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[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
周千军 胡勇 蒋勇
池火是火灾灾害中最常遇到的火焰类型之一，发展油池火的精细化建模有利于液体火灾事故危害性的精准分析及评估。众所周知，热辐射建模是准确模拟各种火灾场景的关键环节。因此，为建立合适的辐射模型，在这项工作中，通过将四个不同的辐射模型耦合到开源火灾模拟代码FDS中，并使用有限体积法求解辐射强度传输方程，对大尺度甲醇池火开展了LES仿真研究。结合NIST的实验数据，对不同辐射模型的影响特性及结果进行了对比分析。关于温度计算，基于WSGG的辐射模型和Cassol的模型表现更好。此外，所有模型都能很好地预测脉动频率。然而，关于辐射热通量的预测，Cassol的两个模型和FDS默认模型的表现优于其他模型，获得每个组分的准确光谱信息数据和确定混合气体的WSGG系数的方法是成功预测火焰辐射的重要因素。
[期刊] 林业科学
[作者]
张宇 张怀清 安锋 蒋玲 云挺
【目的】定量模拟和刻画林木冠层太阳短波辐射的分布和截获情况,于时空变换下反演太阳短波辐射在不同林木冠层内的辐射通量变化,为林木培育经营和提质增效提供理论依据。【方法】首先,以公共数据集和真实扫描的校园内林木激光点云数据为例,结合设计的机器视觉算法,对林木激光点云进行枝叶分离和单叶分割,并用合适大小的椭圆形和圆柱体几何单元分别拟合每片叶片和骨架,开展林木真实模型重建;其次,运用计算机图形学方法,结合研究地点的经纬度和时刻,模拟太阳入射光线,并引入物理学的双向反射和透射分布函数及蒙特卡洛光线追踪算法,开展反射和透射光线与冠层内叶片的碰撞模拟;最后,根据仪器测量得到的不同树种叶片平均粗糙度和折射率,结合光线追踪算法,实现林木冠层内短波辐射分布计算和木林冠层光截获效率评估。【结果】利用本研究方法计算时空变换下不同树种(芒果、橡胶、紫薇、樱花)4株树冠及一片香樟树林的直射、反射和透射太阳辐射通量,其中直射辐射通量占比约86%、反射辐射通量占比约5%、透射辐射通量占比约9%。叶面积指数高的树冠会拦截更多直射和透射光线;在太阳高度角较小时刻(上午或下午),斜射的太阳光线反射后易与树冠中其他叶片发生二次求交,产生较多反射辐射通量。同时,由于林木的趋光性,中午树冠光线拦截率高于上午和下午10%左右。比对采用本研究方法计算的树冠辐射通量拦截比值和样地手持光电仪器实测结果,绝对误差小于6%。【结论】在测绘科学、计算机图形学及林学多学科视角融合下,本研究基于激光点云重建树木真实表观形态结构,并将蒙特卡洛光线追踪算法与物理学的双向反射和透射分布函数相融合,真实模拟光线在树冠中的传播过程,可准确获取林木冠层内太阳短波辐射分布与树冠辐射通量拦截值,对研究时空变换下林木太阳辐射吸收、光强与树冠形态结构的耦合关联及不同表型参数的林冠辐射传输模型均有重要启示意义。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
姜勃 田静 苏红波
论文基于CLM 4.5模拟1980—2009年月尺度中亚陆表蒸散发和土壤水分,并和GLDAS、GLEAM数据产品进行对比,结果表明CLM 4.5模拟的蒸散和土壤水分区域平均值和其他产品具有较好的一致性。从CLM 4.5模拟的陆表蒸散结果分析可知:全年蒸散大部分集中于春夏2季,在5月达到一年的最大值,夏季中亚的蒸散高值区集中在哈萨克斯坦北部和东北部、东南部的山地区,对应主要的农田区和林地区,植被蒸腾占主导因素;春季东南部天山山脉和帕米尔高原是蒸散高值区,主要因为该地区春季降水量较大,且积雪开始融化,水量充足,地表蒸散发充分;蒸散低值区主要在西南的土库曼斯坦和乌兹别克斯坦,地表覆盖以荒漠为主,植被覆盖较少,降水也较少,导致地面蒸散量较低。模拟的表层土壤水分结果表明:冬季陆面蒸散低,降水大多储存在表层土壤内或者以积雪的形式覆盖在地面上,春季气温升高,积雪融化下渗到土壤中,土壤水分持续增加,4月份达到峰值;夏季蒸散增加,降水减少,土壤水分持续下降,9月份达到最低值;进入秋冬季后蒸散降低,土壤水分呈上升趋势。中亚土壤水分高值区集中在北部和东北部的林地、农田区,以及天山山脉和下游的阿姆河、锡尔河流域区,西南部的荒漠区依然是低值区。一年中,夏季降水较少,由于地面蒸发的作用,土壤水分持续较少,蒸散也随之降低。三者之间相关性很高;冬季降水和土壤之间的相关性较高,尤其是裸地区;在植被覆盖较大的情况下,春季降水和蒸散相关性较高,土壤水分和降水、蒸散之间相关性较低,会出现负相关情况。CLM 4.5模拟的结果为进一步中亚地区的水问题研究奠定基础。
关键词：
陆表蒸散 土壤水分 CLM 4.5 中亚
[期刊] 林业科学研究
[作者]
谢阳生 唐小明 黄水生
地面所接收到的太阳直接辐射量是随地面的纬度、高程、坡度、坡向以及地形遮蔽等地形因子的变化而变化的。本文基于GIS技术,利用DEM获取地形因子,在GIS中建立了晴空太阳直接辐射模型。本模型的计算结果准确率达到90%,可应用于农业、林业、生物、生态等领域。
关键词：
太阳直接辐射模型 GIS DEM
[期刊] 中国人口.资源与环境
[作者]
侯贺平 刘艳芳 李纪伟 孔雪松
乡镇尺度的人口流动联系和空间结构研究对统筹区域城镇体系规划和产业结构调整具有重要意义。本文以复杂网络理论为研究视角,将空间可达性引入传统辐射模型进行参数修正,构建乡镇人口流动网络;从节点和社团结构以及无标度和小世界特征等方面,探讨在地域差异影响下人口流动的空间分布格局和复杂网络特征,并以荆门市55个乡镇为例进行实证研究。结果表明:①荆门市乡镇人口流动网络的节点度分布以高发展水平乡镇为核心,呈现"一横二纵"的空间分异格局,与荆门市城镇体系和产业布局存在极强的耦合关系;②全网包含四个社团,各社团内部联系紧密且空间结构特征各异,社团间联系相对松散。③受空间距离和地理环境影响,网络的无标度特征不够明显...
[期刊] 经济地理
[作者]
王宁宁 赵宇 陈锐
根据城市信息空间的特点建立基于辐射模型的城市信息影响力测度模型,并以此主要网络联系测度指标构建城市信息空间联系网络模型,借助社会网络分析(SNA)方法,依托UCINET社会网络分析软件,深入研究探讨了信息空间下典型城市构成的城市网络的整体特征,分析网络中的核心城市,核心城市群,纽带城市以及城市合作子群。研究发现城市空间信息辐射网络呈现小世界的特征,城市信息空间辐射能力的分布具有一定的层次性,网络具有较高的聚类系数和较小的平均距离,具有较强的局部聚集性和整体连通性。北上广发达城市子群连接了中国南北以及东部地区,形成一个稳定的三角。现阶段城市信息发展潜力格局在一定程度上依然部分依赖于地域分布,因此从区域的角度规划城市信息发展依然具有指导意义。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
高原 冯仲科 仇琪 焦有权 徐伟恒
以94 a树龄华山松Pinus armandii解析木数据为研究对象,利用GM(1.1)灰色预测模型,基于数值分析软件DPS,建立了华山松生长量预测模型并验证,解决了林木生长量的预测难题。灰色模型预测值C=0.2652(很好),p=1.0000(很好),结果表明GM(1,1)模型预测精度较高,预测可靠。验证了GM(1,1)灰色预测在林木生长量预测中应用的正确性,该模型在华山松生长量预测方面有较强的实际应用价值。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王敏霞 张学珍 荆文龙
气候变化对径流的影响是全球变化研究领域的重点问题。论文采用BCC-CSM1-1模拟的过去千年(850—2012年)气候与水文变化数据，基于Budyko假设与傅抱璞公式开展了中世纪气候异常期(MCA)、小冰期(LIA)和现代暖期(MWP)黄河中、上游径流变化及其归因分析。结果表明：(1)在3个气候特征期之间，上游地区径流与气候冷暖变化位相相同，MWP时期径流最高，LIA时期径流最低；中游地区径流则与气候冷暖变化位相相反，LIA径流最高，MCA径流最低。(2)径流对各因子的敏感性不仅存在地理差异，而且受特征期之间气候冷暖转变的影响。中游地区径流对降水和潜在蒸发的弹性系数(绝对值)大于上游，且在冷转暖过程中的弹性系数(绝对值)略大于暖转冷过程。同时，持续偏暖过程中、上游地表变化的弹性系数(绝对值)均明显大于暖转冷与冷转暖过程。(3) 3个特征期之间径流差异主要由降水主导，地表变化影响甚微，但潜在蒸发的作用存在地域差异，上游地区潜在蒸发部分抵消了降水变化的贡献而中游地区潜在蒸发则加强了降水导致的径流变化。研究量化了黄河流域各因子对过去千年百年尺度径流变化的贡献，明确了不同气候转变期各因子贡献的差异,为更好地研究径流量多尺度变化及其成因奠定了基础。
[期刊] 城市发展研究
[作者]
匡晓明 陈君 孙常峰
采用计算机定量模拟方法,以城市街区尺度的绿带为研究对象,通过对风道宽度、风道方向与主导风向的角度、风道内障碍物高度三个影响因子进行单因子模拟和对比分析,对风道通风效能进行评价,为我国快速城镇化发展中的风道规划与建设提供参考借鉴。
[期刊] 中国农业科学
[作者]
周也莹 谢子文 钟培阁 李双伟 马韫韬
【目的】构建不同种植模式和行向的玉米大豆间作功能-结构模型，为解析玉米大豆间作系统的产量优势、生长发育规律及种植模式和行向对光截获、光分配和辐射利用效率的影响提供有力支持。【方法】基于不同种植模式的玉米大豆间作田间试验，解析种植行向如南北行向、东西行向、传统行向（梨树当地长期使用的种植行向，即南偏西40~o）对作物生物量、产量和形态结构的影响，构建玉米大豆间作功能-结构模型，模拟不同种植模式和行向下作物群体生长发育和结构变化，量化种植行向对间作系统光截获量和辐射利用效率的影响，并探索玉米大豆间作高光截获量的最佳种植行向。【结果】玉米大豆间作系统的籽粒土地当量比（land equivalent ratio,LER）南北行向最高（1.20±0.07），东西行向最低（1.16±0.09）。构建的模型较好地模拟了不同种植方式和种植行向下玉米和大豆的生长发育，与田间实测值相比，玉米株高、单株叶面积和冠层光截获系数的均方根误差（RMSE）分别为0.09—0.14 m、0.04—0.08 m~2·plant~(-1)和0.07—0.12，大豆株高、单株叶面积和冠层光截获系数的RMSE分别为0.07—0.09 m、0.02—0.04 m~2·plant~(-1)和0.09—0.10。传统行向间作系统的累积光截获量最高，为（758.48±1.00)MJ·m~(-2)，南北行向和东西行向的辐射利用效率比传统行向分别降低了7.18%、10.57%。【结论】间作种植可以提高玉米生物量和产量，降低大豆生物量和产量。玉米大豆间作种植模式中，种植行向对作物生长有显著影响，矮秆大豆通过改变叶片大小、节间长度和叶柄倾角规避高秆玉米的遮荫影响，以增加受光量和辐射利用效率，最终提高产量。种植行向对群体累积光截获影响较大，间作系统的辐射利用效率与累积光截获量均表现为传统行向>南北行向>东西行向。本研究有助于田间布局优化，为解释不同种植行向玉米大豆间作的光截获和光分配提供了数据支持。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
庞琪伟 贾黎明 郑士光
以典型黄土丘陵区山西省偏关县柠条林为研究对象,用CROPSCAN多谱辐射仪实测了柠条的光谱值,并统计灌丛的地上生物量,以560nm光谱反射值与柠条地上干生物量建立回归模型。结果表明:黄土丘陵阴向斜缓坡以回归模型W=0.965R0.626拟合效果最好(r=0.706);黄土丘陵阳向斜缓坡以回归模型W=1.056+0.243R拟合效果最好(r=0.612);黄土丘陵区综合立地整体以回归模型W=0.937+0.949lnR拟合效果最好(r=0.659)。这些回归模型经检验均达到极显著水平(Sig=0.000)。基于多谱辐射仪的灌木林生物量测定方法快速、便捷、准确,可成为灌木生物量研究的重要方法。
关键词：
柠条 生物量 多光谱 回归模型
[期刊] 资源科学
[作者]
黄明 张学霞 张建军 赵紫阳 茹豪
CLUE-S模型是适用于较小尺度的区域土地利用变化空间格局动态研究的模型。为了探索CLUE-S模型在小流域的适用性及最佳适用尺度,本文以甘肃天水罗玉沟流域为研究区,根据2001年和2008年两期土地利用数据,在筛选出的7类土地利用变化驱动因素的基础上,以2001年土地利用数据为基期,利用不同的空间尺度(25m×25m、50m×50m、75m×75m、100m×100m、和125m×125m),运用CLUE-S模型进行了流域2008年的土地利用空间格局的模拟,并以2008年土地利用现状图加以验证。结果表明:CLUE-S模型在罗玉沟流域的适用性很好。模型模拟的最佳尺度为50m,在该尺度下耕地、园地...
[期刊] 统计与决策
[作者]
俞华锋 陈鹏宇
文章分析了GM(1,1)模型的缺陷,即背景值构造和初始值确定的不足,建立了加权背景值和具有修正项的初始值,背景值权值和初始值修正项采用具有全局寻优能力的模式搜索法求解,实例证明模式搜索法优化的灰色GM(1,1)模型提高了预测精度。
[期刊] 中国农业资源与区划
[作者]
李可漪 万岩
[目的]地面太阳辐射数据的获取受限于稀少的太阳辐射观测站点，气象卫星可以提供较高的时间和空间分辨率数据，为模拟太阳辐射提供了新的数据源；引入人工神经网络模型模拟太阳辐射可以获取更精准的数据指导农业生产。[方法]利用气象卫星数据构建模拟太阳辐射的模型，在晴天和有云2种天气情况下，分别借助随机梯度下降算法（Stochastic Gradient Descent， SGD）、均方根传播算法（Root Mean Square Propagation， RMSprop）、自适应动量估计算法（Adaptive Momentum Estimation， Adam）优化的BP神经网络方法构建不同输入变量组合的晴空模型和云空模型，选取最优的算法和模型；再综合晴空模型和云空模型的结果，得到全天空条件下的太阳辐射模拟结果。[结果]（1）BP神经网络的优化算法中，RMSprop和Adam算法比SGD算法表现更好，损失函数收敛更快且更稳定，误差更小；晴空模型采用RMSprop算法优化的BP神经网络模型，相关系数R为0.950，均方根误差RMSE为84.27 W·m~(-2)，平均绝对误差MAE为58.99 W·m~(-2)；云空模型采用Adam算法优化的BP神经网络模型，R为0.884，RMSE为124.13 W·m~(-2)，MAE为88.08 W·m~(-2)。（2）利用卫星数据和地面气象数据共同作为输入变量构建的模型相比于不利用地面气象数据构建的模型效果更优，R增加0.015，RMSE减小11.93%，MAE减小21.77%。在云空模型的输入变量中增加反映云透光性的云光学厚度也可以减小模型的误差，R增加0.018，RMSE减小6.45%，MAE减小7.41%。（3）在输入变量相同的情况下，晴空模型模拟地面太阳辐射的精度比云空模型更高，R增加0.066，RMSE减小32.11%，MAE减小33.03%。晴空较有云的天气状况更加稳定，模拟效果更好。[结论]通过不同优化算法的选择，以及利用卫星数据和地面气象数据共同构建模型，可以显著提升模型的精度。模型可以应用于解决部分地区太阳辐射值缺失的问题，对于需要利用太阳辐射数据进行研究的农业领域具有重要的意义。
[期刊] 物流技术
[作者]
宋晓华 尹德斌 李然
选取京沪高速铁路为研究线路,首先以人口和GDP的乘积作为衡量标准,选取15个主要站点城市为辐射点;其次,选取京沪沿线4省辖域内45个地级城市为被辐射城市,运用重力模型理论,利用城市人均GDP和城市间交通距离构建了衡量城市间吸引力的重力模型,计算了京沪沿线主要站点城市对沿线四省45个地级城市的吸引力;最后,将京沪沿线主要站点城市对沿线四省地级城市的吸引力进行了三级划分,从而确定了各主要站点城市的不同等级的辐射区域。
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