国家自然科学基金(41023010)
- 作品数：28 被引量：331H指数：9
- 相关作者：岳天祥黄翀刘高焕刘庆生范泽孟更多>>
- 相关机构：中国科学院中国科学院研究生院中国科学院大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家杰出青年科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球农业科学环境科学与工程水利工程更多>>
- 基于栅格分层的逐栅格汇流算法并行化研究被引量：8
- 2013年
- 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。
- 刘军志朱阿兴刘永波秦承志陈腊娇吴辉杨琳
- 关键词：并行计算OPENMP
- 高精度曲面建模的一种快速算法被引量：8
- 2012年
- 高精度曲面建模(HASM)是一种全新的曲面建模方法,其整个过程可分为偏微分方程的离散、采样方程建立和代数方程组求解3个阶段。目前所采用的求解对称正定方程组的方法主要是共轭梯度法。为了解决HASM的计算速度问题,本文给出了2种新的预处理共轭梯度算法,分别为不完全Cholesky分解共轭梯度法和对称逐步超松弛预处理共轭梯度法。实验表明,不完全Cholesky分解共轭梯度法收敛速度最快,且这2种预处理方法均比其他方法具有更快的收敛速度。
- 赵娜岳天祥
- 中国土地利用空间格局动态变化模拟——以规划情景为例被引量：23
- 2012年
- 土地利用变化研究在环境可持续发展研究领域中具有重要的地位,其空间分布格局的变化影响到生物地球化学循环、气候变化、生物多样性等。采用土地利用动态变化模型Dyna-CLUE模拟了在规划情景下中国土地利用变化未来空间分布格局。将土地利用类型分为六大类,即耕地、草地、林地、建设用地、水域和其它用地。驱动因子包括地形地貌、气候、社会交通等方面,对动态驱动因子如气温、降水、人口交通等,考虑了其在未来情景下的发展趋势。基于土地利用类型与驱动因子之间的定量关系和土地利用类型之间的转换规则等,模拟出至2020年中国土地利用分布格局。结果表明,至2020年,中国东南部、黄淮海平原、四川盆地等地区耕地面积将增加,东北、西北等农牧交错区、农林交错区和沙漠边缘耕地面积将会呈轻度减少趋势;林地面积将增加1417.91万hm2,主要发生在中国东北部以及西南部水热条件好的地区;中国草地在面积上保持稳定,空间上中东部、东南地区草地面积减少,内蒙古中部,青海东部,四川盆地北缘区和青藏高原等地面积增加;建设用地增加531.76万hm2,主要发生在中国的东部地区。
- 孙晓芳岳天祥范泽孟
- 关键词：土地利用变化情景降尺度
- 1951-2010年中国季平均降水高精度曲面建模分析被引量：12
- 2013年
- 利用1951-2010年中国711个气象观测站的月降水资料,对多年季平均降水根据中国农业气候类型进行分区模拟。针对中国降水特点,首先分析了影响各分区降水的地理、地形因素及局部地形因素,利用多项式回归和逐步回归的方法对各分区降水进行了趋势拟合;在此基础上,采用改进的高精度曲面建模(HASM)方法,对各模拟区域去掉趋势后的残差进行迭代修正,并比较验证了模拟效果。同时,为保证HASM在边界附近的模拟精度,根据区域内站点间的距离,对每一分区设置一个缓冲区,将HASM实际插值区域扩展为缓冲区内的部分。模拟结果表明:HASM方法的模拟精度在不同区域不同季节内均比经典的插值方法模拟精度高。利用上述方法分析了同一季节各分区降水的分布特点,并模拟了不同季节内多年平均降水的空间分布状况,模拟结果符合我国降水的实际分布特点。
- 赵娜岳天祥王晨亮
- 关键词：插值
- 20世纪后期黄河三角洲高效生态经济区土地利用结构变化分析被引量：4
- 2012年
- 基于1 km×1 km尺度土地利用/覆盖数据,以图像的形式直观展示了土地利用/覆盖多样化指数、土地利用程度综合指数和植被覆盖指数的空间变异规律,阐述了1980s、1995和2000年黄河三角洲高效生态经济区土地利用结构特征及动态变化。研究结果表明:1980s～2000年,耕地面积到1995年减少,到2000年又恢复到1980s的种植面积,在该过程中,耕地主要与水库坑塘养殖、城镇工矿用地和农村居民地以及未利用地相互转化;林地和草地面积变化不大;城镇工矿用地和农村居民地,到1995年大面积扩展,以后一直保持相对稳定;滩涂用地和盐碱地在3个时期间变动较大。1980s、1995和2000年土地利用/覆盖多样化指数、土地利用程度综合指数和植被覆盖指数空间分布特征基本相同,总体来说,1980s～2000年沿海的无棣县、沾化县、垦利县、东营区和莱州市土地利用变化强烈,是该区最为活跃的地区。土地利用程度综合指数与植被覆盖度指数1980s～2000年变化趋势基本相同,在垦利县和东营区沿海地带具有较强的一致性,反映了该区域土地利用开发和植被保护并重的特点。
- 刘庆生刘高焕张朝忙黄翀谢传节
- 关键词：黄河三角洲高效生态经济区
- 资源环境数学模型语义的解析与映射被引量：2
- 2013年
- 针对资源环境系统的开放性、复杂性和易变性特点,将模型表达划分为要素集、关系集和运算集(ERO集合);采用数学公式语义描述关系集,计算组件的迟绑定,实现模型的语义映射。通过与模型类模型实例的模型表达比较说明,模型的数学公式语义表达增强了资源环境模型库管理系统(REMMS)的用户友好性,涵盖了更多的模型关系集,避免了重复构建模型类模块;语义的动态映射实现了模型的关系集和运算集的解耦合,使得模型计算集不依赖关系集,计算实现可被不同模型共享和重组。
- 王晨亮岳天祥范泽孟
- 基于关键期HJ卫星数据提取无棣县作物种植面积被引量：11
- 2014年
- 探讨利用作物关键生育期HJ卫星遥感数据,进行区域主要作物种植面积快速监测的可行性,旨在建立一种方便快捷的作物种植面积提取技术。以山东省无棣县为研究区,根据该县作物栽培技术月历为参考选择关键期HJ星遥感数据,通过EVI指数时序数据分析,采用支持向量机(SVM)方法进行了该县主要作物种植空间分布信息提取。结果表明:关键期HJ星EVI指数数据结合SVM方法,能较为准确地获取该县冬小麦、玉米和棉花的种植面积,总体的面积总量精度超过93%,空间分布精度大于75%;利用关键期影像大大减少了数据处理量,便于可视化感兴趣区的选择,仅利用SVM方法就获得了满足精度要求的作物面积提取结果,大大简化了操作流程,为其他区域利用HJ卫星数据提取作物种植面积提供了参考。
- 刘庆生黄翀刘高焕柴思跃褚琳荆鑫
- 关键词：种植面积
- 基于GPU的HASM动态模拟与实时渲染方法被引量：5
- 2012年
- 基于微分几何曲面论的高精度曲面模拟(high accuracy surface modeling,HASM)需要大量的复杂密集计算,在CPU上模拟极为耗时,使得在现有的硬件条件下,实时动态模拟曲面并实时可视化极具挑战性。论文提出了GPU加速的HASM方法,充分利用现代显示适配器(graphic processor unit,GPU)技术,运用GPU最新发展起来的并行计算能力,使用并行化的预处理共轭梯度方法解算曲面,完成曲面模拟,并同时利用GPU的高速缓存架构,对渲染操作进行充分优化,以实现高效实时可视化。HASM需要的有限差分离散和高速解算操作,均充分利用现代GPU架构,所具有的多处理器和众多的流处理器所产生的强大并行计算能力,可视化也用GPU高速缓存技术和三角条带方法进行充分优化。数值实验和实际项目区高程模拟实验均表明,在GPU为NVIDIA quadro 2000和CPU为DualCore Intel Core 2Duo E8400的硬件配置下,GPU并行化的曲面模拟方法比普通方法速度提高了约10倍,使得动态模拟与可视化算法可以达到交互式的帧速及实时可视化的要求。
- 闫长青岳天祥
- 关键词：GPU并行实时可视化CUDA
- 基于HASM的省级尺度气候与植被生态系统模拟分析被引量：2
- 2013年
- 区域气候要素的空间模拟精度直接关系到区域气候-植被生态系统的模拟精度。针对这一问题,运用HASM方法对江西省气候要素进行空间模拟,而且与IDW、Kriging、Spline等传统经典方法模拟结果的对比分析表明,HASM方法的模拟精度最高。因此,在10年和30年时间尺度上,运用HASM方法分别完成江西过去60年的平均气温、平均降水和潜在蒸散的空间模拟,并采用Holdridge生命地带(HLZ)模型分别实现了江西不同时间尺度的HLZ生态系统时空变化模拟。模拟结果显示,在1961-2010年期间,20%左右的HLZ生态系统发生了变化,平均气温上升是HLZ生态系统发生变化的主要驱动因子。另外,在江西省出现的7种HLZ生态系统类型中,暖温带湿润森林类型受平均气温上升的影响最大。
- 杜正平范泽孟岳天祥
- 关键词：曲面建模气候变化
- 基于HASM-SSOR模型的近60年来中国气温与降水变化趋势模拟被引量：1
- 2013年
- 为了改善HASM模型计算速度慢及存储量大等问题,提出了一种快速有效算法(HASM-SSOR),并以高斯合成曲面为例验证了该方法的有效性。利用全国752站1951—2010年的气象观测资料,对近60年的平均气温、降水分别采用多元回归与HASM-SSOR相结合的方法及多项式回归与HASM-SSOR相结合的方法进行模拟与分析;近60年平均气温、降水拟合的复相关系数分别为0.9923、0.9987;并对1951-2010年各年代际的平均气温、降水的变化趋势进行拟合与分析,发现各年代际气温变化并不一致,全国平均气温呈上升趋势,平均上升率为0.35℃/10a,全国降水平均变化率为9.4mm/10a,无明显的变化趋势。
- 赵娜岳天祥范泽孟王晨亮
- 关键词：平均气温平均降水
