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  • 【期刊】 “模”术大师岳天祥:为地球建模,不是简单画个球体

    刊名:科技创新与品牌 作者:刘荣 ; 郑声宇 年份:2017
    摘要:建模,就是建立模型,是指利用计算机描述一个系统的行为,也是将一个实际系统模型化的过程.这一技术是研究系统的重要手段和前提,在许多行业都有所应用,比如建筑行业,每栋大楼建立前,设计师都需要建模.家装设计行业,设计师也需要建模,这样才方便客户看效果.游戏行业,游戏里的场景、人物等也是要建模的.影视行业,许多科幻大片的场景同样也要通过建模实现.
  • 【专利】 一种基于生境因子的植被类型空间模拟方法

    作者:岳天祥 ; 范泽孟 ; 周勋 年份:2017
    摘要:本发明公开了一种新的基于生境因子的植被类型空间模拟方法。该方法针对植被类型分布的空间复杂性和非线性特征,引入SVM算法,构建了基于生境因子的植被类型空间模拟模型,主要包含三个步骤:首先,利用遥感与GIS空间分析方法,实现案例区自然气候、土壤地形、人口交通等生境因子基础数据预的处理;其次,采用径向基核函数(RBF)作为SVM的核函数,运用经过预处理的基础数据对SVM模型进行训练,并采用网格搜索法搜索模型最优参数,进而构建基于生境因子的植被类型空间模拟模型;最后,运行和验证模型,进而实现案例区植被类型的空间分布模拟。该方法不仅有助于实现中宏观尺度上的植被类型及其空间分布的定量模拟,而且具有很好模拟精度和很强的可操作性。
  • 【期刊】 基于HASM方法的黑河流域潜在蒸发量的模拟

    刊名:地球信息科学学报 作者:岳天祥 ; 李晗 ; 赵娜 ; 申维 ; 刘羽 关键词:HASM ; 潜在蒸发 ; 插值 ; 黑河流域 机构:中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 ; 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 ; 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心 ; 中国科学院大学 年份:2017
    摘要:潜在蒸发作为研究蒸发及区域水循环的重要因素之一,其模拟结果对相关领域的研究应用具有重要影响。利用2000-2009年"黑河流域每日四次常规气象观测数据集"所提供的12个气象站点的潜在蒸发数据,对黑河流域潜在蒸发量进行模拟。首先针对潜在蒸发的特点,分析影响研究区域潜在蒸发的气象因素、地理及地形因素,使用多项式回归和逐步回归的方法对研究区域潜在蒸发进行了背景趋势模拟,选出影响潜在蒸发的最优影响因素组合,在此基础上采用高精度曲面建模(HASM)方法,结合站点实测数据,对去掉趋势后的残差进行精度修正。本文使用kriging法、IDW法和Spline法插值所得潜在蒸发数据,以及"黑河流域1980-2010年3 km 6 h模拟气象强迫数据"作为对照,比较验证模拟精度。模拟结果表明:HASM方法模拟精度最高,模拟结果分布合理,表明该方法在潜在蒸发模拟中具有应用前景。该方法所得到的潜在蒸发数据可作为基础地理数据供相关研究应用。
  • 【期刊】 青藏高原维管植物物种丰富度分布的情景模拟

    刊名:地理学报 作者:岳天祥 ; 范泽孟 ; 黄言 关键词:青藏高原 ; 维管植物物种丰富度 ; 空间分析模型 ; 情景分析 机构:[1]中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; [1]中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; [2]中国科学院大学 年份:2018
    摘要:如何充分利用离散的观测数据,通过对维管植物物种分布丰富度及其与生境因子之间的相互作用和影响机理的定量分析,实现维管植物物种丰富度的空间分布及其情景模拟,是目前生物多样性研究前沿和核心内容之一。针对这一问题,在实现青藏高原37个国家自然保护区的维管植物物种数量收集和边界数据矢量化的基础上,分别进行维管植物物种数量与土地覆盖类型、环境因子和景观生态指数等三大类生境因子之间的相关关系的定量计算和对比分析,筛选和确定最佳相关分析方程,进而构建青藏高原维管植物物种丰富度的空间模拟分析模型。该模型中,维管植物物种丰富度与生境因子之间的复相关系数为0.94,模型验证结果表明,青藏高原的维管植物物种的平均丰富度为496.79种/100 km~2,其空间分布格局整体上呈东南向西北逐渐减少趋势;另外,除柴达木盆地荒漠区域以外,维管植物物种的空间分布随海拔的升高而减少。基于CMIP5 RCP 2.6、RCP 4.5和RCP 8.5三种气候情景模拟获得的青藏高原维管植物物种丰富度未来情景结果显示,在T0-T4(2010-2100)时段内,青藏高原维管植物物种丰富度整体将呈减少趋势。RCP 8.5情景下青藏高原维管植物物种丰富度的变化幅度最大,而RCP 2.6情景下的维管植物物种丰富度的变化幅度最小。研究表明,本文构建的模型能够对青藏高原维管植物物种丰富度的空间分布格局及其未来情景进行模拟分析,模拟结果可为青藏高原生物多样性及其对气候变化响应的综合评估和情景模拟提供方法和技术支持。
  • 【期刊】 中国太阳总辐射的气候学计算法研究

    刊名:《资源与生态学报:英文版》 作者:岳天祥 ; 王晨亮 ; 范泽孟 关键词:太阳总辐射 ; 天文辐射 ; 地理加权回归 ; 空间非平稳性 ; Angstrom—Prescott公式 ; HASM 机构:中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; 中国科学院大学 年份:2014
    摘要:Angstrom-Prescott公式的气候学计算法是应用较广的太阳辐射模拟方法,其系数一般通过线性回归确定。近年来,许多研究显示该系数存在明显的空间变异性,常见的解决方法是将研究区划分子区域逐个拟合。本研究采用1961-2010时段日照时数与太阳辐射站点资料,以天文辐射为起始值,基于地理加权回归得到全国尺度连续变化的Angstrom-Prescott系数。通过高精度曲面建模方法(HASM)构建的日照时数资料和天文辐射曲面,得到国家尺度太阳辐射曲面。空间非平稳和误差比较检验等结果表明,系数存在显著的空间非平稳性;与已有研究相比,本研究的模拟方法效果较好。
  • 【期刊】 典型陆地生态系统对气候变化响应的定量研究

    刊名:科学通报 作者:岳天祥 ; 范泽孟 关键词:全球气候变化 ; 森林生态系统 ; 农田生态系统 ; 草地生态系统 ; 模拟分析平台 机构:中国科学院地理科学与资源研究所 ; 中国科学院地理科学与资源研究所 ; 资源与环境信息系统国家重点实验室 年份:2014
    摘要:森林、农田和草地生态系统对气候变化响应定量研究进展的综合分析表明:近一个世纪以来的森林、农田和草地生态系统对气候变化有很强的响应,诸多生态系统类型的组成、结构和分布已发生了显著变化;由于病虫害、极端气候频发,植物物种的死亡率增加、生产力出现下降趋势;典型陆地生态系统对气候响应的未来情景分析结果表明,高海拔地区和高纬度地区的生态系统类型的结构、分布、物种和生产力将发生较大变化;然而,由于生物群落的相互作用,各种生态系统对气候变化的响应很复杂,目前人类对典型陆地生态系统变化的认识仍然处在很初级的阶段.尤其是在气候变化对植物物种的影响、干旱和极端事件的后果以及病虫害的影响等方面,还没有明确的结论;根据目前的研究积累,还无法给出气候变化对典型陆地生态系统影响的综合定量评估,需要改进区域气候模拟,尤其是降雨量的模拟,需要提高植物物种对气候、病虫害和大气成分响应的认识.以典型陆地生态系统对全球气候变化响应机理研究成果为基础、集成空间对地观测数据和地面实测数据的多尺度生态系统动态模拟分析平台,到目前为止,仍是亟待填补的空白.
  • 【专利】 基于曲面论和优化控制理论的曲面建模方法

    作者:岳天祥 ; 杜正平 ; 宋敦江 年份:2011
    摘要:本发明提供一种基于曲面论和优化控制理论的曲面建模方法,包括:采集等高线高程值和已知离散点高程值;根据所述等高线高程值和已知离散点高程值计算原始模拟区域中未采样网格点的高程值上下界,得到所述原始模拟区域中所有网格点的高程值上下界;用所述原始模拟区域中所有网格点的高程值上下界作为约束方程建立第一不等式约束方程组;根据得到的网格点的高程值计算所述原始模拟区域中每个网格点的第一类基本量和第二类基本量,并结合高斯方程以及第一不等式约束方程组建立地形曲面的差分微分方程;利用迭代算法解算该差分微分方程,当相邻两次曲面数据的差值满足精度要求时,停止迭代,输出地形曲面数据,从而得到高精度的数字地形模型。
  • 【期刊】 高精度曲面建模方法研究进展与分类

    刊名:地理科学进展 作者:岳天祥 ; 赵明伟 关键词:高精度曲面建模方法(HASM) ; 精度 ; 空间插值 ; 数据融合 ; 综述 机构:滁州学院安徽省地理信息集成应用协同创新中心 ; 滁州学院安徽省地理信息集成应用协同创新中心 ; 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 年份:2016
    摘要:高精度曲面建模方法(HASM)作为新一代的曲面模拟方法,经过20多年的发展,其理论体系不断完善,算法体系不断丰富,应用领域不断拓广。然而,目前HASM方法尚未建立科学的分类体系,仅依据求解算法为标准进行简单区分,忽视了HASM所研究问题本质上的差异,阻碍了HASM方法在相关领域的进一步应用。为此,本文在总结HASM方法发展过程的基础上,按照研究问题的本质特点,以输入数据的类型为依据,将HASM分为空间插值方法和空间数据融合方法。其中,HASM空间插值方法是根据离散采样点得到目标曲面,而HASM空间数据融合方法则是融合多源数据,并综合各个数据源优势而得到新曲面的过程。该分类科学、合理,为今后HASM方法的进一步应用提供了理论指导。最后本文叙述了应用两种HASM方法求解问题时的一般步骤,同时还对两种方法的发展前景进行了展望。
  • 【期刊】 1951-2010年中国季平均降水高精度曲面建模分析

    刊名:地理科学进展 作者:岳天祥 ; 赵娜 ; 王晨亮 关键词:高精度曲面建模 ; 季平均降水 ; 多项式回归 ; 插值 ; 中国 机构:中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 ; 中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室 年份:2013
    摘要: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。
  • 【期刊】 三维变分资料同化系统并行算法设计与实现

    刊名:数值计算与计算机应用 作者:岳天祥 ; 王玉柱 ; 姜金荣 ; 蔡长青 ; 迟学斌 关键词:三维变分资料同化 ; 区域剖分 ; 递归滤波 ; 并行算法 机构:中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心 ; 中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心 ; 中国科学院大学 ; 中国科学院地理科学与资源研究所 年份:2013
    摘要:三维变分资料同化作为现在主流数值天气预报的同化方法,能够明显改善预报数据的质量.随着科学研究的逐渐深入以及科学探测仪器和计算机技术的不断发展,受计算量和内存需求量的限制,传统串行三维变分资料同化系统已无法满足高分辨率、高精确度数值预报的要求.所以,三维变分资料同化系统的并行设计与实现显得尤其重要.本文设计了混合二维区域剖分并行化方法及其通信算法库,并将其应用于国家气象局三维变分同化系统3DVAR.数值试验表明,系统128核的并行效率相对于2核高达72%,具有良好的加速效果;同时,内存需求也随处理器个数的增加而成倍减少,满足了高分辨率预报的要求.
  • 【期刊】 基于HASM的中国森林植被碳储量空间分布模拟

    刊名:地理学报 作者:岳天祥 ; 赵明伟 ; 赵娜 ; 孙晓芳 关键词:森林碳储量 ; 驱动场 ; 精度控制条件 ; LPJ-Guess ; HASM 机构:中国科学院地理科学与资源研究所 ; 中国科学院地理科学与资源研究所 ; 资源环境信息系统国家重点实验室 ; 中国科学院大学 ; 曲阜师范大学地理与旅游学院 年份:2013
    摘要:当前区域尺度上森林碳储量估算主要依据森林资源清查数据,整个过程不仅消耗大量人力、物力,而且十分耗时,严重影响了森林碳储量估算的时效性。针对这一问题,本文提出了基于HASM的森林植被碳储量模拟方法,该方法以全球植被动态模型LPJ-Guess输出的植被碳储量为驱动场,以森林清查样地数据为精度控制点,模拟生成中国陆地森林碳储量分布情况。研究以第7次中国森林资源清查数据作为精度控制点数据源,同时作为本文模拟方法的精度验证。结果表明,中国森林碳储量为9.2405 Pg,考虑到森林资源清查是基于一定的郁闭度进行的,因此HASM模拟的结果与根据森林资源清查结果计算得出的7.8115 Pg相比更符合实际情况,西南山区和东北林区是中国森林最主要的碳库,其碳储量分别占中国森林植被碳储量的39.82%和20.46%。同时与之前(1975-1995年)相比具有较大幅度的增长,表明近几十年来中国坚持大规模植树造林的碳汇效果显著。同时也表明基于HASM的森林植被碳储量空间分布模拟方法是有效的,模拟结果合理且精度较高,表明该方法在全球尺度上森林植被碳储量模拟及其它生态系统中碳储量模拟中具有应用潜力。
  • 【期刊】 三维变分资料同化系统并行算法设计与实现木

    刊名:数值计算与计算机应用 作者:岳天祥 ; 王玉柱 ; 姜金荣 ; 蔡长青 ; 迟学斌 关键词:三维变分资料同化 ; 区域剖分 ; 递归滤波 ; 并行算法 机构:中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心 ; 中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心 ; 中国科学院大学 ; 中国科学院地理科学与资源研究所 年份:2013
    摘要:三维变分资料同化作为现在主流数值天气预报的同化方法,能够明显改善预报数据的质量.随着科学研究的逐渐深入以及科学探测仪器和计算机技术的不断发展,受计算量和内存需求量的限制,传统串行三维变分资料同化系统已无法满足高分辨率、高精确度数值预报的要求.所以,三维变分资料同化系统的并行设计与实现显得尤其重要.本文设计了混合二维区域剖分并行化方法及其通信算法库,并将其应用于国家气象局三维变分同化系统3DVAR.数值试验表明,系统128核的并行效率相对于2核高达72%,具有良好的加速效果;同时,内存需求也随处理器个数的增加而成倍减少,满足了高分辨率预报的要求.
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