基于卫星InSAR技术的地质灾害隐患点探测与形变分析

地质灾害的频繁发生直接或间接地给自然环境和社会带来了不可逆转的巨大危害,近年来我国也在不断加强地质灾害早期识别和防治的力度.合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术以其全天时、全天候、高精度、大范围监测的优势,成为一种重要的形变监测手段.本文以贵州省黔东南州地质灾害隐患排查为例,采用差分干涉测量（D-InSAR）和小基线集（SBAS）时序InSAR技术分别处理了ALOS-2/PALSAR-2和Sentinel-1雷达数据.选取具有代表性的4个隐患点区域重点讨论,结果展示了D-InSAR在大范围地表形变探测以及SBAS在高精度形变监测中的优势,同时表明两种方法在地质灾害隐患普查中可以互相补充,提升地灾隐患的识别能力.此外,获取的隐患点雷达视线方向累积形变序列和平均形变速率,可为贵州省地质灾害防灾减灾提供有价值的参考.     

青海省逐日地面气温数据不同插值方法的对比

为了探索适合地形复杂区青海省的逐日地区气温数据空间插值方法,利用2008年7月青海省48个地面气象观测站获取的逐日气温数据进行插值试验,首先通过对逐日气温值与对应的测站高程进行回归分析,将回归分析得到的气温垂直递减率与数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）该站的高度相乘,并与回归直线截距...     

CINRAD/SA数字交流伺服系统调试和维修方法

总结了CINRAD/SA雷达交流变频数字伺服系统技术特点和交流变频数字伺服系统的主通道信号流程、监控信号流程、变频器信号流程,根据监测信息、报警信息、关键点参数,从位置环、速度环、加速度环3个方面探讨了CINRAD/SA雷达交流变频数字伺服系统故障诊断方法,以及天线不受控制、天线运转不正常、跳码或角码和天线实际位置不一致故障诊断方法.列举了两个典型故障个例,即：由于伺服速度反馈信号不正常,导致天线方位电机过热报警,方位无法完成无超调控制且方位到位精度差和过冲;由于方位和俯仰跳码,导致雷达动态错误报警,天线失控到高仰角死区.总结了这两个典型故障个例的理论分析和处理步骤.提出了交流变频数字伺服系统维修方面的一些建议,为新一代天气雷达技术支持和保障提供借鉴.     

W波段毫米波云雷达技术的研究进展

毫米波雷达相比于厘米波雷达对非降水云的观测具有更高的灵敏度,因此世界发达国家已经广泛利用毫米波雷达进行云的观测实验。国内的毫米波云雷达受器件及加工工艺的限制仍处于发展阶段,在此背景下本文从地基、机载以及星载3个方面对国内外W波段毫米波云雷达进行总结,根据毫米波雷达的天线、发射电路、接收电路以及信号处理4个方面分析其原理框图及性能参数,最后利用英国Chilbolton观测场的94GHz Galileo雷达对2008年4月4日的非降水云进行回波数据的分析,结果表明Galileo毫米波雷达能够很好地对云以及雾进行探测,其结论为国内W波段毫米波云雷达的设计提供借鉴。     

基于GNSS的MODIS大气可降水量校正模型

MODIS大气可降水量（PWV）空间分辨率高但易受云雨等环境因素影响,精度不高.GNSS PWV 空间分辨率较低但具有全天候、不受天气影响、精度高的优点.研究表明两者存在显著的线性相关性,结合两者的优点,基于GNSS PWV校正MODIS PWV可获取大面积高精度的PWV.针对传统的线性回归校正模型没有考虑云、气溶胶等的影响使两种数据线性相关性变差的问题,本文在传统的线性校正模型上增加了使用年积日的非线性周期项的方法来构建校正模型.利用2017—2019年香港地区GNSS对流层延迟与MODIS近红外数据,使用频谱分析线性残差项,结果表明残差具有显著的年周期.对比传统模型,本文模型的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差和拟合度都有明显的改善,表明本文模型可行有效且精度较高.     

获取GPS斜路径方向水汽含量算法

获取高精度的GPS信号斜路径方向的水汽含量（SWV）数据,是获得测站周围水汽三维空间分布信息（水汽层析）的基础。目前计算SWV的方法有多种,但都不同程度地存在解算实时性差、解算精度不高、转换方程复杂不利于系统维护等缺点。本文计算SWV方法综合Bernese 5.0软件的双差处理流程和非差处理流程,分别获得相关站点的湿延迟梯度值和非差残差值,能近实时、高精度地反演SWV。使用该方法重新处理2007年微波辐射计和GPS对比观测试验数据,均方根误差小于4 mm。证明应用该方法,地基GPS可较精确地反演三维水汽信息。     

基于数字摄像能见度仪的北京地区降雨和雾霾天气能见度对比分析

数字摄像能见度仪（Digital Photographic Visibility System,DPVS）仿照人工目测能见度的原理测量大气能见度。本文应用2017年3—8月北京地区DPVS、前向散射仪（PWD22）、大气透射仪（LT31）三种观测仪器在降雨天气和雾霾天气观测数据进行了对比。结果表明：能见度观测数据与相对湿度、颗粒物浓度、降水粒子等要素之间有明显的负相关性;在低能见度天气条件下,三种仪器观测数据变化趋势一致,但存在一定的差异;DPVS在中雨天气、大雨天气、暴雨天气和中度雾霾天气中,观测数据离散性更小,稳定性更好。但DPVS在白天和夜间的交替过渡期观测值不够稳定,这也是今后算法优化的重点方向。     

先验模型选择对PS—DInSAR参数解算精度影响分析

研究了永久散射体雷达差分干涉测量（PS-DInSAR）技术观测方程的建立和参数求解方法,分析验证了观测方程建立过程中先验模型的正确选择对提高参数解算精度的重要影响,提出了用GPS辅助确定先验模型以改善参数解算精度的思路.最后,对进一步利用GPS 提高（PS-DInSAR）测量精度进行了探讨,出了一些有益结论.     

基于DEM的江西潦河流域河网信息提取方法

介绍了GIS环境下数字高程模型（DEM）的预处理、水流方向确定、汇流累积量确定、河网生成,以及其他水文信息提取的原理和方法;基于DEM对江西潦河流域进行河网提取和流域边界的划分,并对试验结果进行了比较和分析。结果表明,利用GIS空间分析功能,基于DEM提取的潦河中上游数字河网与实际河网基本吻合;DEM精度和汇流能力阈值对提取的河网精度有着明显的影响,对于中小流域的潦河来说,1：50000精度的DEM和汇流能力为1000的阈值可满足实际应用的要求;基于DEM和ArcGIS提取的数字化河网,其水文要素（如坡度等）可直接作为流域预报模型参数,不仅大大提高了模型的效率,而且还可以方便地利用遥感等数据源,数据获取快速且成本低。从宏观效果上看,利用现有的GIS软件,基于DEM数据提取河网、流域范围等水文信息,从提取效率和结果的精度来说都是切实可行的;从微观上讲,已有的算法还无法确保计算结果与某些特殊地形区域（如平坦区域）的实际河网一致。     

基于GNSS的空间环境参数反演平台及精度评估

基于全球和区域全球导航卫星系统（GNSS）参考站网进行对流层和电离层参数反演实现空间环境变化监测具有成本低、精度高、实时性好等优点,得到了广泛应用.本文基于南京信息工程大学的北斗/GNSS空间环境监测平台Xsensing,以国际GNSS服务组织提供的对流层产品为参考,评估了不同气象条件下对流层参数反演精度,在此基础上采用固定非差模糊度的精密单点定位技术（PPP）实现高精度电离层参数反演.实验结果表明,基于全球参考站的对流层估计误差偏差为0.05 mm,对应的标准差为5.6 mm,在平稳和剧烈的气象条件下均能反映水汽变化趋势特征.基于短基线进行电离层延迟反演精度评估,结果表明浮点解PPP反演电离层延迟误差的平均偏差为-0.09 TECU,精度为0.38 TECU,采用非差模糊度固定技术对电离层延迟提取精度提高达84.2％;静态模拟动态解算模式下电离层估计精度与静态相当.上述结果表明该平台可实现高精度空间环境参数反演,下一步将融合机载、船载等多种平台观测实现中小尺度空间变化监测.     

南方丘陵地区水稻种植面积遥感信息提取的试验

以浙江省为试验区, 针对水稻种植面积遥感信息提取的业务化运行问题, 进行了以下试验:(1) 以传统的单象元统计分类识别方法为分类器, 在地理信息系统支持下, 提取丘陵地区大范围水稻种植面积信息的可行性; (2) 在遥感资料的基础上, 结合地形数据综合提取水稻种植面积专题信息的可行性和有效性; (3) 混合象元分解方法在丘陵地区的有效性和适用性.结果表明, 用最大似然法提取大范围水稻种植面积信息的精度可满足业务化运行的要求; 模糊监督分类有较高的分类精度和较好的稳定性, 具有较强的适应性; 坡度数据作为遥感影像分类的辅助数据层, 可以有效地提高丘陵地区水稻种植面积信息的提取精度, 还可以提高分类的稳定性和空间位置精度.     

条件区域云概率分布模型

本文在引入区域相关场和正态化转换技术的基础之上,通过MonteCarlo模拟建立了条件区域概率分布模型,较好地解决了单点概率和区域分布概率之间的关系,并通过大量计算,得到了条件区域概率分布模型的拟合函数,从而使区域范围内的概率天气预报成为可能。特别是为战时气象信息封锁条件下,进行区域范围内的概率天气预报提供了新的思路。     

强对流实时短期预报业务应用

θｓｅ特型法是一种强对流天气的短期预报方法,它把强对流天气预报化成预报引发背影条件下高能量预警型的强对流大概率事件。１９９５～１９９８年在上海地区进行强对流实时短期预报,准确率达８９％。     

长沙机场阵列天气雷达地物识别算法

地物杂波是影响雷达产品准确性的重要因素。该文提出了一种改进的基于模糊逻辑的阵列天气雷达地物识别算法。在Kessinger模糊逻辑基础上,加入回波强度时间变化量（time variability of reflectivity factor,T_VR）参数,利用收集到的雷达数据统计出各输入参数的概率分布,确定隶属函数;分析T_VR参数对地物识别算法的贡献,并在不同天气情况下进行识别算法有效性验证。试验结果表明:加入T_VR参数,长沙机场阵列天气雷达地物识别准确率最大可提高4%,降水识别误判率最多可降低2%。该文提出的地物杂波识别算法,无降水时,地物识别准确率达96%;有降水时,地物识别准确率达92%;降水回波误判为地物杂波的误判率约为10%,能较好地区分降水回波和地物杂波。     

2000年冬季阿勒泰区域性大-暴雪成因分析

对形成2000年冬季阿勒泰地区出现的6场区域性大－暴雪天气过程的欧亚大尺度环流与天气尺度影响系统的特征、水汽条件及垂直运动条件等进行综合分析，得出形成阿勒泰区域性大－暴雪天气的重要指标，从而进一步提高阿勒泰区域性大－暴雪天气的预报准确率，对防灾减灾具有重要意义。     

基于一维变分算法的红外高光谱(IASI)卫星遥感大气温湿廓线研究

大气温湿度廓线是大气重要参数,在数值天气预报及天气预警中具有重要的应用价值。为获得高精度的大气温度与水汽混合比廓线数据,研究了基于Metop-A/IASI红外高光谱资料的大气温度与水汽混合比廓线变分反演方法。利用IASI高光谱传感器温度和水汽探测通道资料,结合CRTM模式和WRF模式预报技术,使用一维变分方法,研究了卫星资料质量控制、背景误差协方差本地化、观测误差协方差计算等方法,构建了大气温度及水汽混合比廓线变分反演系统,并在北京、青岛、沈阳3个地区开展了反演试验。以探空为标准的反演结果对比显示,使用WRF模式预报值作为背景场,温度的平均误差绝对值小于0.6 K,均方根误差为0.89 K;水汽混合比的平均误差绝对值小于0.021 g/kg,均方根误差为0.02 g/kg。试验结果表明:基于一维变分方法,可以利用Metop-A/IASI红外高光谱资料进行大气温度与水汽混合比廓线高精度探测。     

Precambrian Shield Wetlands: Hydrologic Control of the Sources and Export of Dissolved Organic Matter

Most Precambrian Shield forested catchments have some wetland component. Even small riparian wetlands are important modifiers of stream chemistry. Dissolved organic matter (DOM) is one of the most important products exported by wetlands in streams. Stratigraphic control of hydraulic conductivity generally leads to decreasing conductivity with depth. Thus important flowpaths occur in the uppermost organic rich layers and are reflected in chemical profiles of dissolved organic carbon (DOC). Accumulation of DOC in peat porewaters is the net effect of production, consumption and transport. DOC profiles vary with degree of interaction with the surrounding upland catchment and distance from the edge of the wetland as well as internal processes within the wetland. In wetlands, DOM production is offset by flushing resulting in decreasing DOC concentrations with increasing flows. Despite old carbon (2,000 to 3,000 years) at relatively shallow depths, 14C activity in DOC exported from wetlands is mostly modern (recent carbon), consistent with shallow flowpaths and export of DOM from shallow organic rich horizons. In contrast, the source area for DOM in upland catchments with developed B horizon soils increases with antecedent soil moisture conditions resulting in increasing DOC concentrations with higher stream flows. Activity of 14C in stream DOC from upland catchments span a range from low activities (older carbon) similar to B horizon soil water during dry moisture conditions to values slightly less than modern (more recent carbon) during high moisture conditions. The more modern carbon activities reflect the increased contribution of the organic rich litter and A horizon soil layers in the area immediately bordering the stream under wet antecedent moisture conditions. Reduced hydrologic export or loss of wetlands under drier climatic conditions may result in in larger fluctuations in stream DOC concentrations and reduced DOM loads to lakes.     

基于数据挖掘处理的影响辽宁高速公路冬季交通事故主要气象要素分析

利用2014—2016年辽宁省冬季高速公路事故记录,将多要素逐日气象观测数据与事故数据按照日期进行匹配,分析气象条件引发高速事故的空间分布特征。数据挖掘分析首先利用两步聚类方法确定辽宁地区冬季天气类型数量,再通过K-means方法对气象数据进行聚类处理。采用随机森林方法对不同天气类型搭建高速公路交通事故分类模型,并分析模型中气象要素的特征重要性。结果表明：受气象条件影响的高速事故数量辽南地区最多,其次是辽西地区,辽东、辽北地区占比较低。辽宁冬季天气可以分为四种类型,根据气象要素数据结构总结出的天气特征分别为：当日出现降水、前一日出现降水、寒冷干燥、潮湿回暖。有明显降水特征天气类型的事故率超过七成,降温、升温天气类型的事故率在两成左右。随机森林方法对前一日出现降水、寒冷干燥两种天气类型的分类精度更高,模型泛化能力也更好。4种天气类型中气象要素的特征重要性有明显差异,最高地温要素在事故高发天气类型中特征重要性排第1位,在潮湿回暖天气类型排第3位,对于冬季辽宁地区高速公路交通安全影响高于其他要素。     

中国地基GPS气象应用站网建设展望

地基GPS探测大气具有探测精度高、时间分辨率高、不需要标定、设备可综合利用等诸多优点，随着中国GPS地面基准站网的建设，在将来的基准站网的气象应用方面，可分为两个层次：覆盖全国的、站间距离约100km的国家级GPS大气探测网，主要监测天气尺度的水汽分布和变化，以及电离层电子密度分布；在一些经济发达的地区，建立站间距约10-40km的中尺度GPS大气探测网，主要任务是监测中尺度水汽场及变化，并利用层析技术获取中尺度水汽廓线。在将来的站网建设时，将主要把国家、地方各部门的基准站网和气象部门的站网相结合，来满足气象部门的业务需要。气象部门的建设，将依赖于中国气象局的业务技术体制，特别是通讯和业务运行体制，面向应用，以期利用该项技术提高气象预报的精度和时效，进行空间天气的监测和气候的监测预测。