权法(IDW)、梯度距离平方反比法(GIDW)、样条函数法(Spline)、克里格法(Kriging)和趋势面法估算全国热量资源的效果,采用1998—2007年全国651个基本、基准站的1月和7月平均气温、最高气温进行空间估算试验,用交叉检验的方法分析估算误差及其分布情况。分析结果表明,梯度距离反比法(GIDW)较好地反映了局地地形、海拔高度的影响,误差最小,估算结果最优,GIDW法对热量资源的估算误差较小,相对误差总体不超过5%。基于GIS软件平台,利用1971—2000年全国2346个站的资料采用GIDW法对全国的热量资源进行了估算,得到了年、季、月、旬尺度的平均气温分布图,并制作了稳定通过0,5,10,12,15℃界限温度的初终日序日、初终间日数、积温全国分布图,空间分辨率达0.01°。

灰色关联度在云南烤烟种植适宜性分析中的应用

利用云南省125个气象观测站1971～2000年30年气象观测数据，采用距离平方反比法，对云南省各乡镇的相关气候要素进行推算，选取一个烟草最适宜种植生态气象条件的样本点，使用灰色关联度方法对云南省可植烟区县市和乡镇级尺度的烤烟种植适宜性进行分析，分别给出云南县市级和乡镇级烤烟种植适宜区的分布。结果表明，使用灰色关联度方法弥补了采用数理统计方法作系统分析所导致的缺憾，计算量小，使用方便，而且有效可行，获得的分析结果与烟草行业的多年工作实践结果较为相符。

基于CUDA技术的矿产储量计算

插值计算是矿产储量计算中的重要环节,但由于计算量大,经常需要在插值密度和计算时间之间进行权衡。本项研究通过最新的CUDA技术,将插值运算转换到显卡上进行并行化计算,极大地提高了计算速度。以紫金山铜矿数据为研究对象,进行了方法技术的实验,与基于CPU的计算相比,基于GPU下CUDA的计算速度提高了67倍。

考虑数据变换的泾河流域月降雨空间插值

对泾河流域各站点1951-2005年多年平均月降雨量数据进行偏斜度分析,并分别做平方根、立方根、对数变换;根据泾河流域自然地理特征选择普通克里格法和梯度距离平方反比法对变换前后的月均降雨量数据进行空间插值,通过交叉验证的检验方法得到以下结论:偏斜度分析对于空间插值意义不大;两种插值方法都是对数变换后的数据插值结果较优,同时考虑高程的梯度距离平方反比法无论数据变换与否其插值精度都没有普通克里格法的精度高。选择对数变换和普通克里格法进行泾河流域多年平均月降雨量插值效果较好,为日降水插值的获得提供了可靠的本底文件。

单光子计数探测系统的线性性能研究

利用单光子计数技术对微弱光进行探测具有与其他模拟法相比的多个优势,如有好的抗漂移性、高的信噪比、较宽的线性区等。线性性能是探测器的基本性能之一,利用叠加法和距离平方反比法测量单光子计数探测系统的线性范围,当非线性因子为0.05时,利用叠加法实验测得系统线性响应计数率为3.9×10~5 Counts/s,利用距离平方反比法实验测得系统线性响应计数率为5×10~5 Counts/s。结果表明,两种方法测得响应线性度一致性较好。分析了电子学系统的漏计误差对探测器系统线性范围的影响。实验表明,通过缩短电子学系统中甄别器的死区时间(td)可以提高系统的线性范围。

基于3DMine的贾家堡铁矿储量估算研究

在贾家堡地质数据库的基础上,利用3DMine矿业软件进行样品组合,并对组合样进行地质统计学分析;根据分析后的矿体品位空间变异情况,运用距离平方反比法及普通克里格法对块体模型进行品位估值,并分别生成矿体资源量报告,比较了两者的储量计算结果,并探讨了在资源管理及采矿设计中的应用。

江西某锂瓷石矿矿床地质模型构建

江西某锂瓷石矿属蚀变碱性花岗岩型矿床,矿体埋藏较浅,矿体形态较规整平缓,适宜露天开采。结合地质统计学原理,利用国际矿业三维软件Minesight采用距离平方反比法创建矿床地质块段模型,为开采设计运用矿业软件进行露天开采境界优化提供了资料基础,也为同类矿床块段建模提供了示范。

UMSS模型在福建省温度空间模拟研究中的应用

根据福建省68个气象站点1961-1990年30 a的年平均温度历史资料,分别以残差平方和、平均误差、平均绝对误差最小为目标函数,利用空间插值法中的距离反比法（ID）、距离平方反比法（IDS）、改进的距离反比法（MID）、梯度距离平方反比法（G IDS）及空间模拟通用模型（UMSS）对福建省区域温度空间分布进行空间模拟,并对不同空间插值法进行了比较.交叉验证表明,在不同目标函数下UMSS模型模拟效果优于其他模型,具有较高的精度,能比较客观地反映温度与经纬度、海拔的关系,可应用于温度的空间模拟,而且能满足不同的研究需要,能较好地实现福建省温度格局空间模拟,为地理信息系统（GIS）辅助的温度空间分布规律研究奠定基础.

重力场的克立格估值研究

重力无源导航通过重力图的匹配实现水下自主导航定位,对纠正惯导系统固有导航误差具有重要的意义.重力测量值通常是稀疏的,因此研究重力场的空间变异性和插值算法,获取重力场的连续分布图是重力无源导航的工作基础.提出将地质统计学中的克立格算法用于重力估值,并绘制重力分布等值线图.通过交叉检验法,将估值结果与用距离平方反比法的估值进行比较,结果表明克立格算法明显优于距离平方反比法.所做的研究是实施重力无源导航定位的基础,对下一步的重力图匹配及导航误差的修正具有重要的意义.

某银多金属矿三维地质建模及资源量估算

根据某银多金属矿的地勘资料,利用Micromine矿业软件建立该矿三维地质模型。采用距离平方反比法估算矿床资源量,通过将模型估算的资源量与地质报告评审备案的资源量进行对比,误差在±5%以内,软件资源量估算结果是可信的。采用Micromine矿业软件可实现矿山三维可视化,为资源量估算及矿山开采设计提供依据。

GIDS空间插值法估算云下地表温度

选用陆面区域温度最佳空间插值法—梯度距离平方反比法(GIDS),为近似估算云下地表温度提供了可能。实验选取暖季南京江宁地区ETM+影像和ASTERGDEMV1高程数据,探索分析GIDS估算云下地表温度的可行性和可信性。对14种空间大小云覆盖区实验研究表明:利用GIDS插值估算云下地表温度具有可行性,且估算误差随着云覆盖区范围增大而增加,其最大MAE<0.9℃,最大RMSE<1.2℃,并在云覆盖区小于100×100像元时,最大MAE<0.8℃、RMSE<1℃;插值精度与最近邻无云像元典型代表性、区域内空间复杂度和地表覆盖类型均有关,存在不稳定性和动态性;云下NDVI均方差与MAE、RMSE有着一致变化趋势,借助NDVI均方差指示云下地表空间异质性及NDVI–LST负相关性,可对插值结果进行可信性评判,以避免插值结果盲目应用,推进和提升地表温度产品应用价值。

基于GIS的“一带一路”地区气温插值方法比较研究

“一带一路”倡议是新时期中国为加强对外开放提出的全球化合作倡议,资源环境的优化配置对全球化发展意义重大。气温作为重要的基础数据和输入要素,对其进行空间化处理是实现大尺度区域资源环境优化配置的前提。本文基于地理信息技术(GIS),运用距离平方反比法(IDS)、协同克里格法(CK)、回归距离平方反比法(RIDS)和回归协同克里格法(RCK),对“一带一路”地区1980—2017年的2679个气象站点的月平均气温和年平均气温数据进行插值,获得了“一带一路”地区10 km分辨率的气温空间分布数据。交叉验证结果表明:①IDS、CK、RIDS和RCK插值法在整体上均较好地展示了“一带一路”地区气温的地理空间分布规律,4种插值方法的月均气温的均方根误差分别在1.93~2.43、1.78~2.14、1.31~2.23和1.23~1.92℃之间;年均气温的均方根误差分别为1.94、1.83、1.37和1.27℃;②在“一带一路”地区,加入协变量分析的CK插值精度整体优于IDS,并且削弱了IDS的极值现象;③RIDS和RCK对年均气温的插值精度分别较IDS和CK提高了29.4%和30.6%,表明加入地理要素并进行残差修正的插值精度得到了进一步提高。总体来看,RCK插值法对气温数据的插值精度最高,可以考虑将此方法作为“一带一路”地区温度等气象要素的插值方法。