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醉染图书地球表层系统模拟分析原理与方法9787030529534
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部分HASM基本原理章地球表层建模的概念与问题31.1地球表层建模研究进展31.1.1地球表面形絲达31.1.2地球气候系统模拟31.1.3生态建模41.1.4地球表层模拟系统51.2有关国际研究计划61.3地球表层建模存在的主要问题81.3.1误差问题81.3.2多尺度问题81.3.3三维实时可视化问题91.3.4地球表层模拟速度问题91.4撰写本书的目的9第2章经典曲面建模方法112.1经典曲面建模方法的发展及其误差问题112.2经典曲面建模方法的数学表达132.2.1趋势面分析法132.2.2反距离权重法132..不规则三角网法132.2.4克里金法142.2.5样条函数法142.2.6薄板样条函数法15.讨论15第3章高精度曲面建模方法的基本理论体系173.1曲面建模方法探索与曲线等同度指数173.2基本原理183.2.1控制论183.2.2微分几何学原理193..曲面论基本定理203.2.4HASM停机准则223.3高精度曲面建模方法223.4HASM算法设计与比较分析303.4.1驱动场选择对算法精度的影响分析303.4.2差分离散格式对算法精度的影响分析343.4.3主方程选择对算法计算效率的影响分析373.4.4采样方式对HASM收敛速度的影响分析373.4.5采样方式对HASM精度的影响分析393.5曲面复杂度与HASM模拟精度关联分析403.6讨论44第4章应用型HASM方程组求解方法464.1引言464.2HASM直接算法474.2.1HASM高斯消去法514.2.2HASM的平方根法(HASM—SR)524..数值实验534.3HASM迭代法及其系数矩阵结构534.3.1HASM迭代表达534.3.2系数矩阵结构554.3.3HASM高斯—赛德尔算法和HASM预处理高斯—赛德尔算法574.3.4HASM共扼梯度法和HASM预处理共扼梯度法634.4结论66第5章理论型HASM方程组求解方法685.1HASM快速算法685.1.1基于不完全Cholesky分解的预处理共辄梯度法(ICCG)705.1.2基于对称逐步超松弛的预处理共轭梯度法(SSORCG)715.2HASM迭代格式725.3数值实验765.3.1HASM算法765.3.2HASMab与HASMabc比较785.3.3HASM驱动场问题785.3.4HASM边界值问题795.3.5运算速度、占用内存与模拟精度的权衡805.4讨论80第6章HASM的高阶处理和复杂边界问题826.1非均匀步长的HASM方法826.2采样矩阵的高阶处理836.3复杂边界下的HASM算法896.4讨论93第7章HASM实时动态算法947.1引言947.2静止窗口实时动态模拟的HASM算法957.2.1数学表达及其求解957.2.2HASM系数矩阵的分解967..HASM动态加点问题977.2.4HASM动态减点问题987.2.5数值实验997.3移动窗口实时动态模拟的HASM算法1017.4讨论108第二部分HASM高对故算法第8章HASM多重网格法1118.1引言1118.2HASM多重网格表达1118.3数值实验1138.4实验研究1148.5结论与展望116第9章HASM适应算法1179.1引言1179.2HASM适应算法1179.2.1HASM适应算法主方程表达1179.2.2误差估值器1189..格网细化1189.2.4误差指示器1199.3应用案例1199.3.1案例区及其数据获取1199.3.2董志塬数字高程模型构建1209.4讨论10章HASM平差计算12410.1平差计算12410.1.1参数平差12510.1.2条件平差12610.1.3逐次条件平差12610.1.4逐次独立条件平差12710.2HASM平差计算12910.3HASM—AC时间复杂度和空间复杂度13610.3.1时间复杂度13610.3.2空间复杂度13610.4HASM—AC误差控制13710.4.1计算模型与数据精度的匹配13710.4.2HASM—AC误差控制13810.4.3数值实验13810.5实研究13910.5.1误差表达13910.5.2精度数值实验13910.5.3精度交叉验14110.5.4计算效率分析14410.6结论1441章HASM并行算法14611.1引言14611.1.1并行计算的发展14611.1.2并行计算机体系结构14711.1.3并行编程环境14811.1.4并行计算时间效率测定14911.2HASM—AC的并行算法15011.2.1HASM—AC并行算法架构15011.2.2HASM—AC并行算法15111.3HASM—AC并行算法实现15311.3.1MPI与C语言联合编程15311.3.2并行处理中的进程映15411.3.3HASM—AC方法并行计算中的进程同步15611.3.4HASM—AC并行计算的文件输出15611.4并行计算验15711.5结论159第三部分HASM启用研究2章数字地面模型构建16312.1引言16312.2数字地面模型构建16412.2.1基于实测数据的数字地面模型16412.2.2高程异常曲面模拟16512..考虑地形特征点的数字地面模型模拟1681.SRTM数字地面模型空缺填补1711..1数据与方法1711..2空缺填补结果分析17312.4讨论1753章LiDAR点云数据HASM算法17613.1引言17613.1.1滤波算法17713.1.2LiDAR点云数据空间插值17813.1.3地面实测数据、卫星遥感数据和LiDAR点云数据融合17813.2HASM算法18013.3数字地面模型与树高模拟分析18113.3.1样地尺度案例18113.3.2小流域尺度案例18113.4讨论1864章数字地面模型HASM尺度转换18714.1引言18714.2降尺度算法18814.3升尺度算法19014.4实研究19314.4.1DTM降尺度19314.4.2DTM升尺度19414.5讨论1985章中国气候空间插值与变化趋势模拟分析19915.1引言19915.1.1空间插值19915.1.2空间非平稳分析19915.2趋势面模拟与空间平稳分析方法20015.2.1趋势面模拟20015.2.2空间平稳分析方法20215.3空间非平稳和空间平稳气候要素分类20515.3.1数据20515.3.2尺度年平均气温空间平稳分析20615.3.3尺度年平均降水空间非平稳分析20815.4气候要素空间插值结果21315.4.1年平均气温变化趋势分析21315.4.2年平均降水变化趋势分析21515.5不同时期各区优选年平均温度变化和年平均降水量变化21715.5.1年平均温度21715.5.2年平均降水量21815.6结论21915.6.1方法21915.6.2气候变化趋势2206章中国气候未来情景降尺度模拟分析22116.1引言22116.2CMIP5年平均气温、降水的降尺度模型22216.2.1气候情景22216.2.2空间平稳分析与降尺度模型表达22216..降尺度方法精度比较216.3CMIP5精度分析22516.3.1CMIP5基准数据与气象台站观测数据比较分析22516.3.2RCPs情景误差分析22716.4气候情景模拟分析016.4.1年平均气温116.4.2年平均降水416.5讨论7章气候变化及森林生态系统响应模拟分析24117.1引言24117.2气候变化模拟误差及生态系统响应模拟分析24217.2.1气候模拟误差分析24217.2.2HLZ生态系统模拟对气候变化插值误差的响应24617.3气候变化24817.3.1年平均气温变化24817.3.2年平均降水变化24917.3.3气候变化25017.4生态系统变化趋势25117.4.1生态系统分布与面积变化25117.4.2生态系统平均中心移动25317.5结论25417.5.1生态系统模拟结果对气候模拟误差的响应25417.5.2森林生态系统对实际气候变化的响应2548章土壤质量空间模拟分析实验25618.1引言25618.2数据与方法25718.2.1研究区域25718.2.2数据获取25818..基于内梅罗指数的土壤质量评估方法25918.2.4模拟精度分析方法26118.3模拟结果对比分析26118.3.1有机质模拟结果对比26118.3.2全氮模拟结果对比26318.3.3碱解氮模拟结果对比26618.3.4全磷模拟结果对比26818.3.5有效磷模拟结果对比27018.3.6速效钾模拟结果对比27218.3.7pH模拟结果对比27418.3.8碳氮比和氮磷比模拟结果对比27618.3.9综合肥力模拟结果对比28018.4讨论2849章中国土壤质量综合评价28519.1引言28519.2数据与方法28519.2.1土壤数据28519.2.2环境数据28619..研究方法28719.3典型土壤剖面统计特征29019.3.1土壤pH29019.3.2土壤有机质29119.3.3土壤全氮29219.3.4土壤全磷29419.3.5土壤全钾29519.3.6土壤碱解氮29619.3.7土壤有效磷29719.3.8土壤速效钾29919.3.9表层土壤厚度30019.4土壤质模拟分析30119.4.1主成分分析30119.4.2回归分析30219.4.3中国表层土壤主要指标模拟结果30519.4.4中国表层土壤质量综合评价结果31119.5讨论311第20章陆地生态系统变化模拟分析31320.1引言31320.方法120.2.1HLZ分类系统31320.2.2生态空间分布模型31420.3尺度潜在陆地生态系统模拟31520.3.1中国陆地生态系统的变化趋势31520.3.2HLZ生态系统的面积变化趋势31720.3.3生态多样和斑块连通32020.3.4平均中心移动32020.4尺度HLZ生态系统情景分析320.4.1中国HLZ生态系统面积变化的未来情景320.4.2平均中心移动33420.5讨论3382章土地覆被变化未来情景模拟分析33921.1引言33921.2土地覆盖分类及其概率转移矩阵33921.3土地覆盖空间分布未来情景34121.4土地覆盖结构变化34721.5土地覆盖类型平均中心移动趋势35221.6讨论355第22章中国碳储量模拟分析35722.1引言35722.1.1全球研究概况35722.1.2中国研究概况35822.1.3机理模型35922.2数据劫法36022.2.1森资源连续清查数据36022.2.方法122..模型评价3652.模型不确定分析36722.4结论369第章中国人口承载力模拟分析370.1引言370.1.1土地承载力概念370.1.2全球人口承载力估算370.2中国土地人口承载力估算方法371.2.1生态阈值371.2.2陆地生态系统食物供给潜力模型374.数据375..1陆地生态系统的分类数据375..2计算食物供给潜力的数据375.4陆地生态系统的食物供给潜力375.4.1农田生态系统375.4.2草地生态系统377.4.3林地生态系统377.4.4水生生态系统381.4.5中国陆地人口承载力382.5讨论383第24章中国食物供给变化趋势38524.1引言38524.2耕地变化38524.2.1退耕还林还草工程38524.2.2城镇化38624.3耕地食物产量及其变化38724.3.1作物产量38724.3.2食物营养产量38824.4草地食物生产力39124.5水产食物39324.6进出口食物39424.7人口供养能力分析39624.8讨论397第25章人口空间分布变化趋势与未来情景模拟分析39925.1引言39925.2人口分布曲面建模方法40025.3人口增长态势分析40125.4人口空间分布曲面建模方法40325.4.1人口空间分布历史反演40325.4.2未来情景模拟分析40925.5讨论415第26章结论与展望416参考文献419
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