地理资源所高精度高速度曲面建模方法(HASM)

岳天祥研究员团队开创性地建立了基于曲面论基本定律的高精度曲面建模(HASM)方法。HASM模拟精度较经典模型可提高3倍以上,解决了长期以来困扰地理信息系统和计算机辅助设计的曲面建模误差问题。HASM被国际《生态学大百科全书》收录,并被命名为YUE-HASM方法。

曲面建模地球表层
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contributed at 2019-10-14

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中国科学院地理科学与资源研究所
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yue@lreis.ac.cn
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Geography SubjectGIScience & Remote SensingGeostatistics

Detailed Description

    在国家杰出青年科学基金、国家科技支撑计划、中国科学院知识创新工程重要方向项目和国家高技术研究发展计划项目的支持下,中国科学院地理科学与资源研究所岳天祥研究员团队创建了高精度高速度曲面建模方法,从理论上解决了曲面建模的误差问题和计算效率问题。

    曲面建模是地理信息系统和计算机辅助设计研究的最基础问题之一。反距离加权模型(IDW)、三角网模型(TIN)、克里格模型(KRIGING)和样条插值(SPLINE)等是曲面建模的经典方法。由于经典曲面建模方法的理论缺陷,误差问题长期以来一直困扰着地理信息系统和计算机辅助设计系统。通过全面总结分析经典曲面建模方法理论缺陷和可克服这些理论缺陷的现代数学理论,岳天祥研究员团队开创性地建立了基于曲面论基本定律的高精度曲面建模(HASM)方法。HASM模拟精度较经典模型可提高3倍以上,解决了长期以来困扰地理信息系统和计算机辅助设计的曲面建模误差问题。HASM被国际《生态学大百科全书》收录,并被命名为YUE-HASM方法。

    为了解决高精度曲面建模的高内存需求和计算速度慢问题,岳天祥研究员团队建立了高精度曲面建模的多重格网法(HASM-MG)和自适应法(HASM-AM)。利用HASM-MG算法求解HASM模型的偏微分主方程组,求解过程计算时间随着栅格总数线性增长,解决了传统的HASM模型运算量随栅格总数呈几何增长的问题;针对全局模拟与局域模拟问题,HASM-AM算法根据模拟区域的复杂度和精度要求,调整网格分辨率,从而在保证模拟精度的同时极大地减少了计算时间,降低了存储量。HASM目前已达到了84.45秒内可完成14公里空间分辨率全球气候空间格局模拟的运算能力,实现了多尺度数据快速融合,为其广泛应用和三维动态实时可视化奠定了基础。

    高精度高速度曲面建模方法已成功运用于生态系统服务功能及其驱动力变化趋势和未来情景的模拟分析。岳天祥研究员团队正在发展以遥感数据或模拟数据为初始场、以地面观测数据或空间采样数据为优化控制条件的天地一体化HASM地球表层优化控制模型体系和方法论体系。

    该研究成果Surface Modelling: High Accuracy and High Speed Methods已被Taylor & Francis出版集团以全彩图出版:http://www.crcpress.com/product/isbn/9781439817582
高精度地球表层建模(HASM)数学模型
HASM数值实验:HASM精度较经典模型明显提高
HASM应用实例: 全球陆面生物量模拟. HASM速度较经典模型明显提高,84.45秒内可完成14公里空间分辨率模拟

How to cite

岳天祥 (2019). 地理资源所高精度高速度曲面建模方法(HASM), Model Item, OpenGMS, https://geomodeling.njnu.edu.cn/modelItem/6352bf7e-0f47-4df9-a576-cff6b666c6cb
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