渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.     

地图投影及其在基于GIS的海洋数值预报中的应用

介绍了海洋地理信息系统中坐标及向量转换的过程，同时以扩散范围和潮流为例，论述了不同投影方式下的海洋数值计算结果在GIS中的转换，扩大了GIS的应用范围，提高了精度。将其应用于溢油应急反应系统中，取得了较好的结果。     

广西近海海上溢油应急预报系统开发与应用

为解决目前海上溢油漂移扩散计算复杂,不适用于应急处理业务化应用的弊端,通过数学模式,结合Windows可操作界面,构建广西近海海上溢油应急预报系统,并以钦州湾为例对系统进行应用。结果表明,涨潮、落潮时刻发生溢油时,油膜向茅尾海和钦州湾外湾方向漂移距离分别约为17.5 km和17.9 km。涨潮时刻发生溢油时,油膜扩散面积较落潮时小,扫海面积则先小后大。风对溢油漂移扩散结果有显著的影响,不同风向下的油膜漂移方向、影响区域有明显的区别。该系统具有方便、准确以及操作界面友好的特点,可为广西近海海上溢油事故防范、预警预测、应急处理、生态环境损害评估等提供科学依据。     

基于GIS贴体坐标网格的生成技术

以海上溢油应急反应地理信息系统为平台，采用贴体坐标变换，生成以电子海图上的实际海域为背景的贴体坐标网格，该网格生成技术在溢油应急反应中，为实现潮流场的计算，提供了快速、直观、方便的条件。     

基于IDL的潮汐潮流交互式可视化预报系统

设计了基于IDL的潮汐潮流交互式可视化预报系统,将动力数值方法和调和常数方法相结合进行潮汐潮流预报．该系统由用户界面获得计算参数,调用潮汐潮流预报程序做预报,通过IDL的图形系统将预报结果可视化,并利用Widgets用户交互组件自由调整可视化方式．     

重大海上溢油事故应急处置辅助决策方法

采用海面、岸线两个指标,利用熵权法构建一种溢油应急处置过程中海上溢油总体污染等级的评价方法.根据总体污染等级,结合团队多年溢油应急处置经验,提出溢油应急处置行动规模的建议.该评价方法在保证清污效率的同时,避免了清污资源的过量投入,可供主管机关进行溢油应急处置行动规模决策时参考.     

区域海上溢油事故应急响应与处理能力研究

基于溢油漂移扩散计算模型,预测出半封闭型海域事故溢油在不同海况下的油膜扩散路径和油膜面积的时空分布;分析不同海况下油膜扩散岸滩及海洋环境敏感区的时间,讨论溢油事故对岸滩及敏感区造成的影响;推算出溢油事故应急响应时间,结合应急处理能力中应急响应、应急船舶、围油栏数量、污油回收量等关键指标,研究溢油应急响应对评估应急处理能力的指导意义.     

基于GIS的海上溢油扩散和漂移的预测研究

针对海上溢油应急处理问题，建立海上溢油的漂移、扩散、扩展、蒸发和乳化过程数学模型，在短时间内计算预测溢油轨迹以及溢油影响的敏感区，并在海上溢油应急反应地理信息系统平台上，进行了动态模拟，为有效地做出溢油应急决策提供科学依据。     

海上溢油环岛运动的实时仿真和三维可视化

为完善海上搜救模拟器中的溢油仿真模块,在对海岛附近水域潮流数值模拟基础上,对溢油运动数学模型进行计算,制定溢油与海岛的碰撞检测算法,使用Open Scene Graph纹理烘焙和平面折射技术,实现溢油沿海岛运动的实时仿真与三维可视化.该方案可视化效果逼真,对预测近岸溢油的运动轨迹具有现实意义.     

海上溢油应急反应地理信息系统的开发

海上溢油应急反应地理信息系统是海上溢油应急反应信息系统的重要组成部分,它是针对海上溢油应急应而开发研制的。除一般航海电子海图系统所具有的海图数学要素数据、图形要素数据及辅助要素数据外,它还包含有环境敏感区数据库和溢油应急反应模型库等。此外,具有预测和模拟溢油漂移轨迹和在人机交互情况下,模拟处理海上溢油事故等功能。     

渗透法在苏北辐射沙脊群海域潮流计算中的应用

针对苏北辐射沙脊群海域潮滩边界坡度小、存在浅滩显露的地形特点,将渗透法引入到潮流数值计算中,推导出考虑渗透时的二维潮流控制方程,并进行了数值模拟.数值模拟的计算结果和实测结果吻合较好,从计算得到的流场图中,明显可见潮滩、沙脊对潮流的影响,表明渗透法对于该海域的潮流计算具有很好的适用性.     

运用三维动网格技术模拟计算离心泵的非定常流动

 运用三维动网格技术,对离心泵非定常流场进行数值模拟。使用Fluent流动软件的Profile文件定义叶轮计算域边界面的转向和转速,将所有计算域设在同一个惯性系中。采用弹簧光滑法、动态分层法及局部网格重构法3种方式实现计算域网格变形。在同样的计算模型、计算网格、初始条件、边界条件及软件设置条件下,将动网格与传统的滑移网格计算结果进行了对比。计算结果显示:在经历约5个叶轮旋转周期后,两种计算网格数值结果趋于一致,但动网格的迭代速度几乎是滑移网格迭代速度的3倍。原因是动网格计算仅在一个惯性系中进行,新旧网格节点的拓扑关系保证了良好的计算精度和时间上的连惯性;而滑移网格计算因多参考系之间的数据对接影响了时间上的连贯性、降低了迭代速度。研究表明采用动网格技术可实现水泵的三维非定常流场数值模拟,具有较强的通用性和广阔的应用前景。     

考虑旋转和曲率修正的螺旋桨梢涡流场模拟

应用显式代数雷诺应力湍流模型对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究,为了避免过高地预报梢涡涡核内湍流黏性耗散,对湍流模型进行了旋转和曲率修正．应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,为了避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格加密处理．计算结果表明：提出的尾流中梢涡流场分布数值模拟方法能够准确预报螺旋桨梢涡流场的分布及涡核位置,并准确反映了梢涡形成和发展过程中梢涡内主涡和次涡的关系,与实验测量结果基本一致．     

同时考虑余流和潮流的海洋模式开边界条件

为较真实地数值模拟浅海环流，需考虑潮流的作用，因在浅海潮混合和潮致余流对环流具有较重要的作用。为保证计算区域内水量流进和流出的平衡，开边界条件需以流速代替水位给出。但这样做必须首先验证开边界条件在以潮流和潮位给出的情况下，计算域内的潮汐和潮流是一致的，随后才能考虑潮流和余流的合成。能否在开边界上同时考虑余流和潮流，在数值上必须首先得到验证。该文设计一个理想海湾，应用ECOM模式，数值试验表明开边界条件用潮流替代潮位，计算域内计算结果是一致的；开边界上同时给出余流和潮流可成功地模拟计算域内的余流场的分布。该文结论对余流和潮流共存情况下海流的数值计算具有推广价值。     

"3 S"集成及其应用

介绍了“3S”（RS,GIS,GPS）技术的内容、发展历史与动态;根据深度、广度和同步性三个标准详细地论述了“3S”集成的确切含义和各种集成模式对应的实现方式之间的差异;阐述广度标准下的四种集成方式（RS与GIS,GIS与GPS,RS与GPS,GIS与RS和GPS）的特点和主要应用领域;论证“3S”集成应用的本质是提供不同层次的空间信息服务,并提出多学科协同配合研究“3S”集成的思路。     

非结构化网格嵌套波浪数值模拟

为了准确模拟射阳河口航道和港池水域的波浪传播,基于非结构化三角网格的第3代波浪模型SWAN(Simulation Waves Nearshore),采用非结构化网格嵌套技术,建立了大区域和浅海工程海域嵌套波浪数学模型;进行了大、小计算域波浪数值模型的验证,结果计算值与实测值吻合良好;计算了各种方案情况下港池及航道的波浪要素,可作为工程设计的科学依据.研究结果表明,通过应用网格嵌套技术,一方面在充分发挥非结构化网格波浪数学模型优势的基础上,大大减小了计算域中网格的数量,提高了计算速度;另一方面可以布置更加精细的计算网格,适应复杂的地形、曲折的岸线边界,提高计算结果的准确性.     

可替换路径选择的研究

动态路径诱导（DRGS）是智能运输系统ITS研究的一个重要方面，它的核心在于如何利用实时的交通信息，找出一条考虑司机路径选择行为的“最优道路”，减少车辆在道路上的逗留时间，进而改善城市交通。但这仅仅给出了一条基于单目标的“最优”路径供司机采用。采用改进后的K-最短路算法，提供多条具有不同属性的路径供司机选择，从而更符合实际情况。     

大连湾准三维潮流场的数值模拟

提出了一个淮三维浅水潮流场的数学模型，并应用于大连湾的潮流场计算，其中设水平方向的速度沿水深方向的变化为势物线型，仍将统治方程沿水溶方向积分，所得到的求解方程与传统的浅水垂向积分方程略有不同，对非线性项的垂向平均更加完整，数值结果表明，本模型具有较好的实用性。     

Geometric algebra method for multidimensionally-unified GIS computation

Seamless multidimensional handling and coordinate-free characteristics of geometric algebra (GA) provide means to construct multidimensionally-unified GIS computation models. Using the multivector representation for basic geometric objects within GA, we are able to construct adaptable unified geometric-topological structural models of a multidimensional geographical scene. Multidimensional operators found within the geometry, topology and GIS analysis are developed with basic GA operators. A unified computational framework is proposed, it unifies expressions and operation structures, as well as supports the analysis of multidimensional complex scenes. Finally, we illustrate modelling a three-dimensional residential district, which shows that GAbased multidimensionally-unified computation models can effectively represent and analyze complex and multidimensional geographical scenes. The development of the proposed GIS multidimensionally-unified representation, analysis, and modeling enhances current GIS algorithms and geographical models.