虚拟地理环境教育部重点实验室2012年度工作总结.doc
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1、虚拟地理环境教育部重点实验室 2012 年度工作总结2012 年,虚拟地理环境教育部重点实验室处于正常的运行状态,一切按照所制定的各种规章和管理制度进行运转。回顾 2012 年的建设成绩,主要有如下几个方面:一 条件建设实验室在拥有多种先进、高性能的空间信息采集、处理和输出以及遥感数据采集设备的基础上,招标采购了地球物理勘探设备、短距三维激光扫描仪等数据采集、分析设备,使本实验室在地学空间数据采集、分析的设备方面达到了国内先进水平。二 科学研究及研究进展2012 年,实验室承担国家 863 项目课题 1 项、国家重大专项课题 1 项、国家重大社科基金项目 1 项、国家自然科学基金重点项目 3
2、项、面上及青年基金 26 项。2012 年获得新增立项项目有国家科技支撑计划课题和子课题各 1 项、国家自然科学基金重点项目 1 项、优秀青年基金 1 项、国际合作项目 1 项、面上项目 10 项)。承担面向江苏省地方建设和管理的开发与社会服务项目 55 项。当年实际到帐经费达 2153 万元。获测绘科技进步奖二等奖 1 项;获国家发明专利授权 18 项、公开 9 项,软件著作权 10 项,出版研究专著译著 3部,发表核心期刊以上研究论文共 148 篇,其中 SCI、EI、ISTP 三大检索论文共 69 篇。 针对研究方向,开展科学和技术的攻关,在理论和方法上取得了很大的进展,具体情况如下:(
3、1)虚拟地理环境系统研究方向针对目前虚拟地理环境平台构建,详细讨论了在云计算支持下异质模型描述、封装、运用及在云环境中的透明接入等关键技术,实现了地理空间分析共享开放环境原型系统。在地理数据模型方面,针对现有矢量时空数据建模时空分离所导致的时空表达不一致、不统一的问题,运用几何代数理论和统一时空观,对时间、空间与属性进行一体化的表达与建模, 提出了基于几何代数的矢量时空数据表达与建模方法,发展了 GIS 多维统一计算的几何代数方法、建立了边界约束的非相交球树实体对象多维统一索引,提出了顾及邻域结构的局部保形插值算法、多维向量场辐散辐合结构特征自适应匹配方法。开发了基于几何代数的三维社区分析系统
4、、基于 GA 的场数据组织分析系统。在多源地理数据三维建模与表达方面,借助 HalfEdge 数据结构,基于研究区域边界、DEM(digital element model,数字高程模型)和钻井数据,构建了研究区域地层三维模型;基于声纳测腔数据构建了盐腔三维模型;将地层三维模型与盐腔三维模型进行三维空间布尔运算,获取盐腔围岩三维模型;通过对该模型进行三维空间网格离散,得到盐腔围岩四面体网格单元,即数值模拟计算模型。提出了多几何特征约束的单幅图像相机自标定方法,提出了一种基于颜色和形状神经网络的视觉可量测实景影像交通标志自动检测算法,提出了包含圆形的单幅图像距离量测;分析地理参考下未标定图像序列
5、的三维点云精度;并且研究了基于视频的地理场景增强表达方法,实现了基于共形几何代数的三维地理场景建模与表达。在地理数据安全与共享方面,针对 GIS 矢量数据,提出了分别基于误差随机干扰、基于要素几何精度弱化、基于插值预测的线面类型、基于夹角变换的线面类型、基于冗余位替换的点类型等的 GIS 矢量数据伪装与还原方法;提出了一种基于混沌映射的线面图层易碎水印技术;针对视频数据,提出了利用小波变换的视频数据数字水印算法;针对遥感图像数据,提出了一种面向版权保护服务的遥感影像数字水印方法;设计并实现了基于 ArcGIS Engine 的矢量地理数据数字水印系统。在地址数据组织与管理方面,基于 VGI 的
6、地名信息获取方法,设计基于Neogeography 模式的中文地名词典服务系统架构,讨论地名词典服务的协议标准,实现服务端和客户端的基本功能,提出地名评估校验的基本策略。提出基于层次空间参考模型的城市地址编码方法、基于网络爬虫的地名数据库维护方法、空间关系词汇与地理实体要素类型的语义约束关系构建方法;提出一种基于 XML Schema 的多源异构地名词典集成方法,实现了中文文本中地理空间关系描述的结构化表达,为有效地解决当前相关标准和标准数据匮乏的问题。在地图相关研究方面,从地图数据的组织与传输机制、可视化技术、在线地图服务以及导航各行业拓展应用等方面,总结了我国近期移动与互联网地图的研究进展
7、,点评了目前发展中存在的若干问题。从地图综合方法的效率等方面入手,研究了点群选取与化简算法时间复杂度,优化了线光滑算法,提高了算法的效率,从算法的并行角度出发,提出了面向 D-TIN 并行构建的动态条带数据划分方法、基于 OpenMP 的 Li-Openshaw 算法并行计算方法,提高线要素化简算法在效率;在地图认知与设计方法,以自然语言路径描述为切入点,研究了地图空间认知问题,详细描述了基于自然语言的地图认知过程;实现了一种儿童手机地图原型系统。在家谱 GIS 方面,在深入分析家谱资源的基础上,结合家谱资源典型的时空特性和分布式特性,提出采用 GIS 技术对中国家谱资源进行整合集成,构建中华
8、家谱总数据库和总平台,在此基础上,设计硃卷履历文本条目数据模型和时空数据模型,然后利用家谱 GIS 平台对硃卷履历文本条目进行拆分和解析。在地理信息应用方面,提出了动态随机最短路径算法、顾及地形起伏的步行最优路径分析算法,研究了洛阳地区史前聚落遗址空间形态,实现了田野考古平剖面数据整合过程。提出了一种新的基于 REST 和 RIA 的 WebGIS 的框架。开发了案件分析系统、水环境监测点位申报管理平台系统设计软件、水环境监测业务模式集成平台建设软件、空间统计与播值分析系统、省域主体功能规划信息系统。(2)地理环境重建研究方向在深入剖析 26Al/10Be 埋藏测年法(宇生核素埋藏测年法)的基
9、本原理的基础上,分析其误差来源主要包括:仪器测量引起的计数统计误差和相关物理常数引起的系统误差,宇生核素埋藏测年法理化基础坚实,独立于其他测年技术应用范围正值我国年代研究的“盲段”,样品为广泛分布的石英矿物,应可为我国早更新世人类遗址年代系列的建立作出重要贡献,稻城冰帽库照日冰碛垄数据验证了宇生核素 10Be 年代测定方法的可靠性。此测年方法在中国、法国旧石器时代早期的初步应用,运用宇生核素埋藏测年法对稻城古冰帽的发育年代和变化过程提供年代数据支撑。通过与宇生核素埋藏测年法等分析结果的对比:冰碛物样品埋藏前释光信号的部分晒退以及样品提取的石英不纯,可能导致冰碛物光释光测年的较大误差和不准确性。
10、利用铀系测年,结合基于狮子洞堆积与布兵盆地第级阶地同时、附属盆地与主盆地同步发育的认识,这两个盆地第级阶地应在66517间形成,本研究对系统研究百色盆地地貌和旧石器文化演化具重要性。利用自旋共振( ESR) 测年方法,根据扬中段的 20 个地质钻孔资料恢复古河谷地质剖面图,然后根据古河谷沉积物岩性、沉积结构、沉积物粒度特征、磁化率的分析划分地层层序 利用 14C 与电子自旋共振 ( ESR) 测年方法测定地层的形成年代,建立了 5 万年以来的地层年代序列。利用 X 衍射法,分析了苏北平原浅钻剖面( YZ1)的粘土矿物类型和含量,指出了研究区的古气候环境演变主要经历 3 个阶段,13 770 1
11、1 600 cal a B.P.期间的低温冷干阶段;11 6009 610cal a B.P.期间的逐步升温阶段;9 6101 520 cal a B.P.期间的全新世暖湿阶段,在这 3 个大的阶段背景条件下也存在一些次级波动。在流域流量分析方面:根据收集的多个地质钻孔资料恢复出长江南京段 3 个古河槽横断面,对古深槽沉积物样品进行 14C 与 ESR 年代测定以及沉积相的分析,判定50 90m 的古深槽形成于末次冰期最盛期。以叶尔羌河流域的卡群站 1957 2004 年径流量的年序列资料为基础,通过累积距平探讨了径流的多年变化趋势,运用 MannKendall 突变检验法分析了径流的突变特征
12、,采用小波分析方法,进一步识别了叶尔羌河径流的周期演变特征。结果表明: 1) 叶尔羌河多年径流量呈现出略微增加的趋势,并有一定的阶段性; 2) 叶尔羌河径流量在统计上无明显的突变出现; 3) 叶尔羌河多年净流量存在 4 类尺度周期变化规律,2 年左右、46 年、1113 年、17 19 年; 主周期为 2 年、5 年、13年和 18 年,其中 5 年的周期最为显著。在气候演化方面,通过测定亚热带季风区的树木的年轮,讨论了其与气候的关系。为了了解温暖湿润的亚热带季风区马尾松树轮 13C 对气候响应的敏感性,选取了南京紫金山的两个马尾松树盘,建立了 1939-2002 和 19552002 年两个
13、树轮 13C 变化序列。结果表明:()马尾松树轮 13C 对于气候的响应是敏感的,可以作为气候变化的代用指标;()坡向对于马尾松树轮 13C 对气候的响应敏感性也有一定的影响,树轮 13C 平均值西南坡比东南坡高,西南坡比东南坡对月平均最低和最高温度的响应更敏感;()紫金山马尾松树轮 13C 与该地区生长季(尤其是夏、秋季)的月平均气温、月平均最高气温和日照时数呈正相关,而与月平均最低气温、降水量、空气相对湿度呈负相关。对采自中国东部亚热带地区的浙江天目山、江西庐山及江苏南京紫金山地区的金钱松(Pseudolarix kaempferi)、冷杉( Abiesfab ricraib)及马尾松(P
14、inus massoniana)树轮,分别测定它们不同方位 10 a、20 a 及 3 a 树轮 13C 序列,探讨不同树种树轮 13C 存在的方位差异与年际变化普遍性。结果表明,在中国东部亚热带地区,树轮 13C 方位差异与年际变化存在普遍性。探讨了了北半球 72 ka BP 气候突变事件及其与 Toba 火山的关系。(3)地理建模研究方向利用 2010 年 1 月-2011 年 12 月收集南京地区各月的沉降样品,经实验室化学实验处理和 谱仪测量,计算 Be 沉降通量,并分析 Be 大气沉降的季节性变化趋势。结果表明:南京地区平均 Be 沉降量为 1621.78 Bq/(m2.a),沉降通
15、量为 0.6614.49 Bq/(m2.d),平均沉降通量为 4.44 Bq/(m2.d; Be 沉降通量的季节变化呈现双峰型趋势,冬末春初和夏季是两个高值区; Be 沉降的 值冬春季较大,夏季最低;降雨量大小与沉降量存在明显的正相关。利用 137CS 测年结果表明,沉积柱芯中 137CS 1964 年时标不明显,不存在 1975 年、1986 年时标;利用 241AM 及 210Pb 辅助计年,确定质量深度 6.37gcm-2 处为1964 年,至表层的平均沉积速率为 0.135gcm-2a-1。利用 210PbexCRS 模式计算出每个样品深度所对应的年代,与历史资料较吻合。 210Pbe
16、xCRS 计年结果显示,自 1859 年以来上级湖的沉积速率不稳定,以二级坝建成使用的 1960 年为界,划分为建坝前平均沉积速率低及建坝后沉积速率上升两个大的时段。上级湖沉积速率的变化与流域旱、涝变化及人类活动有关。在 DEM 尺度方面:提出了以 changed ROC-LV 方法结果作为黄土高原 DEM 坡度分割过程中最优尺度选取依据,实验结果表明不同地貌单元的最优尺度也不同。在地形因子提取方面:提出了一种新的基于三维 Lacunarity 模型定量化描述地形表面空间结构特征,改进了传统分类结果中不同的地貌类型可能拥有相似的值的问题。提出了利用多方位 DEM地形晕渲、坡度等多元指标,以主成
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- 虚拟 地理环境 教育部 重点实验室 2012 年度 工作总结
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