一种能显著提升数值预报存储效率的新方法

通过有代表性的测试实验,展现了Net CDF4的新特性,对比了3种典型数值预报业务数据使用Net CDF3与Net CDF4存储的性能、Net CDF4连续存储与非连续存储的创建与更新文件性能。经过实验得出:在连续存储时,Net CDF4表现出的性能较Net CDF3更为出色,尤其在数据量很大的情况下,性能提升非常显著;选择合适分块策略的情况下,Net CDF4的优势更是令人耳目一新。测试结果表明,全面使用Net CDF4替代Net CDF3的数值预报产品是可行的,而且将会大大提高程序的效能。     

基于G.729的固定码书搜索的改进性研究

在详细阐述G.729协议的CS-ACELP算法工作原理的基础上,分析了该算法各功能模块的算法复杂度,针对其总体复杂度较高,对硬件实现条件要求较高的问题,对复杂度相对较高的固定码书搜索部分采用减少脉冲搜索位置和补充搜索相结合的方式进行了改进,加快了码书的搜索速度,降低了算法复杂度.通过对改进后的算法进行实验仿真,验证了其可行性和有效性.     

基于GIS的小麦赤霉病气象等级预报系统的设计与实现

以江苏省为例,介绍了基于地理信息系统的小麦赤霉病气象等级预报系统的设计思路及核心技术。系统采用VB.Net 2005和ArcEngine做为开发平台,基于MSSQL SERVER 2005数据库查询,利用日平均相对湿度、日平均气温和日照时数3个气象要素,用两种算法来计算小麦赤霉病发生发展的气象等级,生成包含地理信息的文字产品和图形产品,实现了小麦赤霉病气象等级业务预报。系统具有功能强大,算法高效,操作简单等特点,解决了业务部门资料分析处理和赤霉病气象等级预报的相关问题,具有很好的业务应用和推广价值。     

FY 2双星亮温归一化及其在台风个例中的应用

针对台风业务应用中发现FY-2D和FY-2E双星观测存在亮温差过大的问题,本文以2010年台风鲇鱼（Megi）为例,利用2010年10月17日1030-1230UTC的FY-2D／E红外1通道数据,提出了双星亮温归一化的解决方法,结果如下：（1）采用CDF（Cumulative Distribution Function）匹配法对双星亮温进行归一化处理,可有效利用FY-2D和FY-2E双星观测结果。个例分析表明,经归一化处理以后,双星的PDF（Probability Distribution Function）分布更趋一致,甚至在很多地方出现重合,归一化效果良好。在台风定强分析,如ADT（Advanced Dvorak Technique）算法中,归一化处理可作为数据预处理的一部分内容,不影响后面的算法和流程。（2）以MTSAT为基准,经CDF匹配法对FY-2D和2E的TBB分别进行归一化处理,将使得FY-2的亮温与MTSAT具有可比性,便于比较国内外的台风定强分析结果和算法差异。     

一种低复杂度近最佳的MIMO信号检测算法

在多输入多输出(MIMO)系统的信号检测算法中,最大似然(ML)算法具有最佳检测性能,但因其复杂度随天线数及调制阶数的增加呈指数增加而不实用.排序干扰逐次消去的最小均方误差(MMSE-OSIC)算法具有很低的复杂度,但因迭代检测过程中的差错传播使得检测性能与最佳检测相比有很大差距.针对以上算法的缺点,提出了一种低复杂度近最佳的MIMO信号检测算法,该算法对MMSE-OSIC算法的检测顺序进行调整,首先通过比较信道逆矩阵行向量的范数确定最弱信号层,对该发射信号的所有可能值进行遍历搜索,在保证最弱信号层尽可能正确检测的前提下,对剩余信号层采用MMSE-OSIC算法检测.理论分析及仿真结果表明,该算法有效抑制了迭代检测过程中的差错传播,几乎达到了最佳检测性能,同时具有较低的复杂度,在检测性能与复杂度之间给出了很好的折衷.     

智能移动端等值线实时绘制技术及其应用

利用C#开发语言结合WebService,提供了一套智能移动端的等值线实时绘制技术方案。方案采用了等值线算法实时分析气象网格数据,通过二进制编码压缩技术对等值线分析结果进行编码压缩,生成二进制等值线数据。移动端通过调用WebService接口实时下载解析二进制等值线数据,结合WebGIS的API函数实时绘制等值线色斑图。应用结果表明,所讨论的方案避免了传统图片显示方式带来的图片模糊不清、失真等问题,更加精细的展示气象要素数值。     

基于码率控制的DMB预警信息预处理系统

为解决预警信息音频广播的单一性,通过对数字多媒体广播(DMB)的标准研究,设计了基于码率控制的DMB预警信息预处理系统.该系统采用MPEG-4 HE AAC和H.264/AVC编码算法对预警音视频信息分别进行信源编码,实现将编码后信息合成为TS码流;采用RS和卷积交织的信道编码方法实现TS码流的纠错控制,提高传输可靠性.针对传输码率不稳定、音视频传输容量和速率不匹配的技术难点,提出基于码率控制的音视频匹配控制传输方法,通过空包插入法实现对编码输出数据码率的智能控制,达到音视频预警信息的稳定实时输出.该预处理系统目前已通过验证,可显著提高预警信息传输的可靠性、稳定性和实时性.     

基于地理地形因子动态调整的复杂地形区雷达定量估测降水技术

雷达定量降水估测可以提供时间连续、水平分辨率高和覆盖范围广阔的降水产品,目前已成为气象监测的重要手段之一。尽管当前针对不同地区雷达估测降水的方法有了长足的发展,但是复杂地形区的雷达降水估测效果仍需改进。本文针对青藏高原东北边坡复杂地形区雷达降水估测,在固定经验Z-I关系、云分类经验Z-I关系、回波分级统计Z-I关系3种已有算法的基础上,建立了基于准稳定移动窗口的地理地形因子实时动态调整降水估测订正算法,并利用2017-2018年汛期临夏地区降水天气个例开展估测效果评估。结果表明：未经订正算法估测降水值往往较实况观测值偏小,而经过订正后的估测降水平均值与观测实况较为一致;不同算法对于小量级降水估测的累计概率分布（CDF）与观测实况偏差较大,而随着降水量级逐渐增加,估测降水的CDF与实况观测逐渐接近,基于回波分级统计Z-I关系的订正算法估测性能更为稳定;不同算法估测降水量的误差差异较大,未订正算法对所有降水以低估为主,基于回波分级统计Z-I关系订正算法和基于固定经验Z-I关系订正算法的整体估测偏差较小;未经订正算法对对流性降水天气主要降水落区估测较好,但对降水强度估测较差,而订正后估测效果...     

改进的雷达回波顶高、垂直积分液态水含量及其密度算法

鉴于新一代天气雷达回波顶高和垂直积分液态水含量产品的若干缺陷,提出其改进算法,并增加垂直积分液态水含量密度算法。改进的回波顶高算法通过极坐标方式将该产品的空间分辨率从4 km×4 km提高为1°×1 km,且通过垂直线性内插处理得到更精确的回波顶高值。改进的垂直积分液态水含量算法通过扩大计算范围（460 km）满足监视来自上风方向对流的需求,通过去掉18 dBz阈值的限制、提高空间分辨率（1°×1 km）以及保存未分等级的数据,从而提高其产品的精细化分辨能力,以满足监视初生天气潜在发展的需求。通过对比分析算法改进前后的回波顶高和垂直积分液态水含量产品以描述改进产品的优点,结果表明：改进后的回波顶高产品已无原产品中的锯齿状振荡;回波顶高值大于等于改进前的;改进的垂直积分液态水含量产品纹理更加光滑、结构更加精细。相比垂直积分液态水含量,垂直积分液态水含量密度更适合作为冰雹判别指标。     

从中央气象台网站栏目访问量看公众对气象产品的关注度

互联网已经成为气象部门对公众服务的一个重要途径,但气象部门传统的业务产品内容和格式是否满足互联网用户的需求仍未可知。本文通过对2013年中央气象台官方网站的用户访问信息进行统计,以栏目和产品的浏览次数为依据,分析公众对气象服务产品的关注度,配合栏目内容和产品格式,初步得出公众关注度高的产品类型和内容格式。分析公众关注所在,发掘最吸引关注的产品内容和表现形式,对各级气象部门制作发布公共气象服务产品具有一定的参考价值。     

基于雷达—雨量计降水融合方法提高极端降水监测能力

高时空分辨率、高精度的降水产品对于极端降水的监测以及防灾减灾具有重要意义。地面雨量计提供点尺度降水精确观测,但无法精细化捕捉对流性强降水的空间分布。雷达观测可以精细地刻画降水的空间分布特征,但雷达定量估计降水（QPE,quantitative precipitation estimation）产品估测精度易受雷达观测偏差和Z–R（雷达反射率—降水率）关系等因素影响。因此,本文开展高时空分辨率的雷达—雨量计降水融合算法研究,集成雨量计观测和雷达定量估计降水产品各自的优点。该算法主要步骤包括:雨量站观测数据格点化、局地雨量计订正雷达QPE和雷达—雨量计降水融合三个部分。首先利用克里金插值方法,对雨量站观测的降水进行插值,得到格点降水信息;再通过局地雨量计订正方法系统性地订正雷达QPE产品,以提高雷达QPE产品精度;最后,结合降水类型,通过雷达—雨量计降水融合算法,产生高时空分辨率、高精度的雷达—雨量计降水融合产品。通过郑州“21·7”暴雨、台风“烟花”和2021年8月随州暴雨三个典型的极端降水个例,对雷达—雨量计降水融合算法产生的雷达—雨量计降水融合产品进行了系统地评估和分析。结果表明,在不同的极端降水个例和不同的降水时段,雷达—雨量计降水融合产品精度上优于雷达QPE产品,且在降水的空间分布上较雨量站观测格点插值产品更能精细地刻画降水的结构特征。表明算法得到的雷达—雨量计降水融合产品的准确性较高,对极端降水有较好地捕捉和监测能力。     

大规模图中低复杂度分布式算法浅析

近年来大规模图分析问题在网络大数据领域发挥着重要作用.经典的图分析问题包括求图的直径、半径、围长、聚类系数、紧密中心度和介数中心度等.集中式算法求解这些图计算问题一般都需要问题规模的平方甚至立方以上复杂度,显然不适用于大规模图.本文旨在从分布式算法角度介绍对这些基本图计算问题具有最坏性能保证的低复杂度（线性时间）算法.此外,本文还将介绍如何通过通信复杂性理论证明分布式图计算问题的下界.     

一种基于k-means聚类的实时气温动态质量控制方法

针对当前实时气温质量控制存在的问题,提出了一种基于k-means聚类的动态控制算法。算法首先用k-means方法将区域内各测温点划分为若干气温相似的聚类,然后分别对各聚类内的点进行离群率和离群速度的判别,以确定各点的质,量。与传统气温质量控制方法相比,该算法采用单点气温与整体气温相比较的思想,不需要预先设置气温参考极值,因而更具有实用性和科学性。而且,算法的复杂度较低,适合较大气温输入数据集的计算。     

基于深度学习的强对流高分辨率临近预报试验

强对流天气临近预报、预警在气象灾害防御中具有极为重要的地位。在气象业务中,因对强对流天气临近预报、预警准确率和时、空分辨率的极高要求,使其成为业务难点和研究热点之一。对于高时、空分辨率强对流临近预报问题,尝试用深度学习方法来解决。首先将强对流临近预报抽象成同时包含时间和空间的序列预测问题;然后基于改进的循环神经网络算法形成的自编码模型,使用京津冀地区长序列、高时空分辨率天气雷达组网拼图数据进行模型训练;最后利用基于历史0.5 h雷达回波拼图数据训练得到的端到端神经网络,预报未来1 h内的逐6 min回波演变特征。通过基于传统外推算法的临近预报方法与深度学习算法的临近预报方法进行对比,发现使用的深度学习方法可以有效“学习”到高时、空分辨率序列雷达数据特征的内在关联,通过多层神经网络构造出抽象的深层特征,能够有效捕捉到雷达回波的演变规律和运动状态。通过计算雷达回波预报的命中率（POD）、虚警率（FAR）、临界成功指数（CSI）等检验表明,相较传统外推临近预报方法,在强对流回波临近预报准确率上有较明显提高。      

高血压病发病率预报的人工神经网络方法研究

通过统计分析，选取影响银川地区高血压病发病率的主要气象因素，将其作为输入变量经多层前馈型神经网络的BP(Back Propagation)算法进行学习训练，建立了疾病发病率的人工神经网络(ANN，Artifical Neural Net)预报模型。结果表明：该方法计算简便、误差较小，为疾病发病率预报提供了一种新的预报方法。     

基于沙尘气溶胶识别的中国北方地区MODIS云检测产品的改进研究

美国国家航空航天局(NASA)的MODIS业务云检测产品MOD35是其他大气产品和陆地产品反演的辅助数据,也是目前很多云检测研究的检验依据。为研究MODIS云检测业务产品MOD35的监测效果,分析了中国北方地区有沙尘暴天气的MOD35产品,发现产品易将沙尘气溶胶区域误判为云。为了区分沙尘和云,对中国北方地区白天4次沙尘过程数据进行散点图分析,并通过计算损失率得到沙尘气溶胶的11μm、12μm通道亮温差特征和11μm通道、3.7μm通道的亮温范围,改进了MODIS监测沙尘气溶胶的算法。应用此算法对MODIS云检测产品中的沙尘气溶胶污染进行判别,分析结果与国家气象卫星中心发布的沙尘监测一致。改进的算法能有效地监测出MOD35产品中误判为云的沙尘区域,结合MOD35自身的厚气溶胶标记,改进了云检测产品的效果。     

基于HJ-1B卫星数据的地表温度反演方法研究

以典型岩溶地貌区为研究区,HJ-1B遥感数据为数据源,通过分别采用覃志豪单窗算法、普适性单通道算法、基于影像的Artis反演算法,并对其中的经验关系式进行修订,最后反演出研究区的地表温度,与MODIS温度产品(MOD11_L2)进行对比分析,探寻适用于岩溶地貌区利用HJ卫星遥感数据进行干旱监测的地表温度反演算法。结果表明,修订后的普适性单通道算法优于其他两种算法,其与MODIS温度产品平均温差相差0.36 K,反演精度达到1 K之内,说明该算法经过修订后适用于反演岩溶地貌区的地表温度。     

基于视图内字典原子不一致的多视图字典学习算法

传统的多视图字典学习算法旨在利用多视图数据间的相关性,未能考虑多视图数据的差异性,这可能会降低字典的学习性能.受此启发,提出一种基于视图内字典原子不一致的多视图字典学习算法.该算法为每个视图学习类属字典和共享字典,同时,引入编码系数方差的最小化约束,以降低视图间字典的差异性;此外,通过每个视图编码系数与所有视图编码系数均值之间距离的加权和的最小化来约束相应特征的贡献度;然后,施加视图内字典原子的不一致性约束以降低视图内字典的冗余.最后,在两个数据集（AR和Extended Yale B数据集）上的实验验证了所提算法的有效性.     

南京市浦口区气象灾害应急管理体系建设研究

以南京市浦口区为研究区域,从应急管理、优化方案设计两方面完善了该区域气象灾害应急预案体系,给出了11个适用于各类气象灾害事件的普适性GIS优化算法,并通过事件编码实现子事件和算法的对接,为各类气象灾害事件的应对方案提供了算法设计基础。通过对南京浦口一次暴雨灾害应急处置案例进行剖析,证实了完备的预案体系和优化的算法设计能明显提高灾害应急管理效率,显著减少生命财产损失。     

利用JPEG-LS 高效无损压缩气象卫星云图数据

气象卫星数字遥感云图数据量庞大 ,信道传输和存储均要付出很高的代价 ,对其进行数据压缩不仅十分必要 ,而且可产生实际的经济效益。卫星云图作为资料保存 ,必然要求压缩是无损的 ,许多气象业务也不希望在压缩过程中有任何信息丢失 ,在这种情况下只能采用完全可逆的信息保持型编码。然而 ,从信息论中的率失真理论可知 ,信息保持型编码的压缩能力是有限的。如果压缩与还原过程是在通用计算机上用软件实现的 ,对处理速度也会有一定要求 ,进一步限制了算法的复杂度。因此 ,卫星云图数据的高效无损压缩 ,在理论上和技术上都有一定难度。卫星云图…