检索结果-内蒙古大学图书馆

地球信息科学学报 2024年第5期26卷 1257-1269页

作者：张春晓马同彬祁亚州王爱佳郝晓阳中国地质大学(北京)信息工程学院北京100083

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输... 详细信息

地理模拟作为地理环境模拟与认知的重要方法,是挖掘地理知识、揭示地理规律的重要手段。气象模拟,作为重要组成部分参与到地理环境模拟的诸多方面,影响到地理环境的系统模拟和复杂问题求解。而气象模型专业性强、模拟知识复杂,涉及到输入数据、模拟方案设置等诸多方面,所以如何高效管理及共享气象模拟知识成为亟需解决的问题。本文应用案例推理和知识图谱,统一异构的气象模拟知识,研究顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐方法,以提高气象模拟知识的共享能力。①本文基于中文气象模拟文献资料抽取了气象模拟知识,以模拟案例为载体,在知识图谱中构建气象模拟知识库;②构建气象模拟案例相似度评估模型,实现顾及语义和图结构相似度的气象模拟知识推荐,该模型一方面利用经过气象模拟语料库训练的Bert(Bidirectional Encoder Representations from Transformers)语义模型挖掘气象模拟知识案例的语义特征,另一方面提取存储在图谱中模拟案例的结构特征,并通过AHP(Analytic Hierarchy Process)层次分析法进行权重设置,从而准确的衡量气象模拟案例的相似度。③研发了可视化的气象模拟知识共享原型系统,可以根据用户需求推荐气象模拟知识的参数方案,为涉及气象过程的地理系统模拟人员提供知识参考。基于所构建的气象模拟知识库,经推荐准确性和稳定性评估,系统的推荐准确率达到91.3%,研究成果提高了气象模拟知识共享和重用能力。

关键词：知识图谱语义模型知识推荐知识共享案例推理气象模拟图相似度 Bert模型

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基于高分辨率气象模拟的山区降水分布估计方法及其水文应用研究

基于高分辨率气象模拟的山区降水分布估计方法及其水文应用研究

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作者：姜尧志中国科学院大学

学位级别：博士

降水作为陆面水文过程的关键输入，其准确与否对陆面过程机理研究及区域水资源管理具有重要影响。山区地形复杂，降水呈现出高度的空间变异性，而这些地区雨量站网密度往往较低且分布不均，因此，高分辨率的格点降水数据在这些区域发挥... 详细信息

降水作为陆面水文过程的关键输入，其准确与否对陆面过程机理研究及区域水资源管理具有重要影响。山区地形复杂，降水呈现出高度的空间变异性，而这些地区雨量站网密度往往较低且分布不均，因此，高分辨率的格点降水数据在这些区域发挥着重要作用。然而，现有的降水数据在高山地区具有较大的不确定性，难以准确刻画复杂地形对降水分布的影响。基于此，本研究以地形复杂的青藏高原地区为例开展了山区降水估计研究，旨在获取能反映高山地区复杂地形影响的高分辨率格点降水数据。　　首先，本研究分别利用雨量站观测数据和水量平衡方法对三种基于卫星的降水产品（CMPA、IMERG和GSMaP）及两种基于数值模式的降水产品(ERA5和HARV2)在青藏高原东部典型山区流域的精度进行了评估。评估结果显示，三种卫星降水产品中融合了大量地面站点数据的CMPA整体上具有最好的精度，但其精度存在较大的区域差异，在融合了较多地面站点的低海拔地区其精度明显优于IMERG和GSMaP，而在高海拔地区则与另外两种产品具有相似的精度。基于水量平衡的评估结果显示，在评估的各流域上所有卫星降水产品平均低估降水量超过流域径流量的40.0％，在部分流域甚至存在径流量大于降水量的现象。相比之下，基于数值模式的两种降水产品则能更好地闭合流域水量平衡，ERA5和HARV2的误差在所有流域上的平均值分别为径流量的16.0％和32.9％。　　其次，鉴于高分辨率WRF模拟能较好地反映复杂地形条件下降水的空间分布但难以用于获取大范围长时间序列的降水数据，本研究提出了一个基于卷积神经网络的校正-降尺度方法来融合短期的高分辨率WRF模拟降水和长时间序列的ERA5再分析降水。该方法一方面保留了ERA5降水随时间的变化特征，另一方面利用卷积神经网络提取短期高分辨率WRF模拟降水的空间特征并用于ERA5降水的降尺度，可有效改善ERA5降水的空间特征。该方法可用于获取复杂地形区长时间序列的高分辨率降水数据。　　基于提出的校正-降尺度方法，在没有利用任何地面站点数据的情况下，本研究构建了青藏高原地区1980-2018年0.03333°的高分辨率日降水数据集。利用三种不同来源的站点观测对该降水数据进行了系统地评估并与主流再分析降水进行了比较。发现:(1)基于中国气象局站点数据在青藏高原中东部的评估结果，生产的高分辨率格点降水数据能较好地反映降水的空间特征，其在年尺度上与站点观测降水的空间相关系数为0.81，较目前主流的再分析降水数据明显提升;同时，该高分辨率降水数据在高原中东部的偏差整体较目前主流的再分析降水数据要低，其在所有气象局站点上偏差的平均值为0.28mm/d。(2)基于水利部雨量站数据的评估结果显示新数据在青藏高原东缘能基本反映降水的空间变化特征，其与站点观测降水的空间相关系数为0.57，明显高于最新一代再分析数据ERA5与站点观测的空间相关系数，但就降水量而言生产的数据并没有明显优势。(3)首次利用本研究在青藏高原西部架设的雨量站点的数据对生产的高分辨率降水数据进行了评估，就与站点观测的空间相关系数而言，新数据较ERA5提升不明显，主要是由于高原西部地形相对平坦，降水空间变化小，但新的降水数据在该区域的偏差较ERA5显著降低。　　最后，在青藏高原东缘的多个典型山区流域上，利用本研究生产的高分辨率降水数据驱动陆面水文模型WEB-DHM，对流域径流进行了模拟，并与以CMPA和ERA5作为输入的模拟结果进行了对比。本研究生产的高分辨率降水数据能较好地模拟该地区的径流过程，在大部分流域上，其模拟结果与观测月径流量的相关系数在0.80以上，而纳什系数整体也在0.60以上。对比不同降水数据作为输入的模拟结果，发现在该区域本研究生产的降水数据的模拟结果与观测径流的一致性显著高于卫星-站点融合产品CMPA的模拟结果，尽管本研究生产的降水数据中没有包含任何地面站点数据。与ERA5降水的模拟结果相比，由于本研究生产的降水数据较ERA5能更好地反映小尺度降水空间变化，利用该数据模拟得到的径流与观测径流的相关性较ERA5的模拟结果也有一定提高。　　整体而言，本研究生产的高分辨率降水数据较目前主流再分析降水产品能更好地反映青藏高原地区降水的空间变化且具有更低的偏差，并且，该数据在水文应用中的效果也显著优于目前广泛应用的卫星-站点融合降水产品，因此，可为青藏高原地区的水文气象研究提供相对可靠的降水数据。

关键词：降水过程复杂地形气象模拟

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基于三维GIS平台的气象模拟系统的设计与实现

基于三维GIS平台的气象模拟系统的设计与实现

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作者：任志民大连理工大学

学位级别：硕士

三维地理信息系统是地理信息系统的一个重要分支，自从上个世纪80年代末以来，三维地理信息系统一直就是研究和应用热点，其研究范围涉及数据库、地理信息系统、计算机图形学、虚拟现实等多门学科领域。三维地理信息系统的迅猛发展代表... 详细信息

三维地理信息系统是地理信息系统的一个重要分支，自从上个世纪80年代末以来，三维地理信息系统一直就是研究和应用热点，其研究范围涉及数据库、地理信息系统、计算机图形学、虚拟现实等多门学科领域。三维地理信息系统的迅猛发展代表了GIS发展的趋势和方向。SEI3DGIS系统源于“数字化大连”工程项目，该系统的最终目标是发展成为一个三维地理信息系统平台。论文首先讨论了三维地理信息系统的定义及其特点，然后介绍其发展现状和发展的趋势。接下来介绍SEI3DGIS系统平台的主要功能、研究成果、特点以及应用范围。之后介绍了气象模拟系统所涉及到的气象方面的专业知识。第四章是论文的核心部分，详细介绍了基于SEI3DGIS平台的气象模拟系统的全部设计和实现过程。整个气象模拟系统分为数据输入和数据处理、组织调度算法改进、天气现象三维模拟的实现、气象数据的组织调度和可视化四部分。数据处理部分是系统的基础，主要实现地形数据和气象数据的预处理功能；组织调度算法部分是为了满足气象模拟系统的要求，对SEI3DGIS平台中的地形组织调度算法进行的改进；第三部分讲述了对天气现象模拟的实现，其中详细的讲述了各种天气现象的模拟过程；最后，对各类气象模型数据的组织和调度在第四部分阐述。

关键词：三维地理信息系统 SEl3OGls 气象模拟可视化

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面向气象模拟领域的双语知识图谱构建与应用研究 ——以WRF模拟为例

面向气象模拟领域的双语知识图谱构建与应用研究 ——以WRF模拟为...

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作者：王文静中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

随着社会经济的迅猛发展,城市化的发展速度也在不断地加快,由此引发了越来越多的极端天气。这一现象,对人类的生产、生活带了严重的影响,气象过程与人类的生存发展也越来越息息相关。天气预报模式作为新一代中尺度天气预报模式,在气象... 详细信息

随着社会经济的迅猛发展,城市化的发展速度也在不断地加快,由此引发了越来越多的极端天气。这一现象,对人类的生产、生活带了严重的影响,气象过程与人类的生存发展也越来越息息相关。天气预报模式作为新一代中尺度天气预报模式,在气象过程的研究中发挥着巨大的作用,基于该模式进行数值模拟已发表的文献中包含着大量的气象模拟知识,这类知识可用于指导当前的气象模拟实验。但是,由于人工智能领域的迅猛发展,气象模拟领域的知识呈爆炸式增长趋势,这导致了信息过载的问题,用户很难在海量、多源的数据中快速找到自己所需的信息。针对这一问题,知识图谱技术的研究与应用正在逐步的受到广大研究人员的关注。故本文针对气象模拟这个领域,选取天气预报模式数值模拟相关的气象模拟知识,进行该领域知识图谱的构建与应用研究,为相关的用户提供更加方便快捷的知识获取方式。本文的主要工作内容包含以下三个方面: (1)基于气象模拟文献的知识抽取方法研究。针对知网和Web Of Science两大文献库内的包含的2017-2022年的气象模拟文献,针对网页中存在的半结构化知识,论文使用网络爬虫的方法获取文献的基本信息;针对非结构化的文献数据,首先进行数据预处理构建语料库,然后构建双向长短时记忆神经网络-条件随机场模型进行知识抽取。 (2)基于Neo4j的气象模拟领域双语知识图谱的构建。将知识抽取到的不同语言知识,分别进行余弦相似度的单语言实体融合和基于嵌入模型的跨语言实体对齐,构建知识三元组,然后将其映射为实体节点和有向边,基于Neo4j图数据库进行知识存储和可视化展示,得到一个包含更加完备知识的双语知识图谱。 (3)基于知识图谱嵌入的知识推荐算法的研究。基于已构建的双语知识图谱,通过知识图谱嵌入技术构建用户的兴趣向量,并将其与卷积神经网络相结合进行气象模拟知识的推荐,由此帮助用户更加方便、快捷地获取所需的气象模拟相关知识。本文基于气象模拟领域的中英文的气象模拟文献,成功构建了一个气象模拟领域的双语知识图谱,并将其应用于知识推荐算法的研究。实验证明,双语知识图谱的构建使其相较于传统的单语知识图谱包含更加完备的知识,知识推荐算法的研究可以帮助普通用户更加方便快捷的从海量知识中获取所需信息。

关键词：气象模拟知识图谱命名实体识别跨语言实体对齐知识推荐

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三维GIS的虚拟场景与气象模拟的实现

三维GIS的虚拟场景与气象模拟的实现

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作者：匡亚明大连理工大学

学位级别：硕士

三维地理信息系统是地理信息系统的一个重要分支,自从上个世纪80年代末以来,三维地理信息系统就一直是研究和应用的热点,其研究范围涉及数据库、地理信息系统、计算机图形学以及虚拟现实等多门学科领域。三维地理信息系统的迅猛发展代表... 详细信息

三维地理信息系统是地理信息系统的一个重要分支,自从上个世纪80年代末以来,三维地理信息系统就一直是研究和应用的热点,其研究范围涉及数据库、地理信息系统、计算机图形学以及虚拟现实等多门学科领域。三维地理信息系统的迅猛发展代表了GIS发展的趋势和方向。而基于三维GIS的虚拟场景与气象系统是三维地理信息系统的一个重要研究方向。本文作者在开发基于虚拟场景的气象系统(SeiVWP)的过程中,对系统中的几个关键技术进行了设计和实现。其中大规模地形数据调度和多分辨率纹理贴图技术为构建真实感三维地形效果提供了实现基础。对三维气象的模拟是本文的重点和核心部分。其中对三维云的模拟重点放在静态云的建模和实时绘制上。目前,模拟自然气象的技术大多数都是以各种天气现象的物理形成过程为基础,在对数学模型进行适当简化基础上通过计算机模拟显示出来。如果把这些技术直接应用到三维GIS中,在现有的硬件条件下,很难满足实际应用的需求。因此,本文对自然气象的模拟是以实际应用为向导,以满足自然气象模拟的逼真度和实时绘制速度为最终目标。三维气象可视化的一个重要问题是对气象数据的调度,论文最后也给出了一个气象数据调度模型。 SeiVWP系统的目标是建立一个基于三维虚拟场景的气象系统,为三维场景应用于气象模拟,查询分析和预报进行有力的支持。该系统目前已被沈阳军区气象水文局采用,并成功投入使用。总之,本文在大规模地形调度、多分辨率纹理贴图以及三维气象模拟三个方面进行了设计和实现。以上这些技术都已经成功地应用到SEI教研室自行研发的基于虚拟场景的气象系统(SeiVWP)中,并得到了应用与检验,最终结果达到了用户的要求。

关键词：三维地理信息系统多分辨率模型气象模拟三维可视化

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湍流高阶闭合模式及其在作物微气象模拟中的应用概况

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气象教育与科技 1991年第2期13卷 11-17页

作者：储长树张运福

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黎平县森林火险气象模拟自动化系统

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贵州气象 1992年第2期16卷 37-41,21页

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道路交通气象模拟实验室设计安装

道路交通气象模拟实验室设计安装

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2018年山东省制冷空调暖通学术交流大会

作者：孙承良文君刘永良山东神舟制冷设备有限公司

随着我国经济和交通事业的快速发展,恶劣气候导致的道路交通灾害逐年增多,包括日益加剧的交通事故、交通堵塞、环境污染、路面损坏以及道路沿线的生态环境破坏等,都造成了极大的生命财产损失和沉重的社会效应.如何有效地对道路交通灾害... 详细信息

随着我国经济和交通事业的快速发展,恶劣气候导致的道路交通灾害逐年增多,包括日益加剧的交通事故、交通堵塞、环境污染、路面损坏以及道路沿线的生态环境破坏等,都造成了极大的生命财产损失和沉重的社会效应.如何有效地对道路交通灾害的发生进行预控和预防,并在交通气象灾害来临时,如何通过实施正确、及时、有效地治理对策来减轻灾害带来的巨大损失,已引起了社会各界的高度关注.因此,开展灾害性天气下的交通灾害预防、预控研究意义重大.

关键词：道路交通气象模拟实验室设计

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北京地区一次空气重污染过程的气象条件模拟参数化敏感性试验

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气候与环境研究 2020年第3期25卷 253-267页

作者：韩丽娜唐晓陈科艺隋玟萱周慧刘娜孔磊冼志鹏吴林王自发成都信息工程大学成都610225 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029 湖南省气象台长沙410118 中国科学院大学北京100049

气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16~21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及... 详细信息

气象预报是影响大气重污染预报精度的关键所在。针对2016年12月16~21日北京市一次重污染过程,开展了中尺度气象模式WRF的参数化方案配置敏感性试验。对微物理过程、长波辐射过程、短波辐射过程、陆面过程、边界层过程、近地面过程以及积云对流参数化过程进行组合优选,共设计51组参数化方案组合,分析不同模拟方案下北京市8个气象站点温度、相对湿度、10 m风速的模拟精度及其敏感性。试验结果表明:温度模拟对长波过程参数化方案最为敏感,集合离散度达2.4~7.4℃,再次是短波过程参数化方案;相对湿度模拟也对长波过程参数化方案最敏感,再次是陆面过程;风速模拟对不同过程参数化方案的敏感性程度差异不大。通过模拟结果与观测的统计对比,优选出模拟误差最小的方案组合为Lin微物理方案、RRTMG长波方案、RRTMG短波方案、Tiedtke积云对流方案、Noah陆面方案、MYNN 3rd边界层方案和MYNN近地面方案,并将其与集合平均、基准方案进行对比。对于集合平均来说,其温度模拟与观测相关系数为0.69,高于基准方案,其模拟偏差与均方根误差比基准方案低25%和11%;集合平均的相对湿度和风速模拟相比基准方案变化较小。与集合平均相比,优选方案能同时改进温度、相对湿度和风速模拟,使温度模拟偏差和均方根误差比基准方案下降35%和17%,使相对湿度模拟偏差和均方根误差下降43%和13%,使风速模拟偏差和均方根误差下降33%和24%。以上结果表明,参数化方案的敏感性试验和优选能显著减小重污染期间气象要素的模拟误差,重污染预报改进需重点关注参数化方案模拟上的不确定性。本研究也发现MYNN3rd边界层方案在这次重污染过程的气象要素模拟上具有良好性能,可为未来重污染预报改进提供参考。

关键词：大气重污染气象模拟参数化方案敏感性试验 WRF模式

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数据缺失下滇池流域气象水文模拟与入湖污染负荷估算方法研究

数据缺失下滇池流域气象水文模拟与入湖污染负荷估算方法研究

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作者：盛虎北京大学

学位级别：博士

入湖河流是衔接湖泊流域陆域复合生态系统和湖泊水生生态系统的纽带，改善湖泊水质和恢复湖泊水生态系统的根本手段是控制由入湖河流传输到湖泊的污染负荷量，其中入湖河流污染负荷估算就是一个重要问题。为解决入湖河流污染负荷估算中... 详细信息

入湖河流是衔接湖泊流域陆域复合生态系统和湖泊水生生态系统的纽带，改善湖泊水质和恢复湖泊水生态系统的根本手段是控制由入湖河流传输到湖泊的污染负荷量，其中入湖河流污染负荷估算就是一个重要问题。为解决入湖河流污染负荷估算中的数据缺失问题，本文首先提出了流域模拟模型的基本表达式及其在流域模拟、估值、预测、决策中的作用，然后探讨了缺失数据模式、缺失数据机制及缺失数据分析方法，以确定适用于流域模拟模型缺失数据分析的工具，通过比较选择了缺失数据多重插补方法中的EMB算法。接着，论文分三步进行研究:第一步构建数据缺失下滇池流域降雨模拟GLM模型，包括:(1)采用方差膨胀因子大于5作为多重共线性的判断标准，对协变量进行初步筛选;(2)采用EMB算法对数据中的缺失值进行多重插补，进而分别采用Logistic回归和对数正态线性回归的方法进行降雨事件预报与降雨量估计;(3)为了模拟精度，分别采用SVM、CART和NN算法来与之对比，发现GLM是其中模型结构最简单而效果略低于SVM的一种方法;(4)在降雨量估计上，通过EMB算法能够得到比GLM回归更可靠的降雨量期望值与置信区间。第二步选用以CMD为非线性损失模块和以EXPUH为线性演算模块的IHACRES来进行数据缺失下滇池流域入湖河流水文模拟，包括:(1)利用雨量站点位来构造泰森多边形通过面积加权来确定各个子流域的平均雨量;(2)以Nash-Sutcliffe效率系数为目标函数，将2001年作为模型预热期，2002年至2010年作为模型参数率定期，分别对完全数据和EMB插值数据进行参数率定;(3)以Nash-Sutcliffe效率系数大于0.25且相对偏差在50％以内作为入湖河流能被IHACRES模型识别的阂值，对完全数据和插补数据率定结果进行比较，选出了包括海河和盘龙江在内的17条可以被识别的河流;(4)根据可识别河流逐日模拟流量和不可识别河流逐月插值流量，分别计算了月、年时间尺度和流域、河流空间尺度下的总径流值与置信区间。第三步建立数据缺失下滇池污染负荷估算的LOADEST模型，包括:(1)确立可识别河流日流量和十进制时间分别与TN、TP瞬时污染负荷之间的回归关系;(2)计算对数变换下的污染负荷的最小方差无偏估计量及相应的置信区间与预测区间，并反算各条河流TN、TP瞬时浓度及置信区间;(3)提出一种针对对数正态回归区间估计的升尺度方法及不可识别河流区间估计的简单方法;(4)实现滇池入湖河流TN、TP月总入湖污染负荷、年总入湖污染负荷、各入湖河流污染负荷年均值及其置信区间的估算。

关键词：数据缺失气象模拟水文模拟负荷估算机器学习入湖污染

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