天文辐射空间分布与尺度效应研究

波的多普勒效应

波的多普勒效应 （应化2，闻庚辰，学号：130911225） 摘要：在生活中，我们常常遇到波源与观测者发生相对运动的情形，如站在铁路旁听着高速行驶的列车拉着响笛飞驰而过，此时你会感觉到响笛音调的明显变化，这就是人们常说的多普勒效应。本文从多普勒效应的基本原理出发，结合声波中的具体实例，介绍了多普勒效应在天文学、医学和公共交通方面的应用。最后，发散地想了原理变化后的一些现象，简要说了冲击波、马赫锥的相关内容。 关键词：波，多普勒效应，生活，现象，物理，应用。 一、多普勒效应基本原理 首先，先来让我们以声波为例具体分析一下多普勒效应的三种情况。物理量的定义：设波源为S，观察者相对介质的运动速度是v0，波源相对介质的运动速度是vs，声波在介质中的传播速度为u，波源的频率、波的频率、观察者收到的频率分别是,,B 二、多普勒效应的简单理解 如果把声波视为有规律间隔发射的脉冲，可以想象若你每走一步，便发射了一个脉冲，那么在你之前的每一个脉冲都比你站立不动时更接近你自己。而在你后面的声源则比原来不动时远了一步。或者说，在你之前的脉冲频率比平常变高，而在你之后的脉冲频率比平常变低了。 三、多普勒效应的应用 （一）、天文学 我们应该知道，宇宙中的天体是有它们特有的光谱的。科学家爱德文〃哈勃通过研究光谱，使用多普勒效应得出宇宙正在膨胀的结论：他发现远离银河系的天体发射的光线频率变低，即移向光谱的红端，称为红移，天体离开银河系的速度越快红移越大，这说明这些天体在远离银河系。反之，如果天体正移向银河系，则光线会发生蓝移。 （二）、医学 我们知道血管内血流速度和血液流量，它对心血管的疾病诊断具有一定的价值，特别是对

多普勒效应及其应用1

多普勒效应及其应用 中文摘要：本文介绍了多普勒效应的发展过程和理论解释，通过具体例子重点讲述了声波和光波的多普勒效应, 并且介绍了多普勒效应在各领域中的应用及多普勒效应的应用原理。说明了多普勒效应在生活中的普遍性以及研究多普勒效应的重要性 主题词:多普勒效应; 原理，应用 正文: 引言：在日常生活中，我们有过这样的经验，在铁路旁听行驶中火车的汽笛声，当火车鸣笛而来时，人们会听到汽笛声的音调变高．相反，当火车鸣笛而去时，人们则听到汽笛声的音调变低．像这样由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．这种现象是奥地利物理学家多普勒（1803～1853）于1842年首先发现的，因此以他的名字命名．多普勒效应的正式提出是1842年在布拉格举行的皇家波西米亚学会科学分会会议上的论文《论天体中双星和其他一些星体的彩色光》。该论文的主要结论是： （1）如果一个物体发光，在沿观察者的视线方向以可与光速相比拟的速度趋近我们，或后退，那么这一运动必然导致光的颜色和强度的变化。 （2）如果在另一方面一个发光物体静止不动。而代之以观察者直接朝向或者背离物体非常快速的运动，那么所有的这些频率变化都会随之发生。 （3）如果这一“趋向”和“背离”不是按照上述假定的那样，沿着原来视线的方向，而是与视线成一夹角的方向，那么除了颜色和光强的变化，星体的方向也要变化，这样一星体同时会在位置上发生明显变化。[1] 论文首次发表出来因为没有足够的实验数据和理论依据，因此被很多人质疑和批评。1845年在荷兰进行的火车笛声实验验证了多普勒效应的正确性，多普勒效应才开始得到广泛重视并应用于实际。多普勒效益的第一次应用始于战争服务，第一次世界大战末期，军用飞机开始出现，英国由于国土面积小在遭遇空袭预警能力很弱，饱受了来自空中的洗劫。第二次世界大战前期，英国物理学家罗伯特·沃森-瓦特根据多普勒效应的原理研制出了最早期的雷达，在英国的东海岸建立了对空雷达警戒网，该雷达墙天线有100米高，能测到160千米以外的敌机，依靠这个雷达墙，英国总能及时准确的测出德国飞机的架数、航向、速度和抵达英国本土的时间，牢牢把握住了战争主动权，有效的降低了德国空军的杀伤力，在这场英国保卫战中扮演着不可替代的决定性的作用。 多普勒效应的原理 波在波源移向观察者时接收频率变高，而在波源远离观察者时接收频率变低。当观察者移动时也能得到同样的结论。 假设原有波源的波长为λ，波速为c，观察者移动速度为v：当观察者走近波源时观察到的波源频率为（c+v）/λ，如果观察者远离波源，则观察到的波源频率为（c-v）/λ 声波中的原理 设声源的频率为v，声波在媒质中的速度为V，波长λ=V/v。声波在媒质中传播的速度与波源是否运动无关，故总是以决定于媒质特性的速度V来传

城市规划空间数据的多尺度特征及其关键问题

城市规划空间数据的多尺度特征及其关键问题 作者：高惠君， 廖佳， 郭达志， GAO Hui-jun， LIAO Jia， GUO Da-zhi 作者单位：高惠君,GAO Hui-jun(中国矿业大学,资源与安全工程学院,北京,100083;宁波市规划与地理信息中心,浙江,宁波,315041)， 廖佳,LIAO Jia(宁波市测绘设计研究院,浙江,宁波 ,315041)， 郭达志,GUO Da-zhi(中国矿业大学,资源与安全工程学院,北京,100083) 刊名： 测绘工程 英文刊名：ENGINEERING OF SURVEYING AND MAPPING 年，卷(期)：2009,18(3) 参考文献(17条) 1.郭达志空间数据挖掘及其不确定性研究[期刊论文]-测绘与空间地理信息 2004(05) 2.ALEXANDER SOROKINE Multi-scale Spatial Data Models for Decision Making and Environmental Modeling 2003 3.孙庆先;方涛;郭达志空间数据挖掘中的尺度转换研究[期刊论文]-计算机工程与应用 2005(16) 4.WU J Hierarchy and scaling:extrapolating information along a scaling ladder 1999(04) 5.艾廷华;成建国对空间数据多尺度表达有关问题的思考[期刊论文]-武汉大学学报（信息科学版） 2005(05) 6.赵文武;傅伯杰;陈利顶尺度推绎研究中的几点基本问题[期刊论文]-地球科学进展 2002(06) 7.孟斌;王劲峰地理数据尺度转换方法研究进展[期刊论文]-地理学报 2005(02) 8.裴韬;周成虎;骆剑承空间数据知识发现研究进展评述[期刊论文]-中国图象图形学报A 2001(09) 9.郭达志;方涛;杜培军论复杂系统研究的等级结构与尺度推绎[期刊论文]-中国矿业大学学报 2003(03) 10.李霖;应申空间尺度基础性问题研究[期刊论文]-武汉大学学报（信息科学版） 2005(03) 11.李军;周成虎地球空间数据集成多尺度问题基础研究[期刊论文]-地球科学进展 2000(01) 12.王家耀;成毅空间数据的多尺度特征与自动综合[期刊论文]-海洋测绘 2004(04) 13.吕一河;傅伯杰生态学中的尺度及尺度转换方法[期刊论文]-生态学报 2001(12) 14.刘纪根;蔡强国;樊良新流域侵蚀产沙模拟研究中的尺度转换方法[期刊论文]-泥沙研究 2004(03) 15.李宏伟;郭建忠多尺度地理空间数据的分布式存储与管理[期刊论文]-地球信息科学 2003(03) 16.王洪;艾廷华;祝国瑞电子地图可视化中的自适应策略[期刊论文]-武汉大学学报(信息科学版) 2004(06) 17.尹章才;李霖;朱海红基于XML的地理信息图示表达模型研究[期刊论文]-遥感信息 2005(04) 本文读者也读过(5条) 1.程结海.薛华柱.胡圣武.CHENG Jie-hai.XUE Hua-zhu.HU Sheng-wu空间数据尺度转换问题研究[期刊论文]-测绘与空间地理信息2008,31(5) 2.汪自军.陈圣波.韩念龙.湛邵斌.吕航.WANG Zijun.CHEN Shengbo.HAN Nianlong.ZHAN Shaobin.LUE Hang地学尺度转换理论及方法研究[期刊论文]-地理空间信息2007,5(4) 3.孟宝.张勃.丁文晖.张华.MENG Bao.ZHANG Bo.DING Wen-hui.ZHANG Hua地理尺度问题中不确定性原理的假设探讨[期刊论文]-地理与地理信息科学2005,21(6) 4.孙庆先.方涛.郭达志.Sun Qingxian.Fang Tao.Guo Dazhi空间数据挖掘中的尺度转换研究[期刊论文]-计算机工程与应用2005,41(16) 5.鲁学军.周成虎.张洪岩.徐志刚地理空间的尺度-结构分析模式探讨[期刊论文]-地理科学进展2004,23(2)

多普勒效应及其应用

多普勒效应及其应用 姓名：许涛班级：应物二班学号：20143444 天津理工大学理学院 摘要:在多普勒效应中有多普勒频移产生,并且与波源和观测者的相对运动情况有关,以此为基础讨论了多普勒效应在卫星定位、医学诊断、气象探测中的应用。 关键词:多普勒效应;定位;测速。 引言： 在日常生活中,人们都有这样的经验,火车汽笛的音调,在火车接近观察者时比其远离观察者时高.此现象就是多普勒效应.它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的.多普勒效应是波动过程的共同特征.光波(电磁波)也有多普勒效应,并于1938年得到证实.此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 多普勒效应及其表达式 由于波源和接收器(或观察者)的相对运动,使观测到的频率与波源的实际频率出现差别.这种现象称为多普勒效应。 机械波多普勒效应的普遍公式 设波源S发出的波在媒质中的传播速度为v、频率为fS,接受器R接收到的频率为fR,以媒质为参考系,波源与接收器相对于媒质的运动速度分别为uS和uR,uS和uR与波源和接收器连线的夹角分别为θS和θR,如图1所示.此时可以推导得到 fR= v+uRcosθR /v-uScosθS fS. (1) 此式为波源和接收器沿任意方向彼此接近时的多普勒效应公式.如果波源和接收器沿任意方向彼此远离时如图2所示,同理可推导出 fR=v-uRcosθR /v+uScosθS fS. (2) (1)、(2)两式就是机械波多普勒效应的普遍公式,由两式我们可以得到诸如S 和R在同一直线上运动时多普勒效应各公式的表示形式.由此可以看出多普勒效应不但与波源S和接收器R的运动速度有关,而且还与S和R的相对位置有关。 1.2 光波(电磁波)多普勒效应的普遍公式 因为光波(电磁波)的传播不依赖弹性介质,它与机械波需要靠媒质而传播有所不同,所以公式 (1)和(2)对光波(电磁波)不再适用.但是从理论上我们可以推证出光波的多普勒效应公式.若光源发出光波的频率记作f0,观测者测得该光的频率为f,通过计算可得: f=f0√（1-β) /1-βcosθ. (3) 其中,β= v c ,c为真空中的光度,v为光源相对于观测者的运动速度,θ为光源

多普勒效应在生活中的应用(1)

东南大学 课程小论文 题目多普勒效应的应用 院系土木工程学院 专业土木工程 姓名赵天辉 年级 05110229 2011年12月13日 摘要

所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。 【关键词】：多普勒效应应用雷达农业 多普勒效应的应用 多普勒效应在我们的生活中已经用到了方方面面，比如车辆测速，灾后救援，超声波诊断病情等，而这些都基于多普勒效应在在实际生活中的应用。为了更好地理解下面我们举几个个例子来看看多普勒效应在生活中的实使用。 一、多普勒效应 当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应。多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。波源相对于介质不动，当观察者朝着波源运动时，观察者接收到的频率增大；当观察者远离波源时，观察者接收到的频率减小。当观察者的速度与波速相等时接收不到波，此时接收到的频率变为零。观察者相对于介质不动，当波源接近观察者时，观察者接收到的频率增大；波源远离观察者时，观察者接收到的频率减小。波源和观察者同时相对于介质运动，综合以上两种情况可知，一方面由于观察者运动，使波面通过观察者的速度增大或减小；另一方面由于波源的运动，使观察者所在处的波的波长缩短或伸长。不仅机械波有多普勒效应，电磁波也有多普勒效应。 二、多普勒效应的应用 1.雷达测速仪 检查机动车速度的雷达测速仪也是利用这种多普勒效应。交通警向行进中的车辆发射频率已知的电磁波，通常是红外线，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度．装有多普勒测速仪的警车有时就停在公路旁，在测速的同时把车辆牌号拍摄下来，并把测得的速度自动打印在照片上。这样就可以对超速的汽车做出记录了。 2.多普勒效应在医学上的应用 在临床上，多普勒效应的应用也不断增多，近年来迅速发展起来的超声脉冲检查仪就是一个很好的例子。当声源或反射界面移动时，比如当红细胞流经心脏大血管时，从其表面散射的声音频率发生改变，由这种频率偏移就可以知道血流的方向和速度，如红细胞朝向探头时，根据Doppler原理，反射的声频则提高，如红细胞离开探头时，反射的声频则降低。医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化，就能知道血流的速度．这

基于视觉特征的尺度空间信息量度量

基于视觉特征的尺度空间信息量度量 王郑耀1)程正兴1)汤少杰2) 1)(西安交通大学理学院,西安,710049) 2) (西安交通大学电信学院图像所,西安,710049) 摘要：图像的多尺度表示指的是从原始图像出发,导出一系列越来越平滑、简化的图像。但这种简化意味着信息的丢失。如果能定量描述每一个尺度中图像的信息，这对于多尺度表示来说有着重要的作用。虽然Sporring等人提出的尺度空间信息熵度量能解决一些问题，但是并不满足从视觉理论和直观的基础上提出的尺度空间信息量度量的基本要求，例如形态不变性等,为此在Marr视觉理论基础上定义了一个新的具有视觉意义的尺度空间信息度量,并在典型的高斯尺度空间中,证明了它确实满足从视觉理论和直观的基础上提出的尺度空间信息量度量的基本要求。数值试验验证了这种定义在视觉上是可靠的，从而为图像尺度的自适应选择提供了一种可靠的方法。 关键词：尺度空间 高斯尺度空间 信息度量 自适应尺度选择 中图分类号：TP391.41 文献标识码：A Information Meausures of Scale-Space based on Visual Characters Shao-jie2) W ANG Zheng-yao1) CHENG Zheng-xing1)TANG 1) (Faculty of Science, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710049) 2)(Institute of image processing, Xi'an Jiaotong University, Xi'an, 710049) Abstract The basic idea behind a multi-scale representation is to embed the original image into such a one-parameter family of derived images, which become more and more smooth and simple. The simplification means the loss of details and information. It is important to measure the information of an image at a given scale and the loss between scales. Based on the theory of vision and intuition of image procession, the paper prosped seven principles: nonnegativity, causality, Geometric invariability and so on. Sporring and W eickert have proposed a method of information measures. But Sporring's measure can not satisfy principles proposed in this paper. This paper proposed a new information measure based on the Marr's Vision Theory. In Gaussian Scale space of one dimension, we use the number of the first-class and the second-class of points as the information measure. Use the theory of Gaussian scale space, this paper has proofed that the new measure method satisfies the principles proposed in this paper. Then we extend the method in two dimensions directly. Experimental results proof its reliability. So this is a good choice of information meausures of scale-space based on the visual characters. Key words: scale space; Gaussian scale space; information measures; scale selection 1 引言 如今,尺度技术(multi-scale techniques)在计算机视觉和图像处理技术中越来越得到理论上和应用上的关注[1-3]。所谓计算机视觉就是一个根据图像发现周围景物中有什么物体和物体在什么地方的过程，也就是从图像得到对观察者有用的符号描述的过程。众所周知,人在不同的距离下,观测同一图像获得的感受是不一样的，如远距离看到是图像轮廓,近距离下看到的是更多细节,这就是尺度效应。由于物体只在某些尺度下呈现出来，而在更小的尺度或者更大的尺度下，它们就消失了。计算机视觉的一个重要的任务就是对物体或者特征进行识别，但是事实上只有在特定的尺度下,这些物体或者特征才会出现，可见尺度选择十分重要。 所谓尺度空间技术就是从原始图像出发导出一系列越来越平滑、越来越简化的图像。由于这种简化对视觉来说就意味着细节和信息的丢失,因此,定量描述每一个尺度的信息以及信息的丢失对于多尺度表示有十分重要的理论价值和应用价值，例如可以用来做尺度自适应选择。Sporring等提出了一个

多普勒效应 实验报告

大连理工大学 大 学 物 理 实 验 报 告 院（系） 专业 班级 姓 名 学号 实验台号 实验时间 年 月 日，第 周，星期 第 节 实验名称 多普勒效应及声速的测试与应用 教师评语 实验目的与要求： 1. 加深对多普勒效应的了解 2. 测量空气中声音的传播速度及物体的运动速度 主要仪器设备： DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪，示波器 其中， DH-DPL 多普勒效应及声速综合测试仪由实验仪、智能运动控制系统和测试架三个部份组成。 实验原理和内容： 1、 声波的多普勒效应 实际的声波传播多处于三维的状态下， 先只考虑其中的一维（x 方向）以简化其处理过程。 设声源在原点，声源振动频率为f ，接收点在x 0，运动和传播都在x 轴向上， 则可以得到声源和接收点没有相对运动时的振动位移表达式： ???? ? ?-=000cos x c t p p ωω ， 其中00x c ω-为距离差引起的相位角的滞后项， 0c 为声速。 然后分多种情况考虑多普勒效应的发生： 1.1 声源运动速度为S V ，介质和接收点不动 假设声源在移动时只发出一个脉冲波， 在t 时刻接收器收到该脉冲波， 则可以算出从零时刻到声源发出该脉冲波时， 声源移动的距离为)(0c x t V S -， 而该时刻声源和接收器的实际距离为 )(00c x t V x x S --=, 若令S M =S V /0c （声源运动的马赫数）， 声源向接收点运动时S V （或S M ）

为正， 反之为负（以下各个马赫数的处理方法相同， 均以相互靠近的运动时记为正）。 则距离表达式变为)1/()(0S S M t V x x --=， 代回到波函数的普适表达式中， 得到变化的表达式： ????? ????? ? ?--=0001cos c x t M p p S ω 可见接收器接收到的频率变为原来的 S M 11 -, 即: 1.2 根据同样的计算法， 通过计算脉冲波发出时的实际位移并代换普适表达式中的初始位移量， 便可以得到声源、介质不动，接收器运动速度为r V 时， 接收器接收到的频率为 1.3介质不动，声源运动速度为S V ，接收器运动速度为r V ，可得接收器接收到的频率为 1.4 介质运动。 同样介质的运动会改变声波从源向接收点传播的实际表观速度（真实声速并没有发生变化）， 导致计算收发声时的实时位移量变为t V x x m -=0， 通过同样的计算法， 可以得到此状态下接收器收到的频率为（以介质向接收器运动时， 马赫数记为正） 另外， 当声源和介质以相同的速度和方向运动时， 接收器收到的频率不变（从定性的分析即可得到这一点结论）。 本实验重点研究第二种情况， 即声源和介质不动， 接收器运动。 设接收器运动速度为r V ，根据1.2 式可知，改变r V 就可得到不同的r f ，从而验证了多普勒效应。另外，若已知r V 、f ，并测出r f ，则可算出声速0c ，可将用多普勒频移测得的声速值与用时差法测得的声速作比较。若将仪器的超声

多普勒效应的应用

多普勒效应的应用 摘要：所谓多普勒效应就是，当声音，光和无线电波等振动源与观测者以相对速度V相对运动时，观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。因为这一现象是奥地利科学家多普勒最早发现的，所以称之为多普勒效应。在日常生活中，人们都有这样的经验，火车汽笛的音调在火车接近观察者时比其远离观察者时高此现象就是多普勒效应。它是由奥地利物理学家多普勒于1842年首先发现的。多普勒效应是波动过程的共同特征。光波也有多普勒效应。此效应在卫星定位、医学诊断、气象探测等许多领域有着广泛的应用。 The so-called doppler effect is When sound is light and radio waves such as vibration source and the observer to the relative velocity v relative motion Observers received from the frequency of the vibration frequency and vibration source of the different Because this phenomenon is the earliest discovered Austrian scientist doppler So called the doppler effect In daily life People have such experience The tones of the train whistle when the train approaching observer is higher than its far away from the observer this phenomenon is called the doppler effect It is by the Austrian physicist doppler first found in 1842 The doppler effect is a common characteristic of wave process Light waves have the doppler effect This effect in the satellite positioning medical diagnosis of meteorological observation and many other fields has been widely used 关键词：多普勒效应、声波、光波、电磁波 Doppler effect Acoustic waves are electromagnetic waves 正文： 一、声波的多普勒效应及运用 当一列呜笛的火车经过某观察者时，他会发现火车汽笛音调由高变低。这是因为声调的高低是由观察者耳膜振动频率的不同决定的，如果频率高，听起来声调就高，反之听起来声调就低，这就是声波的多普勒效应。当火车以恒定速度驶近观察者时，汽笛发出的声波在空气中的传播结果是波长缩短。因此，在一定时间间隔内进入人耳的声波频率就增加了，这就是观察感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大、频率变低，因此听起来就显得低沉。 定量分析可得观测到的波的频率f'=(v+u)f/(v-w)，式中w为波源相对于介质的运动速度、u为观察者相对于介质的速度、v表示波在静止介质中的传播速度、f表示波源的固有频率。当观察者朝波源运动时，u取正；当观察者背离波源运动时，u取负。当波源朝观察者运动时，w取负；当波源背离观察者动时，w取正。从上式易知，当观察者与声源相互靠近时，f'>f；当观察者与声源相互远离时f'

坡度的尺度效应及其对径流模拟的影响研究

第26卷 第6期2010年11月地理与地理信息科学 Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V o l.26 N o.6N ovember 2010 收稿日期:2010-07-20; 修订日期:2010-09-17 基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目 基于遥感的流域尺度土壤水分反演 (2009);国家重点基础研究发展规划项目 (2010CB428804);中国水科院科研专项 基于星载主动微波遥感的地表土壤水分反演研究 (2010) 作者简介:冷佩(1986-),男,硕士研究生,主要从事水文模拟、土壤水遥感定量反演等研究。E-mail:lengpei2005@163.com 坡度的尺度效应及其对径流模拟的影响研究 冷 佩,宋小宁,李新辉 (中国科学院研究生院资源与环境学院,北京100049) 摘要:研究不同尺度的数字高程模型所带来的坡度差异对水文模型径流模拟的影响。从坡度的尺度效应出发,讨论了相同DEM 条件下不同格网大小造成的坡度差异,通过模拟研究发现,随着格网的增大,流域平均坡度在整体上虽然呈减小的趋势,但在不同的格网范围,流域平均坡度的变化趋势并不一致,对平均坡度与不同阶段变化的DEM 格网大小采用不同的曲线进行拟合后发现,在某个范围平均坡度的变化比较缓慢,进而可以得到研究区水文模型最佳的DEM 格网大小。研究表明,合适的DEM 尺度对于水文模型的研究和应用具有重要作用。关键词:平均坡度;尺度效应;SW AT 模型;径流深 中图分类号:P334+.91 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2010)06-0060-03 0 引言 SWA T(Soil and Water A ssessment T ool)模型是一个优秀的分布式水文模型,其以强大的功能、先进的模型结构及高效的计算,在国内外的洪水过程、水文模拟、土壤侵蚀、农业非点源污染研究和流域水文管理中得到了广泛而成功的应用[1-8] 。CN(Curve Num ber)值是SWAT 模型中关于径流的最敏感参数之一,其与坡度密切相关,而坡度直接由DEM 得到。因此,由不同尺度的DEM 得到的坡度也存在尺度上的差异,并导致CN 值的变化,从而影响SWAT 的模拟结果。坡度的尺度效应对SWAT 模型的影响主要表现在两方面:一是采用同一比例尺的DEM 生成不同格网大小的高程数据时,格网大小不同导致提取的坡度不同,从而对SWAT 模型产生影响;二是用不同比例尺的DEM 数据采样成相同格网大 小的高程数据时,比例尺不同致使提取的坡度也会产生差异,从而对SWAT 模型的模拟产生影响。Zhang 等[9]研究了陆面过程模拟中参数的尺度问题,认为10m 大小的格网比较合适;Chaplo t [10]的研究表明,DEM 格网大小对SWAT 模型径流模拟结果几乎没有影响;任希岩等[11]认为DEM 格网大小对流域坡度的影响较大,DEM 格网越小,坡度越大,而坡度会影响流域的产流量;Cho 等 [12] 研究了不同 比例尺的DEM 对新泽西州Bro adhead 流域产流的 影响,发现比例尺小的DEM 提取的坡度较缓,从而导致产流量较小。 模型的空间输入数据对流域相关特征的准确描述决定着水文模拟的结果,输入数据的准确设定是影响模型模拟成功与否的关键因子之一。事实上,SWA T 模型输入数据的比例尺、精度以及如何确定某些阈值等并没有统一的标准,模型的使用者只能 根据具体的情况进行分析选择,这就增加了模型模拟的不确定性。关于SWAT 模型输入数据的不确定性研究中,当前多涉及子流域划分、土壤和土地利用数据精度以及气象数据的分布不均匀性方面,而在坡度的尺度效应方面,尤其是对于不同比例尺的DEM 数据采样成相同的格网大小对模拟的影响涉及相对较少。对于复杂山区环境,坡度的尺度效应表现得更为突出。由此,本文针对复杂山区流域环境中的小流域!!!北京市房山区大石河流域,从同一比例尺的DEM 采样成不同格网大小对径流模拟的影响出发,研究了坡度的尺度效应对SWAT 模型 径流模拟的影响。1 研究区与基础数据 研究区位于北京市房山区中部大石河的漫水河水文站控制流域,河长约50km,漫水河水文站以上为山区河谷段,汇水面积为660km 2。研究区内地表状况复杂,岩溶区为284km 2,非岩溶区为376km 2,多年平均降雨量645m m,平均气温10 8?。大石河流域山区段及周围环境主要以中低山为主,山区地貌峡谷相间,其中百花山、大安山、大房山等海拔在1000m 以上,坡度50#~60#,坡面上沟谷发育,纵

农业节水的尺度效应(摘要)解读

农业节水的尺度效应(摘要) 李远华 （水利部中国灌溉排水发展中心，北京 100053） 1、问题的提出 不同的水源条件、不同的自然条件和社会经济发展水平，对节水灌溉有不同的要求；不同国家、不同地区、不同历史发展阶段、节水标准也不同。因此，农业节水是相对的概念。目前，我国尚面临增加粮食和其它农产品产出的巨大压力，大幅度减少农业用水总量也是不现实的，而是在“农业用水总量零增长”的前提下，立足于减少现有灌溉水量的浪费、提高降水的利用率、提高灌溉水的利用率和生产效率，通过“节水挖潜”，达到扩大灌溉面积、提高灌溉保证率、提高复种指数的目的。从这个意义上说，农业节水也是相对的。 另一方面，农业节水也有空间上的相对性。对于田间尺度，农田的渗漏量、地表排水和径流为损失水量，但其中可能有部分水量直接被相邻田块的作物利用，尺度放大后，这部分水量则不被计入损失量。对于一个灌区，从灌溉水利用系数的概念出发，各级渠道的渗漏、灌溉所产生的地面径流和深层渗漏等均为损失水量，但若有一部分渗漏水或地面径流通过地表或地下进入渠道或田间，这部分水量不算损失；此外，灌区的排水、灌溉渠道泄（弃）水，若部分或全部被其它灌区利用，尺度放大后，这部分水量也不算损失。 显然，对于不同尺度而言，水量损失或水的利用率是相对的，分析计算方法也不同。为了使农田尺度上水分生产率的提高与灌溉系统及流域尺度上水分生产率的提高相一致、局部水分生产率提高与全局水分生产率提高相一致，应分别从田间、灌溉系统及流域等多个不同的尺度上，研究水分生产率提高的机理，评估不同尺度节水的效果及其相互影响和内在联系，从而减少不可回收或不可重复利用水量。 2、不同对象的节水目的及其与尺度的关系 不同的对象和主体对节水有不同的要求。对于农民，在按量计费时，节水意味着减少支出，农民会想方设法地减少量水点的水量。对于灌区管理部门，如果农业灌溉是唯一或最主要的用水户，灌区会千方百计地增加量水点的水量；如果灌区可以向城市、工业和发电供水，则会尽量减少农业供水。对于整个社会，节水的目标是以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展。由于不同主体所处的角度不同、所关心的尺度不同，节水的动力、途经和手段也不同。 既然农业节水的基本措施之一是调整作物种植结构，且节水灌溉的根本任务是要研究技术上先进、经济上合理的各种工程与非工程措施、途径和方法，减少灌溉水的无益损耗，在时间上和空间上合理地分配水资源，那么，从国家层次这个大尺度上，不一定将着眼点放在缺水地区的节水上。通过改善灌溉排水条件，

相对论多普勒效应

第五章相对论 ★非相对论多普勒效应(回顾) 1842.(奥)多普勒 波源S 与接收器(如人耳等)有相对运动,从而接收器接收到的频率有变化的现象---多普勒效应1. 波源S 静止(u S =0，人动u 人≠0) ①人朝向S 运动 人耳在Δt 内收到(u ＋u 人) Δt /λ个波长 v u u u u u t t v 人人耳内收波长数 +=+=ΔΔ=λ ②人远离S ) ( 0自证人 耳v u u u v ?= §5.5 相对论多普勒效应 如火车进站声频高;火车出站声频低。λ λu v u =0 声波频率， 声波长，设：声波速人耳 S λ 介质 波对人耳速度 波对人耳速度

第五章相对论 2.观察者静止(u 人=0)，波源S 动(u S ≠0)①波源S 朝向人运动: 由图知:波长压缩了即： 00 0 v u u u v u v u u T u u u v S S S ?= ?=?=′=∴λλ耳②波源S 远离人:) ( 0自证耳v u u u v S += 介质 ? ??S u r S ?人耳 T u S T u S ?=′λλu S T λ T u S ?=′λλu S =0的第二波 3.一般情况： cos cos 0v u u u u v S α β m 人±=耳规律：波源动?波长变; 接收器动?接收完整波长数变. 波对人耳速度波对人耳速度 可见：当波源或观察者在二者联线垂直方向(α=β=π/2)上运动时， 无多普勒效应。(见本教材《力学》p237)

第五章相对论 ★相对论多普勒效应 光波传播不需介质, 这与机械波声波完全不同;由光速不变原理，无论是光源向接收器运动,还是接收器向光源波运动，对接收器来说光速都是c 。? ?T u S ?因此,可仿声波源朝向接收器情形如图接收器(不动)→S:光源(运动)→S':光波周期T' =T 0,ν'= ν0光波周期T ,频率ν相对论?, 12 β?′=T T c u S =βλ= λ-u S T=cT-u S T =(c-u S )T 缩 T u S ?=λλ 缩 接收频率为：0 11)(νββ λν?+==?==L T u c c c S 缩 ※光源与接收器在连线上 S u r S ?x 接收器 无介质

景观尺度效应研究进展

景观尺度效应研究进展 摘要：景观格局的尺度效应研究是景观生态学研究中的热点问题之一。本文在概括景观尺度效应概念的基础上，对于景观格局尺度效应的研究进展和研究方法做了总结，认为景观尺度效应的主要研究内容有：景观指数随幅度变化的规律；景观指数随幅度变化的规律和适宜景观格局分析尺度的确定。在未来的研究中，尚需要加强面向生态过程的景观格局演变与尺度效应研究和尺度效应与尺度转换的方法与技术研究等工作。 关键词：景观格局尺度效应空间粒度空间幅度 Abstract: The scale effect of landscape pattern is a hot issue in the field of landscape ecology research. On the basis of summarizing the concept of the scale effect of landscape pattern, this paper summarized its research progress and research method. The main contents of research are: landscape index with spatial extent change law; landscape index with spatial grain change rules and determination of suitable analysis scale of landscape pattern. In the future study, we still need to strengthen the ecological process for the landscape pattern evolution and scale effect and scale effect and scale conversion method and technology research, etc. Key words: Landscape pattern; Scale effect; spatial grain; spatial extent 1.引言 许多生态学问题的界定都与分析时所涉及的时间和空间尺度(scale)有关。在生态学中，尺度通常是指空间或时间幅度(extent)或粒度(grain)[1]。空间粒度指空间最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积(如样方、像元)；时间粒度指某一现象或事件发生的(或取样的)频率或时间间隔[2,3]。 2.景观尺度效应的概念 尺度是生态学中的一个基本概念，不同的学者对尺度的解释因研究的出发点和角度不同而有所不同，尺度问题没有明确清晰的论述和充分量化[4]。通常意义上的尺度是研究对象或现象在空间上或时间上的度量，即空间尺度和时间尺度[5]，尺度还可以指研究对象或过程的时间或空间维、用于信息收集和处理的时间或空间单位[6]、由时间或空间范围决定的一种格局变化[7]等。尺度具有多维性、层次复杂性、变异性等特征，尺度研究的目的在于通过适宜的空间和时间尺度来揭示和把握复杂的生态学规律[4]。地球表层系统不仅具有显著的区域差异和地域分异规律，同时也是一个多层等级系统，尺度的存在就是根源于地球表层自然界的等级组织和复杂性。景观格局、生态过程及其相互关系的研究都依赖于一定的研究尺度，不同尺度下的景观格局、生态过程会发生较大的变化。 Jelinski D和邬建国于1996年首先提出景观尺度效应，他们认为：景观尺度效应是空间数据因聚合而改变其粒度或栅格像元大小时，分析结果也随之改变的现象[8,9]。之后的研究也基本上沿袭了这一概念，申卫军认为：景观的尺度效应是景观的空间异质性因尺度而异的现象，具体体现在两个方面，即在不同尺度上，空间异质性表现出不同的格局，因而从不同尺度上观测或分析空间异质性时结果是不同的[10]。傅伯杰和赵文武认为景观尺度效应表现在“尺度—结构—过程”的相互作用方面，这是地理—生态过程研究的核心理念，结构影响过程，过程改变结构，尺度不同，结构与过程的关系也将有很大的差异[11]。 3.景观尺度效应的研究进展

多普勒效应的原理及应用

2019年2月 多普勒效应的原理及应用 徐睦然（云南师范大学附属中学呈贡校区，650500） 【摘要】在科技飞速发展的现如今，多普勒效应已被广泛应用于物理学，医学，天文学等各大领域当中。我们可以通过它解释我们身边发生的不少现象，从而重新认识多普勒效应在这些领域中的应用。本文将以高中生的视角根据列车通过路口的实际情况建立合适的物理模型，从声学角度出发，在理论上重点分析列车发出声音的频率在不同条件下因多普勒效应产生的变化，并简单介绍多普勒效应在其他领域的应用。 【关键词】多普勒效应；物理建模；接收频率 【中图分类号】O442【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）02-0313-03 1引言 在日常生活中,我们发现:当列车通过路口时,我们听到 的声音音调会有所变化。这便是多普勒效应造成的现象。多普 勒效应是为纪念奥地利科学家多普勒(Christian Johann Doppler) 而以其名字命名的,他于1842年首次提出这一理论。这是一 种当波源与观察者存在相对运动时,观察者接收到的波的频 率会发生变化的现象,该现象被称为多普勒效应[1]。不仅在如 声波的机械波中会出现这样的现象,在光这类电磁波中也会 发生多普勒效应(光谱中的红移与蓝移)[1]。多普勒效应的应用 十分广泛,不仅在经典物理中,其在交通、医学、天文学等各个 领域更是发挥了显著作用。因此,对多普勒效应的原理及应用 的分析探究是具有重要意义的。在此基础之上,本文还将通过 建立列车通过时的实际情况建立物理模型帮助大家切实感受 多普勒效应,并对其在现代的具体应用作简单介绍。 2多普勒效应的原理 多普勒认为,当波源与观察者存在相对运动时,观察者接 收到的波的频率和波长会发生变化[2]。在波源频率保持不变的 情况下,波源相对观测者远离时,观测者接收的频率变低,波 长变长;而波源相对观测者靠近时,观测者接收的频率变高, 波长变短。 假设波源的频率为f0,波长为λ,周期为T,波在介质中传 播的速度为v,观测者接收到的波频率为f。以下将通过三种 情况讨论分析多普勒效应的作用效果: 2.1观测者相对于参考系静止，波源作相对运动 假设观测者静止,波源以速度v A相对于观测者运动(假 设v A方向与观测者成夹角α,如图1),则观测者接收到波的 频率为: f=v v-v A cosαf0(1) 式(1)说明,当波源相对于观测者运动方向成锐角时, cosα>0,观测者接收到波的频率比波源原本的频率大;当波源 相对于观测者运动方向成顿角时,cosα<0,观测者接收到波的频率比波源原本的频率小;当波源相对于观测者运动方向成直角时,cosα=0,观测者接收到波的频率与波源原本的频率相等。 2.2波源相对于参考系静止，观测者作相对运动 假设波源静止,观测者以速度vВ相对于波源运动(假设vВ方向与波源成夹角β,如图2),则观测者接收到波的频率为[3] f=v+vВcosβv f0(2) 式(2)说明,当观测者相对于波源运动方向成锐角时, cosβ>0,观测者接收到波的频率比波源原本的频率大;当观测 者相当于波源运动方向成钝角时,cosβ<0,观测者接收到波的频率比波源原本的频率小;当观测者相对于波源运动方向成直角时,cosβ=0,观测者接收到波的频率与波源原本的频率相等。 2.3波源与观测者同时作相对运动 假设波源以速度v A、观测者以速度vВ同时相对于参考系运动时(若v A和vВ相对于x轴有夹角,则分别设为α与β,如图3),观测者接收到波的频率为[3]: f=v+vВcosβ v-v A cosαf0(3)式(3)是普遍意义下机械波的多普勒效应的表达式,说明波源与观测者相向运动时,观测者接收到波的频率比波源原本的频率大;波源与观测者相离运动时,观测者接收到波的频率比波源原本的频率小。 综合以上多普勒原理的分析,我们不难知道,波源与观测者二者作相向运动时,观测者接收到波的频率大于波源原本的频率;二者作相离运动时,观测者接收到波的频率小于波源原本的频率;特别地,当二者不存在相对运动时,观测者接收到波的频率不发生变化。 进一步分析可知,二者在相向运动时,观测者接收到的波是被“压缩”的波,波长变短,接收频率升高;而二者在相离运动时,观测者接收到的波是被“拉伸”的波,波长变长,接收频率降低。 多普勒效应存在于任意波动过程之中,其在我们的日常生活中无处不在。下面本文将对生活中最常见的例子—— —列车运行过程进行分析,并以此为例具体阐述多普勒效应在生活中的应用。 3多普勒效应在列车运行中的应用 图1仅波源作相对运动示意图 图2仅观测者作相对运动示意图 图3波源与观测者同时作相对运动示意图 图4列车运动示意图 论述313