地理资源所高精度高速度曲面建模方法取得新进展
测绘技术中的三维建模方法
测绘技术中的三维建模方法引言：测绘技术是用于获取和描述地理空间信息的技术手段，而其中的三维建模方法则是将二维地理信息转化为具有高度、宽度和深度的三维模型。
三维建模方法在城市规划、土地管理、建筑设计等领域具有广泛应用，本文将重点探讨测绘技术中的三维建模方法的原理和发展趋势。
一、激光扫描技术在三维建模中的应用激光扫描技术是一种利用激光测量物体表面特征和形貌的方法，其应用于三维建模中可以实现高精度的数据采集。
激光扫描仪通过发射激光束，并记录激光束反射回来的时间和强度信息，从而建立目标物体的三维模型。
这种技术广泛应用于建筑物测量、文物保护、地质勘探等领域，具有高精度、快速、非接触等优势。
二、摄影测量技术在三维建模中的应用摄影测量技术是指通过相机进行间接测量和测绘的技术，其在三维建模中的应用主要通过航空摄影和航天摄影实现。
航空摄影是指利用航空器进行摄影测量，通过摄影测量的数据可以获取地表的三维模型。
航天摄影则是利用航天器进行远距离的测量和观测，获取更大范围的三维地貌模型。
摄影测量技术的应用可以整合多源数据，得到更全面和准确的三维地理信息。
三、遥感技术在三维建模中的应用遥感技术是指利用航空或卫星传感器对地球表面进行观测和测量的技术，其在三维建模中的应用主要通过获取大范围的地理信息实现。
遥感技术可以获取地表的高程、形状、纹理等信息，通过分析和处理这些数据可以生成三维地图和模型。
遥感技术的发展使得三维建模不再局限于局部区域，可以更好地进行区域规划和资源管理。
四、点云数据处理在三维建模中的应用点云数据是利用激光扫描或摄影测量等技术获取到的大量离散点的三维坐标数据，其在三维建模中的应用对于表达真实物体的形状和细节至关重要。
点云数据处理包括数据滤波、配准、分割等步骤，其目的是将离散的点云数据转化为连续的曲面。
点云数据处理的算法和技术不断发展，为实现高精度的三维建模提供了很大的便利。
五、三维建模方法的发展趋势随着信息时代的到来和技术的不断进步，三维建模方法也在不断发展和完善。
塔里木盆地东部超深层油气勘探快速实现新突破
第１１卷 第２期中 国 地 质 调 查Ｖｏｌ．１１ Ｎｏ．２２０２４年４月ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＳＵＲＶＥＹＯＦＣＨＩＮＡＡｐｒ．２０２４ｄｏｉ：１０．１９３８８／ｊ．ｚｇｄｚｄｃ．２０２４．０２．０２引用格式：李清瑶，尹成明，高永进，等．塔里木盆地东部超深层油气勘探快速实现新突破［Ｊ］．中国地质调查，２０２４，１１（２）：１１－１６．（ＬｉＱＹ，ＹｉｎＣＭ，ＧａｏＹＪ，ｅｔａｌ．Ｒａｐｉｄａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｏｆｎｅｗｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｓｉｎｕｌｔｒａ－ｄｅｅｐｏｉｌａｎｄｇａｓｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｉｎｅａｓｔｅｒｎＴａｒｉｍＢａｓｉｎ［Ｊ］．ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙｏｆＣｈｉｎａ，２０２４，１１（２）：１１－１６．）塔里木盆地东部超深层油气勘探快速实现新突破李清瑶１，２，３，尹成明１，２，３，高永进１，２，３，徐大融４，曹崇崇４，白忠凯１，２，３，刘亚雷１，２，３，程明华５（１．中国地质调查局油气资源调查中心，北京 １０００８３；２．中国地质调查局非常规油气重点实验室，北京 １０００２９；３．多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室，北京 １０００８３；４．新疆创源石油天然气开发有限公司，新疆尉犁 ８４１５００；５．中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司塔里木物探院，新疆库尔勒 ８４１００１；）摘要：塔里木盆地东部蕴藏着丰富的油气资源，是我国陆上油气资源增储上产的重点地区。
在国家油气勘查开采体制改革、新一轮找矿突破战略行动等政策背景下，中央－地方－企业紧密融合新机制助推了油气勘探开发快速实现突破的新模式，带来了极大的经济效益和社会效益。
创新优化制定了塔东尉犁西１区块勘探部署方案，实现了８０００ｍ以深地质层位设计和实钻对比“零”误差，取得了信源１井、信源２井、信源３井超深层油气重大发现。
同时，形成了一系列科技创新成果，提高了超深层地质体识别精度，形成了地质工程一体化技术体系，明确了缝洞型储层发育区，形成了２亿ｔ级规模超深层油气富集新区。
基于高精度曲面建模方法的SRTM空缺插值填补研究
关 键词 Ｓ Ｔ 插值； Ｒ Ｍ； 精度； 曲面建模； 地形
中图分类 号 ：２ ３ Ｐ ０
第３ 卷第 １ Ｏ 期
２０１ ０年 ２月
大 地 测 量 与 地 球 动 力 学
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｇ ＤＥ Ｙ ＡＮ ＯＤ ＥＯ Ｓ Ｄ ＧＥ ＹＮＡＭＩ Ｓ Ｃ
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ １ １３ ．
Ｆ ｂ ，０ ０ ｅ ．２ １
文章编 号 ：６ １ ９ ２ ２ １ ） １ １６０ １７ － ４ （ ０ ０ ０ － ２ －５ ５ ０
（ Ａ Ｍ） Ｈ Ｓ 分别使用和不使用辅助数据 Ｓ Ｔ ０对 Ｓ Ｔ ３空缺插值填 补 ， Ｒ Ｍ３ ＲＭ 并与传统方 法（ Ｉ Ｓ ＬＮ ＴＮ、Ｐ Ｉ Ｅ和 ＩＷ） Ｄ 的填
补精度 比较 。结果表 明， 无论是否使用 Ｓ Ｔ ０ Ｈ Ｓ Ｒ Ｍ３ ， Ａ Ｍ填 补精度均高 于传统 的方法 ， 且在 复杂地形 区域填 补优势 较传统的方法高于平坦 区域 ； 地形复杂度和空缺面积均影 响 Ｈ Ｓ 填补精 度 ， Ａ Ｍ在地形 复杂度低且空缺 面积 ＡＭ ＨＳ
基于高精度 曲面建模方法 的 Ｓ Ｔ 空缺 插值填 补研 究 Ｒ Ｍ
陈传 法 杜 正平 岳 天祥
（ 中国科学 院地理科 学与资源研究所 ， 北京 １００ ） ０ １ １
摘 要 选择丘陵、 高原和高山３ 种地形， 个不同空缺面积的 Ｓ Ｔ ３ 以９ Ｒ Ｍ 为研究对象， 基于高精度曲面建模方法
文献 标识码 ： Ａ
地理信息系统概论第三版名词解释(黄杏元) (1)
地理信息系统名词解释数据数据是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，包括数字、文字、符号、图形、图像以及它们能够转换成的数据等形式。
数据结构即指数据组织的形式，是适合于计算机存储、管理和处理的数据逻辑结构。
对空间数据则是地理实体的空间排列方式和相互关系的抽象描述。
数据模型：是表达现实世界的规格化说明，在数据库中用形式化的方法描述数据的逻辑结构和操作。
空间数据模型：就是对空间实体及其联系进行描述和表达的数学手段，使之能反映实体的某些结构特性和行为功能。
一般而言，GIS空间数据模型由概念数据模型、逻辑数据模型和物理数据模型三个有机联系的层次所组成。
关系数据模型用表格数据表示实体和实体之间关系的数据模型，表为二维表，满足一定的条件。
数据处理即对数据进行运算、排序、转换、分类、增强等，其目的就是为了得到数据中包含的信息。
地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、文字、图形、图像和表格等形式。
地理信息(2005) 地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理意义，是指表征与地理环境要素有关的物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形的总称。
地理信息具有空间、属性、时态三种特征。
地理信息流即地理信息从现实世界到概念世界，再到数字世界（GIS），最后到应用领域。
地球信息科学(2004) 与地理信息系统相比，它更加侧重于将地理信息视作为一门科学，而不仅仅是一个技术实现，主要研究在应用计算机技术对地理信息进行处理、存储、提取以及管理和分析过程中提出的一系列基本问题。
地理信息科学在对于地理信息技术研究的同时，还指出了支撑地理信息技术发展的基础理论研究的重要性。
（邬伦，《地理信息系统原理、方法和应用》）地理信息系统(2004,2008，2009) GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
给地球建个模型
给地球建个模型对于“地球表层建模的研究”，似乎离我们的生活有些远。
但是，20多年来，中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室专家研究员，带领团队奋战在这一世界尖端科学领域，为国家做出了杰出的贡献。
地球表层建模是地球表层学研究的重要内容，长期以来，由于建模方法存在着理论上的缺陷，因此直到20世纪80年代，模拟系统仍面临着误差、多尺度、地球表层模拟速度和三维实时可视化等问题。
从1986年起，专家就致力于地球表层模拟分析平台的研究，2001年开始探索将曲面论运用于地球表层建模，2002年成功建成环境变化探测模型。
专家的研究团队自2004年起发表了一系列关于解决地理信息系统误差问题的高精度曲面建模（HASM）的学术论文。
根据曲面论基本定律，专家认为，地球表层是由第一类基本量和第二类基本量唯一决定的：第一类基本量提供了地球表层的一些几何性质，据此可在地球表面上计算曲线长度、切向量角、区域面积和测地线等；第二类基本量是在地球表面之外可观测到的地球表层局部变形，即要达到地球表层的准确表达，地表之上和地表之外的观测信息缺一不可，必须发展基于卫星观测和地面实测一体化的地球表层建模方法。
因此，近20多年来，专家始终将发展基于卫星观测和地面实测一体化的地球表层建模方法作为专家研究团队的研究核心。
为提高HASM的运算速度和对海量数据的处理能力，专家还建立了高精度曲面建模的多重网格法、自适应法、共轭梯度法和平差算法，并成功运用于科学研究和生产实践，在PC机上的计算能力已达到模拟7km空间分辨率的全球问题。
HASM 方法通过与模型库系统的集成，目前已成功运用于局地、区域、国家和全球陆地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。
经过20多年坚持不懈的努力，专家研究团队的主要原创性研究成果包括：建立了高精度高速度曲面建模方法、多尺度曲面建模方法、环境变化探测模型、生态阈值模型、多尺度生态多样性模型和景观连通性模型。
高精度曲面建模与经典模型的误差比较分析
１ 高 精 度 曲 面模 型
对 曲面 ｚ —ｆ ｘ—Ｙ ，如 果计 算 区 域 ｎ 的 网格 （ ） 点 为 ｛ ｚ ，Ｙ ） ，ｚ 和 Ｙ 方 向 的 模 拟 步 长 分 别 为 （ ｝
ｈ 卜１ ｈ ｊ Ｙ — Ｙ ， ｆ。 示 在 点 （ ， ｘ 一ｚ 一ｚ 和 ｙ — ｊ １ ｉ 表
误差 可通 过 模 拟 过 程 传 播 ，并 在 最 终 产 品 中 被 放 大［ ．地 理信 息 系统 中各 种 误 差 的 累积 使 最 终 产 品 ４ ］ 的可 用性 令 人 怀 疑．尤 其 是地 理 信 息 系统 最 常 用 的 叠合 （ ｖｒ ｙ 操作 对 固有 误差 和 运 算 误差 都 非 常 敏 ｏ ｅｌ ） ａ 感 ，通 过多 次叠 合获 得 的结 果 对 有 较 高精 度 要 求 的 应用 毫 无使用 价 值［ ．地 理信息 系统的误差 问题 不是 ５ ］ 单纯 的技术 问题 ，而是地理信 息系统 的 自身 问题［ ． １ ］ 为了解 决地 理信 息 系 统 的误 差 问 题 ，经 过 多 年 的持 续努 力［ ６ 引，我 们建 立 了高 精 度 曲 面建 模 方 法 （ Ｓ ） 本 文 主 要 通 过 数 值 实 验 ， 比 较 分 析 ＨＡ Ｍ ．
２ ０ — 卜２ ０ ５ １ ９收 稿 ，２ ０ — １１ ０ ６ ０ — ９收 修 改 稿
其中
＊ 国 家 自然 科 学 基 金 （ 准 号 ：４ ３ １ ９ ） 国 家 重点 基 础研 究 发展 规 划 （ 准 号 ：２ ０ Ｃ ４ ２ ０ ） 助 项 目 批 ０ ７０ ４ 和 批 ０２ Ｂ １５６资
Ｉ ＤＷ 的 ｌ ５ ３ ５ ，Ｋｒ ｉｇ的 １ ５ ５ ４ ．虽然 ＨＡＳ 具 有 自动捕捉 峰 值 、消 除边界振 荡和 精度 高 ／７ ２２ ｉｎ ｇ ／ ７０ ９ Ｍ
两种快速建模方法得到的高精地图道路精度的分析与对比
两种快速建模方法得到的高精地图道路精度的分析与对比1绪论1.1研究背景2020年8月，中国科学技术协会发布了《2020年重大科学问题与工程技术难题》,提出基于数字交通基础设施推动自动驾驶与车辆协同发展，高精度地图即为数字交通基础设施的重要组成部分[1]。
自动驾驶高精度地图作为无人驾驶技术发展的重要支撑，在高精定位、智能导航、决策控制等方面发挥着重要作用，与无人驾驶的安全性、稳定性、舒适性紧密关联[2,3]。
构建高精度地图的地图建模方法具有重要的意义。
综上所述，地图建模在自动驾驶领域起到了至关重要的作用，可以帮助自动驾驶系统更好地感知和理解周围环境，做出准确的决策和规划，提高驾驶的安全性、效率和舒适性。
1.2研究内容和意义本文将探索无传感器方法进行地图建模，同时分析精度以验证其有效性。
目前主流的地图建模方法有雷达点云法，即通过搭载高精度激光雷达及高精惯导为主的专业移动测量系统进行数据采集制图。
虽然精度与可信度较高，但成本也高，且效率低，周期长，需要消耗大量人力物力，尤其不便于应对少量地图要素更新需求[4,5]。
对于一些轻量化特定区域，支持自定义、更加快速便捷的地图建模方法被需要。
本文共详解两种地图建模方法：基于高清卫星图的人工建模法、基于道路各点经纬度批量生成道路。
作为快速轻量化特定区域地图建模的实例。
本文对这两种建模方法进行精度分析和对比。
目前，对于一个能够支持自动驾驶的数字地图的精度要求比较高，传统对地图精度的统计指标有位置误差、数据源精度、地图比例尺、地图误差矩阵等。
然而，这些测量指标是传统地图的评估指标并不完全适用支持自动驾驶的高精地图（HDM,high definition map）的精度评估[6]。
除传统分析方法外，采用基于点集配准和重采样的方法评估道路的相对精度来对两种高精地图建模方法进行相对精度对比。
2两种地图建模方法详解2.1方法一：基于高清卫星图的人工建模法一种直观、简单的方法。
散乱数据插值的HASM方法
等 。 值就 是在 这些 已知 的离散 数 据 的基 础 上再进 插
行插 值 ．预 测很 多其 他指 定 点 的数 据 。在 制 图 、 气
象、 洋 、 质 、 海 地 勘探 等 工 程 应 用 领域 ， 取 实 际离 获 散 数 据 的例 子 很 多 ： 化 学 试 验 中 ， 得 到 很 多离 在 常 散 的 数据 ： 有 限元 的计 算 分 析 中 ， 会 产 生 很 多 在 也 离散 的数 据【 但 在 实际 应用 中 。 些获 取到 离散 数 ｎ 。 这 据 还远 远达 不 到实 际应 用 的要求 ． 以一 般都 需 要 所
空间插 值结 果
个 经 典 的研究 领域 ． 技 术广 泛 地应 用 于各 类 科 该
学 研究 和工 程技 术 中 。 如气 象 、 探 、 勘 医学 、 保 、 环 可 视 化 以及 测 量造 型等 ． Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ 中 ． 在 Ａ ／Ａ 散乱 数据 插
值 主 要 研 究根 据 给定 散 乱 数 据 点构 造 光 滑 曲面 的 理 论 与方法 散 乱数 据插值 的研 究大 致 可 以分为 ３ 类 ： ） 插值 曲面上 的点 由其 周 围其 他 已知 点 的值 ｆ 待 １ 确定 。 已知 点 的数 目 、 围及 每 个 点对 待 插 值 点 的 范
２ ＨＡ Ｍ 插 值 方法 Ｓ
设｛ ） 是对 计 算 区域 ｌ 进 行 均 匀 正 交 剖 分 － Ｉ
影 响权 重都 是 不确 定 的 。这样 在 实 际生 产 中 ． 就构
成 了很 多 灵 活 的插 值 方 法 ［Ｊ 距 离 权 重 （ｎｅｓ ２． ｌ反 ３ Ｉｖｒｅ
Ｄ ｓ ｎ ｅＷｅｇ ｔＤ ｉ ａ ｃ ｉ 。 Ｗ）等 方 法 。 ｒ ｉｇ等 就 属 于这 ｔ ｈＩ Ｋｉｎ ｇ
三维地质建模方法研究进展
三维地质建模方法研究进展摘要：随着计算机技术和空间信息技术的发展，三维地质建模越来越受到人们的关注。
目前，三维地质建模已广泛应用于城市建设、石油、地下水模拟、矿山开采、固体矿产资源储量评价、岩土工程等领域，为经济社会高质量发展提供辅助决策支持。
本文根据三维地质建模方法的研究现状，归纳总结了基于钻孔信息的三维地质建模方法、基于剖面的地质建模方法、多条件约束地质建模方法以及特殊地质体建模方法的研究进展，并对其未来发展进行了展望。
关键词：地质建模；三维；钻孔；剖面；地层三维地质建模技术目前已广泛应用于城市建设、石油、地下水模拟、矿山开采、固体矿产资源储量评价、岩土工程等领域。
所谓三维地质建模，就是运用计算机和信息技术，使用适当的数据结构，将空间信息管理、地质解译、空间分析和预测、地学统计、实体内容分析以及图形可视化等工具结合起来，在三维环境下，建立起能反映地质构造的形态、各构造要素之间的关系以及地质体空间物性分布等地质特征的定量的数学模型，并应用于地质分析的技术[1-6]。
通过三维地质模型，可以把空间分布不均匀、不连续、通过野外工程勘测或其它仪器测量获得散乱的地质信息通过数学曲面和拟合与现代计算机图形学的方法变成可视的、连续的、形象直观的三维地质模型和图形图像[4]。
三维地质模型能够直观有效地表达各种地质结构、地质现象间的拓扑关系，从而迅速提高专业技术人员对地下空间的认识，最大限度发挥空间信息优势，为地质勘探、矿产资源开发利用、城市地下空间管理等提供辅助决策支持，积极主动服务经济社会发展。
1. 三维地质建模方法分类三维地质建模方法简要分类如下:1)从尺度方面，可分为宏观建模和微观建模。
宏观建模主要关注地质现象的区域特征，数据来源主要是地质露头、钻孔、地质解释资料等；微观建模要关注岩石、矿物等的微观特征，数据来源可以是岩石切片、照片和通过仪器直接得到的三维点云等。
通常的地质建模多指宏观建模。
2)从对地质体内部属性的处理分析，可分为结构建模和属性建模。
地理信息系统概论
名词解释1.地理信息系统 地理信息系统是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。
2.地理信息 地理信息是指表征地理圈或地理环境固有要素或物质的数量、质量、分布特征、联系和规律等的数字、文字、图像和图形等的总称。
3.WEB GIS（网络地理信息系统）是Internet技术应用于GIS开发的产物，它基于Internet发布地理信息数据，供全球用户查询、检索并提供GIS服务。
4.数字地面模型 ①数字地面模型表示地图要素或制图处理的数字模型。
②数字地形模型就是用数字化的形式表达地形信息。
5.元数据 ①元数据是“关于数据的数据”，它反映了某项数据自身的一些特征。
②空间元数据是指在空间数据库中用于描述空间数据的内容、质量、表示方式、空间参考和管理方式等特征的数据，是实现地理空间信息共享的核心标准之一。
③元数据是关于数据的描述性数据信息，说明数据内容、质量、状况和其他有关特征的背景信息。
6.数字地球 数字地球是一种基于因特网的嵌入海量数据的多分辨率的真实地球的三维表现。
7.栅格数据结构 基于栅格模型的数据结构简称为栅格数据结构，是指将空间分割成有规划的网格，称为栅格单元，在各个栅格单元上给出相应的属性值来表示地理实体的一种数据组织形式。
8.叠合分析 空间叠合分析是指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。
9.虚拟现实技术 是指采用各种技术，来营造一个使人感觉置身于类似于现实世界的环境中。
10.地图投影 ①所谓地图投影就是建立平面上的点（用平面直角坐标或极坐标表示）和地球表面上的点（用纬度和经度表示）之间的函数关系。
②地图投影就是依据一定的数学法则，将不可展开的地表曲面映射到平面上或可展开成平面的曲面上，最终在地表面点和平面点之间建立一一对应关系。
高精度曲面建模最佳表达形式的数值实验分析
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） 归 一 化 模 拟 区域 为［，］［， ， ＞０ 计 算 步 ， ０１ｘ０１ ｎＩ ， ］
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作者简介 ： 岳天祥 （９ ３ ， ， １６ 一）男 甘肃 省西峰市人 ， 中国科学院地理科学 与资源研 究所资源 与环 境信息 系统 国家重点 实验室首
席Ｏ： ／ ． 士 生 导 师 。 源环 境 模 型与 系统 模 拟 研 究 方 向学 术 带 头 人 。 ｔ ｆ博 ￣ ｉ 资
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第 ８卷 第 ３ 期
２ ０ 年 ９月 ０６
地 球 信 息 科 学
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高精度 曲面 建模 最佳 表达形式 的数值 实验 分析
Ｈ Ｓ ． Ａ Ｍ２和 ＨＡ Ｍ３ 根 本 上解 决 了长 期 以 Ａ Ｍ１ Ｈ Ｓ Ｓ 从
１ 高 斯 方 程 组
虽然 Ｈ Ｓ 的理 论 基 础 是 高斯 方 程组 ， 由于 ＡＭ 但 有 限差 分所 带 来 的数 值 困难 ， 全 照 搬 高斯 方 程 并 完 不能 达 到所 期 望 的计 算模 拟 结 果 ， 要 通 过数 值 模 需
勇做新时代科技创新的排头兵——记中国科学院地理科学与资源研究所研究员岳天祥
先锋人物Avant character·10·中国高新科技 2019年第39期勇做新时代科技创新的排头兵——记中国科学院地理科学与资源研究所研究员岳天祥■ 文／苏宝塍2016年8月23~26日，“生物多样性与生态系统服务决策支持情景与模型”国际研讨会在法国蒙彼利埃市举行，中国科学院岳天祥研究员作了“生物多样性与生态系统服务曲面建模”的大会特邀报告，并参加联合国《生物多样性与生态系统情景与模型方法评估》面向政策制定者的总结概要发布仪式。
岳天祥团队创新性地建立的高精度曲面建模方法（HASM），是一种可用于空间插值、尺度转换、数据融合和模型-数据同化的全新方法。
以全局性近似数据（包括遥感数据和全球模型粗分辨率模拟数据）为驱动场，以局地高精度数据（包括监测网数据和调查采样数据）为优化控制条件，有效解决了困扰业界曲面建模长达半个世纪之久的误差问题和多尺度问题。
国际生态建模学会前主席Sven Erik Joergensen教授指出，误差问题和低计算速度问题是地理信息系统和计算机辅助设计系统面临的两个主要挑战，HASM为此提供了解决方案。
国际生态学会前主席Wolfgang Haber教授指出，HASM是环境建模和环境科学的重要事件，是环境建模的杰作和基石。
抢占先机，引领科技发展方向习近平总书记指出，我国广大科技工作者要把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向，勇做新时代科技创新的排头兵。
HASM发展至今，不仅解决了多尺度问题和大内存需求，而且大幅提高了精度，实现运算过程的智能化，达到84.45秒内完成14千米空间分辨率全球气候空间格局模拟的运算能力，实现了多尺度数据的快速融合，为HASM的广泛应用和三维动态实时可视化奠定了坚实基础。
这些都在后续的实际应用中得到了验证。
岳天祥团队进一步归纳提炼形成的地球表层系统建模基本定理及有关推论，已作为要点内容，被纳入联合国“生物多样性与生态系统服务政府间科学与政策平台（IPBES）”的情景分析与建模指导性文件。
天文地理
天文地理作者：来源：《科学中国人》2016年第07期太阳暗条和冕环之间的磁重联过程中的精细结构和详细演化中科院国家天文台李乐平副研究员与国内外学者合作发现磁重联精细结构及其演化，研究结果发表于《自然-物理》。
磁重联是方向相反的磁力线相互靠近、断开再重新连接的现象。
它在无垠宇宙中所有磁化等离子体系统（如日冕、恒星冕等离子体实验室等）中扮演着十分重要的角色，是磁能爆炸式释放转化为其它形式能量的基本物理过程。
在天体物理研究中，它常被用来解释多种天文现象（如太阳耀斑、暗条爆发和伽马暴等），但直接观测磁重联过程极其困难。
通过分析太阳动力学天文台和日地关系天文台两颗卫星的观测数据，发现当爆发暗条碰到冕环时，它们相互作用，构成了典型的X型重联结构，证实了三维磁重联理论。
帕米尔东北缘前陆盆地物源变化对西构造结印度板块与亚洲南缘47Ma碰撞时间的约束中科院地质与地球物理研究所孙继敏研究员与其合作者，对帕米尔东北缘前陆盆地奥依塔克剖面，开展了砂岩成分、同位素物源示踪等综合研究，相关成果发表于《构造地质学》。
印度板块与欧亚板块的碰撞时间是青藏高原研究中历时最长、争议最大的热点问题之一，是青藏高原研究中的重要问题。
研究显示奥依塔克剖面新增了来自科希斯坦-拉达克弧以及喀喇昆仑的物源，排除了南帕米尔来源的可能性。
随着帕米尔弧形构造带呈突刺状向北强烈扩展和远程效应影响，帕米尔北缘不断隆升，逐渐阻隔了来自科希斯坦、喀喇昆仑地体的物质，新的物质来源以帕米尔、昆仑山地体为主。
新毫秒脉冲星中科院国家天文台李菂研究团队与澳大利亚科学家合作，在杜鹃座47球状星团的找到了2颗新的毫秒脉冲星，命名为J0024-7204aa和J0024-7204ab。
把杜鹃座47球状星团的已知脉冲星数目从23颗更新为25颗，研究结果发表于《英国皇家天文学月刊》。
这一发现将多次观测的时域信号做傅立叶变换，在频域将功率谱对齐累加，提高信噪比，有助于探测到更弱的脉冲星信号。
像素点和经纬度的映射关系 曲面
《像素点和经纬度的映射关系曲面的探索与理解》一、序言在当代数字技术和地理信息系统中，像素点和经纬度的映射关系是一项非常重要的内容，它涉及到图像处理、地图绘制、卫星导航等诸多领域。
而曲面作为一种特殊的空间几何概念，对于地球表面的描述和建模也有着深远的影响。
本文将围绕这两个主题展开探讨，力图为读者带来全面而深入的理解。
二、像素点和经纬度的映射关系1. 像素点像素点是数字图像的最小单元，它是图像处理和显示的基本构成要素。
在数字图像中，每一个像素点都有着特定的位置和颜色信息，通过像素点的排列组合，我们可以 re途全图像的内容。
在许多情况下，像素点被用来表示现实世界中的空间位置和属性，尤其是在地理信息系统中。
2. 经纬度经纬度是地球表面上任意一点的地理坐标，经度表示东西方向的位置，纬度表示南北方向的位置。
由于地球是一个近似于椭球体的三维物体，因此为了准确描述地球上的位置，通常会使用经度和纬度这两个坐标值。
经度的取值范围是-180°到180°，而纬度的取值范围是-90°到90°。
3. 映射关系在地图绘制和卫星导航系统中，像素点和经纬度之间的映射关系至关重要。
通过合理的映射算法，我们可以将地球表面上的经纬度坐标转换为数字图像上的像素位置，从而实现地图的可视化显示和位置的精确定位。
不同的地图投影方式和像素点排列方式都会对映射关系产生影响，因此需要根据具体应用场景选择合适的映射方法。
三、曲面的概念与应用1. 曲面的定义在数学和几何学中，曲面是指三维空间中的一类特殊曲线，它可以用数学方程或参数方程进行描述。
曲面通常具有一定的曲率和方向性，可以用来描述球体、圆柱体、双曲面等各种几何体。
在地理信息系统和地图制图中，曲面也被广泛用于地球表面的建模和可视化。
2. 曲面的应用曲面的概念在地图制图和空间数据分析中有着重要的应用价值。
通过对地球表面的曲面进行建模，我们可以更准确地描述地形形貌、地势起伏和地貌特征，为环境监测、资源调查和城市规划等领域提供可靠的空间信息。
中国高精度数字高程基准建立的关键技术及其推广应用
中国高精度数字高程基准建立的关键技术及其推广应用
中国高精度数字高程基准的建立涉及到以下几个关键技术：
1. 高精度高程测量技术：采用全球导航卫星系统（GNSS）、
激光测量、测量影像、遥感等技术手段进行高程测量，确保高程数据的精度和准确性。
2. 大地基准网建设技术：通过建立密集的控制点网，采用精密的GPS观测、大地形变模型建立等方法，实现高精度的高程
基准。
3. 数据处理与差分技术：通过数据处理和差分技术对高程数据进行校正和纠正，消除测量误差和系统误差，提高数据的精度和准确性。
4. 高精度数字高程模型构建技术：通过采集大量的高程数据，利用插值和表达式模型等方法，构建全国范围内高精度的数字高程模型（DEM）。
与高精度数字高程基准相关的推广应用包括：
1. 地理信息系统（GIS）：高精度数字高程基准数据可以作为
地理信息系统的基础数据，用于地图制作、空间分析和决策支持等领域。
2. 遥感应用：高精度数字高程基准数据可以用于遥感图像的几何校正和立体匹配，提高遥感数据的精度和空间定位的准确性。
3. 基础设施规划与设计：高精度数字高程基准数据可以用于城市规划、交通规划、水利工程设计等基础设施规划与设计领域，提供精确的地形信息和高程数据支持。
4. 地质灾害研究与防治：高精度数字高程基准数据可以用于地质灾害的评估和预测，提高地质灾害防治的效果和准确性。
5. 气象与气候研究：高精度数字高程基准数据可以用于气象观测站点的布设和气候模拟模型的建立，提高气象和气候预测的精度和准确性。
6. 精准农业：高精度数字高程基准数据可以用于农田的精细管理和农作物的精准种植，提高农田的利用效率和农作物的产量。
遥感降水降尺度高精度校正及不确定性分析方法
２０２４年２月水 利 学 报ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ第５５卷 第２期文章编号：０５５９－９３５０（２０２４）０２－０２２６－１３收稿日期：２０２３－０７－３１基金项目：国家自然科学基金面上项目（５２２７９０３１）；国家重点研发计划项目（２０２３ＹＦＣ３２０９３０２－０３）；国家自然科学基金青年项目（５２３０９０４０）；北京市自然科学基金项目（ＪＱ２１０２９）作者简介：董甲平（１９９７－），博士生，主要从事水文水资源研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｊｉａｐｉｎｇ２０２３＠１６３．ｃｏｍ通信作者：冶运涛（１９８２－），正高级工程师，主要从事水资源学与水信息学研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｅｙｕｎｔａｏ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ遥感降水降尺度高精度校正及不确定性分析方法董甲平１，２，３，冶运涛２，３，顾晶晶１，２，３，黄建雄２，３，关昊哲２，３，曹 引２，３（１．天津大学建筑工程学院，天津 ３０００７２；２．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京 １０００３８；３．水利部数字孪生流域重点实验室，北京 １０００３８）摘要：为消除降水场同质部分影响，提升统计降水降尺度结果精度，提出了基于贝叶斯高精度曲面建模（Ｂａｙｅｓ－ＨＡＳＭ）算法的遥感降水降尺度高精度校正方法。
该方法通过引入模拟精度更高的高精度曲面建模方法，并结合贝叶斯优化算法，实现了模型参数自动优化选择和高精度降尺度校正，解决了现有降尺度残差校正方法存在的误差和多尺度问题。
结果表明：贝叶斯优化使高精度曲面建模的不确定性显著减少；经过Ｂａｙｅｓ－ＨＡＳＭ残差校正后，降尺度结果的散点分布更加接近１∶１线，年、季、月和旬尺度的精度指标均得到了显著的改善，ＣＣ和ＩＡ指标提高至０．９左右，ＲＭＳＥ下降明显，ＲＢ也显著改善。
本方法能显著降低模型的不确定性并起到消除降水场同质部分影响的作用，有效提升降水降尺度结果精度。
关键词：数字孪生流域；高精度曲面建模；贝叶斯优化；统计降尺度；遥感降水 中图分类号：ＴＶ２１３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０４７１１ 研究背景降水是全球水循环的重要组成部分，也是地表水文过程的基本驱动因子［１］。
基于无人机摄影测量技术的三维建模研究——东江森林公园高精度三维建模研究及应用
基于无人机摄影测量技术的三维建模研究——东江森林公园高精度三维建模研究及应用黎新宇;莫基琳【摘要】为提高森林景观三维模拟的真实性和实用性,为林区精细化巡查、景观规划和森林经营管理提供可靠依据,以广东省东江森林公园为例,基于无人机低空倾斜摄影测量高精度、高分辨率、灵活性强和不受复杂地形影响等特点,将无人机低空摄影测量系统应用到森林资源精准调查。
文章阐述了垂直起降固定翼无人机的运用和DEM、DOM及三维真实空间场景的制作方法,实现对45 km2大范围公园的三维真实场景重建。
实践结果表明:(1)同常规的遥感调查方法相比,该方法不仅能够获取更高分辨率和更高精度的林区调查基础数据,而且还提高了其时效性及可靠性;(2)构建的森林公园三维真实空间场景突破了传统的二维解译技术,提高了森林公园环境解译的精确度及准确度。
【期刊名称】《林业与环境科学》【年(卷),期】2018(034)006【总页数】5页(P103-107)【关键词】固定翼无人机;三维模型;东江林场【作者】黎新宇;莫基琳【作者单位】[1]广东省东江林场,广东河源517465;;[2]广州地理研究所,广东广州510070;【正文语种】中文【中图分类】P237随着科技的不断发展，三维建模已被广泛应用于各个行业[1-3]，包括测绘测量、地理信息系统、教学展示、城市规划、建筑建设、游戏制作、智慧城市、智慧景区、古文物数字化存档保护等。
传统的手工建模有着与地形图匹配程度高、位置精度高、建筑物与地表分界清晰的优势，但传统的遥感影像数据主要来源于垂直或倾角很小的卫星影像或航空影像，这些影像数据大部分只有地物的顶部信息，缺少地物的侧面信息，不利于三维真实场景的建立，并且这些影像上地物熔体产生变形及遮挡压盖问题，不利于后期的数据处理。
其生成的模型是静态的模型，并由于费时费力，难以应用于大范围尺度的三维建模中。
倾斜摄影建模技术可以真实地反映出地物的侧面详细轮廓及纹理信息，为三维实体模型的构建提供了数据基础。
大高差变化区域GNSS高程转换模型与方法的优选
大高差变化区域GNSS高程转换模型与方法的优选张东明;吕翠华;杨万枢;张春良;顾德茂【摘要】在地形起伏变化大的山区,基于GNSS技术实测的大地高和高精度几何水准实测的正常高数据,将线状拟合、平面拟合、曲面拟合等多种GNSS高程转换数学模型分别应用到GNSS/水准拟合法和EGM2008模型的"移去-恢复"法中,讨论了各模型方法在山区的高程转换应用情况及转换精度.利用Altrans EGM2008 Calculator计算得到的地球重力场模型高程异常值,由于综合考虑了高程异常的几何和物理特性,使EGM2008模型的解算精度高于GNSS/水准拟合法精度.并通过实例证明,EGM2008"移去-恢复"法的曲面拟合模型适用于大高差山区cm级GNSS 测高.【期刊名称】《地理空间信息》【年(卷),期】2017(015)002【总页数】3页(P91-93)【关键词】GNSS测高;GNSS/水准;几何模型;AltransEGM2008Calculator;高程转换【作者】张东明;吕翠华;杨万枢;张春良;顾德茂【作者单位】昆明冶金高等专科学校,云南昆明 650033;昆明冶金高等专科学校,云南昆明 650033;昆明冶金高等专科学校,云南昆明 650033;玉溪矿业大红山铜矿,云南玉溪 653100;玉溪矿业大红山铜矿,云南玉溪 653100【正文语种】中文【中图分类】P216我国的高程基准采用似大地水准面为基准面的正常高系统。
高精度正常高的获取通常采用几何水准测量的方法来实现。
高海拔区域，特别是高差大的山区，水准测量难度大，需要投入较大的人力物力。
GNSS技术目前已经成为空间定位的成熟技术，可以提供高精度的三维坐标，实现快速测高。
但GNSS测量得到的高程是基于WGS 84椭球面的大地高，需要将大地高转换为正常高系统，才能成为工程建设中实用的高程。
在转换过程中，只要得到测量点的高程异常值，便可实现大地高与正常高的转换。
DEM基础知识整理
DEM基础知识DEM即地面数字高程Digital Terrain Model, 是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
如地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征。
数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。
高程是地理空间中的第三维坐标。
数学表达为：z = f（x，y）DEM是DTM的一个子集，是DTM的基础数据，最核心部分，可以从中提取出各种地形信息，如高度、坡度、坡向、粗糙度，并进行通视分析，流域结构生成等应用分析。
DTM（Digital Terrain Model），数字地面模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一种模拟表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。
x、y表示该点的平面坐标，z值可以表示高程、坡度、温度等信息，当z表示高程时，就是数字高程模型，即DEM。
地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。
数字高程模型是地形曲面的数字化表达，就是说，DEM是在计算机存储介质上科学、真实地描述、表达和模拟地形曲面实体，因此它的建立实际上是一种地形数据的建模过程。
DEM的建立首先要对地形曲面进行抽象、总结和提炼，形成高度概括的地形曲面数据模型，然后在此数据模型基础上，将观测数据按照一定的结构组织在一起，形成对数据模型的表述，最后借助计算机实现数据管理和地形重建。
1.DEM质量评价标准保凸性：若逼近面与实际曲面的波动次数相等或接近，而且两者对应的脊线、谷线位置和走向基本一致，则保凸性好，反之保凸性差。
逼真性：逼近面F(x,y)和实际地形曲面f(x,y)对应点之间应满足关系式：MAX|f(x,y)-F(x,y)|≤σ，则认为逼近面达到逼真性要求。
光滑性：光滑性是指曲线上切线方向变化的连续性，或者说曲线上曲率的连续性。
曲线的平顺性指曲线上没有太多的拐点。
数字高程模型试题集
《数字高程模型》第1讲概论一、名词解释1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。
Digital Elevation Model，缩写DEM.。
二、填空（选择、判断）1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。
2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。
三、问答题1、DEM的特点。
（1）容易用多种形式显示地形信息。
地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理；（2）精度不会损失，没有载体变形的问题；（3）容易实现自动化、实时化。
将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。
（4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。
2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。
（1）纸质等高线地形图扫描；（2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）；（3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）；（4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）；（5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点数据文件；（6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；3）高分辨率遥感影像（1m分辨率IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据，是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据，但价格昂贵。
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今天是 2011年3月9日 星期三
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地理资源所高精度高速度曲面建模方法取得新进展
文章来源：地理科学与资源研究所发布时间：2011-03-07【字号： 小 中 大 】
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：/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
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