2003年以来,发表学术论文50篇,其中发表和待发表SCI/SSCI国际源期刊论文15篇(其中第一作者14篇、接受待发表2篇);原始取得全部权利软件著作权4项。主要原创性成果包括高精度曲面建模(HASM)方法、人口空间分布曲面建模(SMPD)方法和多尺度生态多样性模型,它们受到了国际界同行的高度评价。J?rgensen教授认为,SMPD模型是一个非常好的多尺度和跨尺度方法;Haber教授认为,HASM 有非常高的精度,它从理论上解决了长期以来困扰曲面建模的误差问题;Koellner等在引文中指出,Yue等人基于多重分维几何学的多样性指数能够为更加深入认识多样性度量的空间蕴涵和尺度依赖性提供了一个恰如其分的工具。其中HASM被生态学百科全书(Encyclopedia of Ecology)收录,SMPD被生态建模手册(Handbook of Ecological Modelling)收录。
HASM;error;multi-scale;computational speed;accuracy
曲面建模的精度问题和多尺度问题是地理信息系统领域近20年来的研究热点。为了从理论上解决自二十世纪六十年代后期以来困扰地理信息系统曲面建模的误差问题及多尺度问题,我们建立了基于曲面论基本定理的高精度曲面建模(HASM)方法。本项目在提高建模精度的前提下,试图减小HASM曲面建模的运算量,提高HASM运行速度,及发展多尺度地球表层系统建模与数字模拟方法。通过深入挖掘曲面论基本定理的内涵,将曲面的混合偏导数所满足的方程引入到HASM模型中,提高了HASM在边界处的模拟精度,进而改善了HASM在整个模拟区域的模拟精度;给出了HASM迭代停机准则的定量指标;发展了多重网格法,降低了HASM的运算量;提出了GPU加速的HASM并行算法和消息传递并行编程环境(MPI)的HASM并行算法,提高了HASM的运算速度及运行效率;实现了高分辨率董志塬数字地面模型三维快速可视化;并通过采用自适应算法,在甘肃省董志塬完成了10米分辨率的数字高程模型模拟实验,实现了生态地理过程的高精度、高时效的模拟;同时,收集与采集了全球、全国、江西省和董志塬多空间尺度的多源数据,对全球、全国及江西的陆地生态系统进行了模拟分析;目前已达到了完成7公里空间分辨率全球问题空间格局模拟的运算能力,为其广泛应用和实时动态模拟奠定了基础。 通过四年的研究工作,超额完成了研究计划内容。基本形成了以全局近似数据为驱动场、以局地高精度数据为优化控制条件的地球表层模拟方法及其理论体系。有关成果得到了国际界的高度评价。例如,现任国际生态建模学会主席Sven Erik Jorgensen教授认为(见Ecological Modelling 222,3300),“HASM对地理信息系统而言,就像一个完美的梦。……。为地球表层建模做出了重要贡献”。前国际生态学会主席Wolfgang Haber教授指出(见Journal of Geographical Sciences 22(3)),“HASM是环境建模和环境科学的里程碑”。共发表论文50篇,其中SCI检索论文12篇;出版英文专著1本;取得专利授权1项;软件著作权2项。共参加了8次国际会议,作了一次国际会议的特邀报告、4次全国性特邀报告。四年来培养博士生10名,博士后2名。