地理要素多尺度表达的基本问题

地理要素的多尺度表达问题是目前GIS亟待解决的问题之一.针对国内外该领域的研究进展,探讨了多尺度表达的内涵,从多尺度空间数据库建库的角度,重点评述了GIS地理要素多尺度表达领域在形式化描述、数据结构、数据存储、智能缩放显示等方面的研究历程和现状,剖析了目前存在的目标内连、一致性维护、动态查询、协同更新等方面的学术问题,指出了未来几年内多尺度表达研究的方向和重点,对多尺度GIS的研究和开发具有一定的借鉴意义.     

一类动态多尺度系统的最优滤波

研究一类动态多尺度系统的最优滤波, 这类系统由具有不同分辨率的多个传感器独立观测, 而系统具有已知的动态系统模型约束. 假设传感器的信号采集带宽成倍递减, 相应的采样频率也成倍递减. 用Haar小波变换来拟合状态在各尺度空间的投影关系, 给出该类多尺度系统的离散模型, 并证明了其可以直接应用Kalman滤波的条件. 基于线性时不变系统, 研究了系统的可控可测性以及滤波的稳定性, 并给出了一个判定定理, 证明系统只要在最细尺度上可控可测, 则Kalman滤波是稳定的. 最后以匀速直线运动过程为例, 验证了所提建模与估计方法的有效性.     

基于CBERS-02卫星数据和地面测量的生物量估算及其影响因素分析

以中国科学院千烟洲生态站及其周围地区为研究区域, 利用CBERS-02卫星的CCD数据和地面野外样方调查数据, 探讨了千烟洲主要人工林马尾松、湿地松的植被指数NDVI和生物量之间的关系模型. 和千烟洲地面生物量调查数据结果对比, 表明利用CBERS-02卫星CCD的NDVI可以用于生物量估算, 但NDVI和生物量模型具有一定的局限性, 即这种模型依赖不同的树种. 利用CBERS-02卫星高分辨率数据进行的不同空间尺度分辨率下NDVI对生物量估算的影响因素分析表明, 对于植被覆盖比较大的千烟洲地区, NDVI的非线性特征对NDVI尺度扩展影响很小; 但随着像元空间尺度的扩展, 像元NDVI值发生了相应的变化; 而由于空间尺度扩展引起的像元类型(属性)的变化, 会由于生物量模型的适用性差异而使生物量估算产生比较的大误差.     

基于多本体的煤炭调度集成系统的研究

针对公司煤炭调度系统中总调度系统与下属分矿的子调度系统中存在异构数据源导致难以实现数据共享,设计了一个基于多本体的煤炭调度集成系统架构。重点研究了系统查询处理过程,首先根据全局本体到局部本体的映射,把针对全局本体的查询语句分解为对局部本体的子查询,再将子查询进一步重写为关系数据源的查询语句并给出了RDQL—to—SQL查询重写算法,最后把对关系数据源的SQL子查询结果进行集成返回给用户。     

描述认识进程的抽象逻辑

定义了一种公理化的抽象逻辑，它以经典逻辑所具有的证明论性质及模型论性质为公理，可以用于构造抽象的开放逻辑理论，因而可以用于描述认识进程，理论的核心是一种形式化的导出关系，可以证明：经典逻辑，直觉主义逻辑的推出关系，模型论弱力迫关系，非单调推理中的语句与论域限定理论的关系都是该形式化导出关系的具体实例，可以用来构造具体的抽象逻辑，也可以用于描述认识进程，还明确了不同抽象逻辑间的差异主要表现在所对应的     

多范例自动需求建模和分析: 一种基于本体的方法

提出基于组织本体的问题领域描述, 用领域用户能够理解的术语与他们交互, 引导他们提供需求. 提出以问题领域描述为起点的多范例自动建模和分析方法, 提出组织结构的合理性, 组织目标的可实现性和组织过程的可行性等三个分析准则. 分析的结果可以进一步引导领域用户补充和修改问题领域描述, 分析完成后得到的问题领域模型可以作为前期需求文档, 为进一步的软件需求建模提供依据.     

基于本体的农业知识管理系统构建方法

本体作为对概念、概念与概念间相互关系的形式化表达,在农业信息分类、信息库和知识库构建、智能搜索引擎研发以及信息协同服务等方面具有广泛的应用前景.文中提出了包括基于本体的知识获取、知识表示、知识组织、知识挖掘等功能的农业知识管理系统构建框架,探索了关键技术、构建工具和应用,同时对下一步继续完善理论研究、智能仿真知识服务研究提出展望.     

ConEntity：一种基于进程的自主并发实体编程模型及其实现

摘要本文在虚拟计算环境之上，研究支持具有自主能力、高并发的新型互联网应用开发方法，在已有的基于进程、面向并发的编程模型中引入实体建模机制，扩展出一种兼具进程和自主并发实体的程序设计模型ConEntity，并给出了形式化定义和描述．ConEntity模型具有表达性、并发性和可伸缩性的特点，能对虚拟计算环境资源高效、透明访问．通过扩展Erlang／OTP将其实现为Erlang语言设施UniAgent．本文的模型为在虚拟计算环境上快速直接构建具有自主、高并发能力实体的新型互联网应用提供了模型和语言上的支持．     

数据逼近的多结点样条技术

介绍了一类新的具有紧支集所谓多结点样条基本函数;研究了这类基本函数的双尺度关系;通过增加结点带来的自由度构造了高精度样条逼近格式。这种方法可以有效地应用到诸如时频分析,计算机辅助几何设计,数字信号处理等实际问题中。     

腐蚀科学通用数据模型及界面Ⅱ-OOD设计及腐蚀数据标记语言

以腐蚀数据共享需求为切入点，结合软件的发展趋势即网络服务，采取目标取向设计（OOD／A），建立适合于开放网络环境下的通用腐蚀数据模型．以XSD作为设计母语，创立腐蚀数据标记语言CDML．通用腐蚀数据模型和CDML语言是开放网络环境下腐蚀数据交换和信息整合的核心及介质．基于腐蚀数据特征及相互关系分析，提出“数据岛”概念，“数据岛”作为自备性腐蚀数据的根节点，包含六个一级子节点以刻画腐蚀数据的完整性，自备性和相对独立性．详细讨论了各级关键节点的意义以及在模型层次结构中的作用．分析介绍了CDML及基于Java程序语言的公共应用程序界面API的结构和组成，并探讨了它们在多源数据整合和信息共享平台中的作用．     

物联网服务建模：一种基于环境建模的方法

物联网服务是传统Web服务通过传感器网络向物理环境的延伸,它通过传感器网络感知物理环境中的实体,也向物理环境实体施加作用.与传统Web服务相比,由于物联网服务受到所依赖的物理环境的时间受限性、资源受限性和设备潜在故障概率的影响,物联网服务的响应速度、服务能耗和容错能力等特性成为影响物联网系统整体特性的重要因素.因此,对物联网服务进行全面建模,对物联网服务所处的外部环境进行形式化描述,并结合物理环境模型对物联网服务的性质进行分析,对于确保物联网系统的正确性、稳定性非常必要.本文针对物联网服务的特点,结合基于环境建模的需求工程思想,提出一种基于环境的物联网服务三元问题域建模框架,给出了物联网服务建模本体以及相应的建模原则.在此基础上,提出了一种物联网服务行为建模方法,该方法将物联网服务和物理环境建模为概率时间自动机,将用户期望的服务特性描述为时序逻辑公式,为物联网服务功能行为正确性验证和非功能性约束可满足性验证奠定了基础.     

基于PTST方法构造高阶平衡的正交多尺度函数

提出了仿酉两尺度相似变换（PTST）的概念. 讨论了PTST的性质, 并证明了PTST能保持所给的正交多尺度函数的正交性、逼近阶和光滑性. 更重要的是, 基于PTST, 提出一种构造高阶平衡多尺度函数的方法, 即平衡已存在的正交非平衡多尺度函数. 给出相应的PTST变换矩阵的显示构造. 另外, 也讨论了平衡多尺度函数的对称性. 最后给出若干构造算例.     

基于图论的多尺度特征点匹配

文中针对在视觉测量系统中双目立体视觉特征点同名点匹配问题,提出基于图论的稀疏特征点全局匹配算法.首先,提出多尺度特征点提取算法来获得特征点的准确位置.算法引入多尺度小波变换,利用变换后的系数构建自相关矩阵从而进一步确定特征点的位置.然后,根据图理论将提取的稀疏特征点构建一个图,从而使特征点匹配问题转化为可用能量最小化方法解决的图的标记问题.此多尺度特征点全局匹配算法利用多尺度分析来提高匹配精度,并且利用特征点构建图降低了图的规模,同时根据极线约束选择潜在视差值进行计算,降低了计算量.实验结果表明此算法可获得精确的匹配结果.     

大规模矢量地图与多分辨率DEM快速叠加的方法

高分辨率矢量地图数据与数字高程模型的无缝可视化,能增强两者在空间信息表达和分析中的作用.如何实现两者高精度实时无缝三维可视化是地理信息科学的一个重要研究内容.文中提出一种基于利用帧缓存和Voronoi图的方法,实现了大规模矢量地图的快速简化,并有效保持了简化前后拓扑关系的一致性,以此为基础建立了矢量地图的多细节层次模型,完成了视点相关多分辨率的叠加操作.此方法普适于各种DEM多分辨率模型,且可视化的性能不受地形数据集复杂度的影响,同时利用视景体裁剪和区域索引技术,降低了矢量地图数据规模对叠加效率的影响,使叠加耗时始终控制在一定范围内,从而实现了大规模矢量地图与多分辨率DEM无缝快速叠加显示.     

材料物性的多尺度关联与数值模拟

本文首先对材料计算与设计中的多层次、多尺度关联的基本问题及相关的数学方法作一扼要的评述。然后介绍我与崔俊芝院士及国内外其他学者针对复相材料结构与工程中重要问题。建立和发展的均匀化方法和多尺度渐近分析方法，重点介绍其基本思想，主要结果，存在的问题以及在材料与工程中的应用。最后简要介绍材料物性多尺度关联与算法研究中的一些热点，难点问题。并提出一些初步的设想。     

基于谱聚类的图像多尺度随机树分割

针对谱聚类（spectral clustering）应用于图像分割时权矩阵的谱难以计算的实际问题，定义了像素点与类之间的距离，给出一个采样数定理，设计了一个图像的分层分割（hierarchical divisive）算法．在利用该算法进行图像分割时，由于既要对待分类的点进行随机抽样，又要通过调节尺度因子来合并较小的类或拆分较大的类，因此图像的分割既具有随机性又具有多尺度特性，称之为基于谱聚类的图像多尺度随机树分割（multiscale stochastic hierarchical image segmentation byspectral clustering，简写为MSHISSC）．实验结果表明了算法的有效性．     

页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法研究

页岩气藏多尺度孔隙介质发育、非均质性强,不同尺度介质流体运移机制复杂,明确多重介质流体跨尺度传质表征方法的适用范围对开展页岩气藏数值模拟研究具有重要意义.本文基于体积压裂改造页岩气藏储层多尺度介质分布特征及多尺度介质气体运移特性,以储层不同区域微小单元体为研究对象,分别建立离散介质、拟稳态窜流双重介质、瞬态窜流双重介质表征单元体模型,对比分析不同储层条件和裂缝参数时离散介质模型与不同窜流模式双重介质表征单元体模型内流体产量变化规律,得到页岩气藏多重介质流体跨尺度传质表征方法适用范围.研究结果表明:生产早期不同窜流模式对窜流量影响较大,多重介质渗透率相差越大,生产早期不同窜流模式得到的窜流量相差越大,窜流量差异持续时间越长;采用瞬态窜流或拟稳态窜流双重介质模型可以较为准确地描述干酪根有机质-无机基岩之间流体跨尺度传质规律;无机基岩-次生缝网流体跨尺度运移规律需要采用离散介质模型进行描述.离散缝网耦合干酪根-无机基岩双重介质模型可以比较精确描述体积改造页岩气藏流体运移规律,该模型对开展页岩气藏数值模拟器研究具有重要的理论意义.     

腐蚀科学通用数据模型及接口界面I——可行性及若干问题

针对材料腐蚀科学中数据源众多的特点及腐蚀信息挖掘的需要，提出了腐蚀科学通用数据模型及整合腐蚀信息系统的构想。根据各种数据源特征的分析，提出了统一腐蚀数据模型和接口界面的解决方案。分析单元腐蚀数据应具有完整，自备和相对独立等特征的原因；剖析了整合腐蚀信息系统中若干关键问题；勾画了腐蚀信息交换系统的基本架构和信息流动模式；分析了系统中各种角色及相互作用关系，数据和信息的生成和流向。最后从计算机科学的角度，探讨了实现整合腐蚀信息系统的途径。     

基于(火积)理论的H形多尺度换热器构形优化

与换热器热有效性定义类比,定义换热器的(火积)耗散有效性为无量纲(火积)耗散率与无量纲总泵功率之比.以(火积)耗散有效性最大为优化目标,分别在换热器管道总体积和总表面积一定的约束条件下,对H形多尺度换热器进行构形优化,得到(火积)耗散有效性最大时的H形多尺度换热器最优构形.结果表明在换热器管道总体积一定的条件下,对于一级T形换热器,当冷、热流体质量流率较小时,热有效性和(火积)耗散有效性最大的一级T形换热器最优构形是明显不同的.对于H形多尺度换热器,给定换热器级数时,(火积)耗散有效性随质量流率的增大而减小;给定无量纲质量流率M(M<32.9)时,(火积)耗散有效性随换热器级数的增加而减小.H形多尺度换热器与H形单尺度换热器相比,多尺度换热器性能得到显著提高.此外,本文还对换热器管道表面积约束的情形进行了讨论.本文优化结果使得换热器的传热和流动性能得到很好的兼顾,可为换热器的优化设计提供参考,有助于丰富(火积)理论内涵.     

3D打印技术的发展及其软件实现

随着3D打印技术的不断发展,其已经超越传统单材均质加工技术的限制,成为可实现多材料、功能梯度材料、多色及真彩色表面纹理贴图制件的直接制造;可跨越多个尺度(从微观结构到零件级的宏观结构)直接制造;并与传统加工工艺结合,可实现多种兼顾精度和形状复杂度的新型加工方法.本文叙述了国内外上述技术的研究发展概况,并论述了传统建模技术、3D打印数据交换格式、数据处理软件架构等方面应对3D打印技术最新发展和挑战的对策.