水力层析法刻画非均质含水层K与S采样时间优化设计

水力层析法(hydraulic tomography,简称HT)是一种高精度刻画含水层非均质性的抽水试验新技术,通过在不同地点及深度进行多组抽水试验并收集含水层水位变化资料,进行地下水流数值反演,对水文地质参数的空间分布做详细的识别。由于观测水位数据随着时间变化与渗透系数K、储水系数S的相关性不断变化,因此运用不同时刻水位数据反演参数K与S精度不一样。基于水力层析理论,采用剖面二维承压含水层数值模型研究了时间采样对估计参数K与S精度的影响。研究结果表明,随着采样时间的增大,渗透系数K的估计逐渐变好,最后趋于一个稳定值;在K已知条件下,采样时间t₀(t₀定义为JACOB直线图解法中s-lgt曲线直线段的延长部分与lgt轴的交点所对应的时间)时刻之前,储水系数S的估计随着采样时间的增加而变好,t₀之后随着采样时间的增加反演效果变差。      

热红外地表方向性辐射温度与半球辐射温度关系研究

地表温度是陆面过程的一个重要影响因素,利用地表温度的遥感反演算法只能获取卫星传感器观测角度条件下的地表温度（即某个方向上的辐射温度）,但地球表面普遍存在非同温像元,反演得到的像元地表辐射温度具有方向性特征。本文利用热红外辐射传输模型4 SAIL（Scattering by Arbitrarily Inclined Leaves）,以及方向性热辐射参数化模型,针对非同温均匀冠层,考虑冠层结构、太阳位置和观测角等因素的影响,模拟得到方向性辐射温度数据,与半球辐射温度数据比较,得到估算半球辐射温度的最佳观测角度。此外,开展热红外地面观测试验,对热红外地表辐射温度的角度效应,以及利用模拟数据得到的半球辐射温度最佳观测角度进行了验证。结果表明,当太阳高度角较低时,均匀草地的地表辐射温度,会随着观测天顶角的增大而增加,受观测方位角的影响较小,当观测天顶角为75°时,倾斜观测与垂直观测得到的辐射温度差值达到2.7 K,说明热辐射存在明显的方向性特征。同时,将热红外地表方向性辐射温度与同步观测的半球辐射温度进行对比分析,当叶面积指数小于1.0时,半球辐射温度的最佳替代角度为51°,与模拟结果相符。     

商用飞机气象观测温度、风场随机误差分析

随着我国AMDAR资料（商业飞机气象观测）不断增加并已逐步应用于数值天气预报,AMDAR观测资料的质量影响其在天气预报业务中的应用效果。为评估AMDAR数据的质量,利用统计学方法,通过对选定的AMDAR温度及风场观测数据,进行其质量特性量一随机误差均方根的统计分析。分析结果表明：温度的随机误差均方根为0．90℃,风速的观测随机误差均方根为1．24m／s。温度观测随机误差均方根、风速观测误差均方根在边界层较大,边界层以上较小。在300hPa-500hPa气压层达到最小,其温度观测随机误差为0．76℃、风速观测随机误差均方根为1．03m／s。     

滑动线性回归模型预测路堤沉降初探

在路堤沉降预测中，线性模型是应用最为广泛的模型之一。但是随着观测信息的丰富，常规的线性模型的不足凸现，影响了模型的精度，为了克服常规模型的缺点提出了滑动线性回归模型。滑动线性回归模型要求参与建模的数据个数保持不变，新观测的数据取代旧有的数据，从而获得了新的模型参数，通过实例验证，得到了理想的结果。     

小球藻生长与温度、盐度关系模型的建立与优化

以小球藻（Chlorella sp. CHX-1）为实验材料,采用外切中心复合设计试验法（CCC）研究了温度（16～34 ℃）和盐度（15～45）对小球藻生长的联合效应.结果表明：温度与盐度的-次、二次效应对小球藻比生长速率都有极显著影响（P 〈 0.01）,温度、盐度之间的互作效应对小球藻比生长速率影响显著（P 〈 0.05）,温度的效应大于盐度的效应.响应曲面法分析发现,随着温度和盐度的升高,小球藻的比生长速率呈先上升后下降的趋势.建立小球藻生长与温度、盐度的回归模型方程,该模型的决定系数0.991 7,矫正决定系数0.985 8,表明模型的拟合度极高;模型的预测决定系数0.949 8,可用于预测小球藻比生长速率的变化.通过模型优化和验证实验,得到在温度、盐度组合为25.9 ℃/28.4 时,小球藻比生长速率达到最大值0.652,满意度为0.981.     

CO2—咸水—方解石相互作用实验

为揭示咸水环境中CO2与方解石相互作用的特点,选取方解石作为研究对象,设计在不同温压条件下(85℃,5.0MPa;
135℃,5.7MPa;185℃,8.8MPa)进行了3组CO2-咸水-方解石的系列实验研究,重点探讨了方解石溶解现象的成因和温度对
于方解石溶解程度的影响。实验前后岩样扫描电镜观察、反应液离子变化分析表明,实验后,3组实验中的方解石均表现出溶蚀
坑、溶蚀带和溶蚀晶锥的溶解现象;方解石的溶解度在85℃时最低,185℃次之,135℃最高。研究结果表明,在含CO2的咸水中,方
解石的溶解现象有溶蚀坑、溶蚀带和溶蚀晶锥,各自的分布规律及规模与温度有关。在含CO2的咸水中,方解石也具有各向异性
的溶解特点。使方解石产生最大溶解度的温度峰值可能出现在135~185℃之间。超过这一温度,温度的升高会使方解石的溶解
度下降。实验再现了方解石在咸水环境中的溶解、沉淀过程,对于CO2 地质封存示范工程具有非常重要的意义。      

一种基于各向异性扩散的心室超声图像滤波方法

研究了各向异性扩散方程在心室超声图像去噪中的应用.首先对P-M各向异性扩散模型进行了分析,为了更好去除噪声并保留图像的边缘等重要信息,提出对扩散系数的改进方法,并通过实验证明可达到更好的去噪效果.     

基于RTTOV模式的大气二氧化碳反演参数敏感性分析

大气二氧化碳是开展全球气候变化和碳循环研究的关键数据。卫星遥感技术与模式模拟相结合的反演方法已成为获取该数据的重要手段,但模式输入参数本身的误差会对大气二氧化碳反演精度产生影响,须在反演算法设计中加以关注。本文利用RTTOV10快速辐射传输模式模拟Aqua/AIRS红外探测仪17个大气二氧化碳反演通道,计算了这些通道上大气顶出射辐射对温度廓线、臭氧廓线、水汽廓线、地表温度和地表发射率的参数误差的不确定性,并与二氧化碳增加0.5%时造成的不确定性进行对比,分析二氧化碳对上述参数误差的敏感性。结果表明,温度廓线误差是干扰AIRS大气二氧化碳反演的主要因素,其次是臭氧廓线误差,而水汽廓线、地表温度和地表发射率的误差对二氧化碳反演的影响在除去个别通道后可忽略不计。最后,本文以通道为单位,确定了各通道上的高敏感参数、敏感参数和不敏感参数,为二氧化碳反演通道的选择和反演算法的设计提供了参考。     

通用劈窗算法的NOAA-18(N)AVHRR/3数据地表温度遥感反演与验证

本文以NOAA-18(N)AVHRR/3数据,运用通用劈窗技术获得地表温度。首先,利用MODTRAN 4模拟不同地表和大气状况下热红外通道(Ch4,10.3~11.3μm和Ch5,11.5~12.5μm)的星上亮温,并建立模拟数据库。其次,按照地表温度、大气可降水汽含量、地表比辐射率和观测天顶角,对模拟数据库分组,确定出各分组的通用劈窗算法系数。然后,将构建的地表温度反演模型应用到NOAA-18(N)AVHRR/3数据,模型所需的地表比辐射率由NDVI阈值法确定,大气可降水汽含量是利用Li等(2003)提出的一种劈窗的协方差与方差比的方法来估算。反演结果表明:在观测天顶角小于30°或者大气可降水汽含量小于3.5 g/cm2时,地表温度反演的均方根误差小于1.0K;在观测天顶角小于45°并且大气可降水汽含量小于5.5g/cm2情况下,均方根误差小于1.5K。最后,利用美国通量站的实测数据对地表温度反演结果进行了验证,结果表明均方根误差小于1.8K。     

地表温度的多源遥感数据反演算法对比分析

 多源遥感数据的综合应用是提高地表温度反演精度的有效途径.MODIS数据和Landsat TM数据在我国同一地区获取的时间相差不大,可以获取近似同步的MODIS数据和TM数据.本文将基于MODIS数据反演的大气参数应用于TM影像的地表温度反演,分别对单窗口算法和普适性单通道算法进行了实验研究,应用气象站实测的地表温度数据对反演结果进行了检验,并对比分析了不同土地覆盖条件下两种算法的精度差异.结果表明:两种算法反演精度均较高,单窗口算法反演精度为0.76K,普适性单通道算法反演精度为1.23K;在不同的土地覆盖条件下,两种算法表现出明显的差异性,水体区反演结果差异最小,均值差异仅为0.02K,植被区差异最大,均值差异为0.62K.     

基于MLP神经网络的大气加权平均温度模型

以中国西南地区2015~2017年探空数据为实验数据,使用多层感知器（MLP）神经网络回归方法建立西南地区的加权平均温度(T_m)模型。将气象参数（地表温度、水汽压）和非气象参数（高程、纬度和年积日）作为模型输入因子,由数值积分法计算得到的T_m作为学习目标,通过神经网络模型进行迭代训练从而得到中国西南地区的T_m。以2018年探空站T_m数据为参考值,对MLP模型精度进行验证,并与Bevis模型和GPT3模型进行对比分析。结果表明,MLP模型的年均RMSE和年均bias分别为1.99 K和0.15 K,比Bevis模型、GPT3模型年均RMSE分别降低1.36 K(40.6%)和1.51 K(43.1%),年均bias分别下降0.70 K（82.4%）和1.04 K（87.4%）,且该模型在中国西南区域不同高程、纬度和季节的精度与稳定性优于Bevis模型和GPT3模型。     

改进的DisTrad模型在地形起伏区地表温度空间分辨率提升的应用

DisTrad（Disaggregation procedure for radiometric surface temperature）模型是常用于遥感地表温度空间分辨率提升的主要模型之一。DisTrad模型常面向空间范围有限、地形相对平坦的研究区域,且常选用植被参数（如植被指数或植被覆盖度等）作为关键参数。然而在空间范围较大、地形起伏地区,地表温度的空间变异可能无法完全通过植被参数解释。本研究选取四川盆地及毗邻地区为研究区,通过模拟数据研究DisTrad模型在地形起伏区地表温度空间分辨率提升中的适用性。数字高程模型（Digital Elevation Model,DEM）、归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI）等参数,采用滑动窗口逐步回归,将空间分辨率为6km的地表温度提升至空间分辨率为1km。研究结果表明,改进的模型在平原及海拔较低的高原地区提升获得的地表温度空间分辨率具有较高精度,均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）为0.5K左右;在地形起伏较大的地区,RMSE为4K,验证了改进的模型提升的可行性。     

三峡水库二期蓄水前后井网地下水温特征分析

以长江三峡工程诱发地震监测系统地下水动态监测井网2006年的井水温度观测数据为分析对象,在系统分析地下水温正常动态及其影响因素的基础上,总结了2006年水库二期蓄水过程中相关测项资料的动态变化,发现库水位的上升对三峡井网地下水温动态的影响是明显的.     

变形观测数据时间序列建模中的几个问题

针对在变形观测数据时间序列建模中所遇到的问题,对变形观测数据时间序列建模中的数据预处理、模型选择、模型定阶与系统稳定性检验等问题进行了研究,提出了分析数据趋势项提取的AR模型方法,编写了C语言计算程序,实现了样条函数插值方法、周期项提取的差值法,建立ARMA分析模型,对变形预测数据与实际观测数据进行了比较.结果表明:该方法的正确性以及时间序列分析方法在变形数据处理与分析中的适用性与可行性.     

温度、盐度对马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量的联合影响

设定温度范围16～40°C,盐度范围10～50,采用复合设计和响应曲面分析法在实验室条件下研究不同温度、盐度对马氏珠母贝(P.fucata)外套膜Hsp70基因表达量的综合效应并建立模型。采用方差分析(ANOVA)、决定系数等对实验所得回归方程模型进行显著性及拟合度检验。结果表明,温度的一次、二次效应对马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量影响显著(p值<0.05);盐度的一次效应对马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量无显著影响(p值>0.05),二次效应对马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量影响极显著(p值<0.05);温度、盐度之间的互作效应对马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量无显著影响(p值>0.05)且温度的效应大于盐度的效应。经响应曲面分析法和优化,得到马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量在适宜的温度、盐度范围内呈峰值变化,在温度26.85°C、盐度29.39时,马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量达到最小值0.95,满意度达到99.36%。建立了马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量模型方程,其决定系数98.69%,矫正决定系数97.38%,预测决定系数91.42%,模型的拟合度极高,可用于预测马氏珠母贝外套膜Hsp70基因表达量。     

融合GPT2w模型与GNSS参数获取大气可降水量

针对GPT2w模型误差累积所导致的天顶对流层延迟(zenith tropospheric delay, ZTD)和大气可降水量(precipitable water vapor, PWV)精度不高的问题,利用2017年长三角地区7个探空站和2个GNSS站的实测数据检验GPT2w模型获取的气压、温度、水汽压、加权平均温度(Tm)和ZTD等参数的精度,并融合GNSS解算得到的ZTD(GNSS-ZTD)与GPT2w模型获取的气象参数,提高PWV反演精度。结果表明：1)近地面处的气压、温度和水汽压的bias分布在－3~4 mbar、－7~7 K和－9~2 mbar之间,精度较高;2)GPT2w模型获取的Tm在长三角地区适用性较好,年均bias和RMS分别为－1.21 K和6.89 K;3)基于GPT2w模型解算的ZTD的bias和RMS均值分别为1.4 cm和9.4 cm,精度明显低于基于实测气象数据获得的GNSS-ZTD;4)参数融合法计算的PWV与GNSS-PWV精度相当,该方法可用于无实测气象参数时实时获取PWV。     

基于ｉＴＯＵＧＨ２的地热模型资料价值分析方法

数值模拟是地热能开采最重要的手段，然而受地层复杂性、隐蔽性、勘探经费等限制，地热模型具有不确定性，目前对资料价值的分析和讨论较少。详细阐述了利用ｉＴＯＵＧＨ２软件进行资料价值分析的流程，并结合五点抽注的地热模型设计了监测方案。选定“现有数据”和“预估数据”，确定预测目标最大容差；然后分别对校正和预测两个阶段执行资料价值分析，得 到 各 观 测点的资料价值。结果表明:不同观测类型、不同观测位置的资料价值大小不同，同一资料在不同模型阶段的价值不同；预测温度的容差大于最大容差，可优先考虑在抽水井处增加温度监测。该方法可以为优化监测网提 供 科 学 依 据，不仅适用于地热模型，也 可服务于地下水流和污染物的运移模型。      

带球约束的平差算法及应用

针对测量数据处理中由于观测信息不充分以及对参数物理信息和先验信息的利用不充分引起的病态问题,利用先验信息对参数加以约束,将测量平差问题转化为凸二次规划问题,提出一种带有球约束的平差模型。根据最优化理论,基于Kuhn-Tucker条件,研究球约束下的平差问题,并针对该模型提出解算方法。模拟数值实验和测边网实例应用结果表明,该方法在处理病态问题上具有明显的更优估计,可以广泛应用于大地测量病态数据处理。     

企鹅珍珠贝附壳珍珠养殖研究

在水温为２１．４℃—３１．２℃，盐度为２７．２‰—３６．３‰的环境条件下，进行了企鹅珍珠贝培育附壳珍珠的研究。经２８７天的育珠，成活率８７．５％。在收获的１５个母贝中，植入直径为７～１０ｍｍ的珠核４７粒，佛像模型２个；收获附壳珍珠４０颗，佛像２个，留核率达８５．７％。其中商品珠３５颗，商品珠率为８３．３％。在商品珠中，珠色为银白色的１６颗，占４５．７％；金黄色的１６颗（包括１佛像），占４５．７％；污斑珠３颗，占８．６％。珍珠直径超过１１ｍｍ的有５颗，１０．０～１０．９ｍｍ的有１９颗，９．０～９．９ｍｍ的有９颗，８．０～８．９ｍｍ的仅１颗。抽测珍珠５颗，珠层厚度最大者８６２．５μｍ，最薄者５６２．５μｍ。     

页岩黏土矿物CH_4/CO_2吸附规律的分子模拟

CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附行为对页岩气的开采和CO2的封存具有重要意义。选取黏土矿物的主要成分蒙脱石为研究对象,构建层状裂缝型孔隙的分子模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学(MD)方法,在不同压力、不同温度条件下,研究不同狭缝孔隙宽度CH4和CO2气体的吸附行为,同时分析离子交换结构对吸附的影响。结果表明:CH4吸附符合Langmuir吸附规律,可以采用Langmuir方程进行拟合。随着温度的升高两种气体吸附量减小,随着压力的增大而增大;蒙脱石的离子交换结构对CH4的吸附影响较小,但促进对CO2的吸附;不同的狭缝孔隙宽度对应CH4和CO2的赋存状态不同,蒙脱石的离子交换结构影响CO2的赋存状态;平均作用势说明吸附层中分子间结合能力大于游离层,吸附态是CH4和CO2在蒙脱石狭缝中的主要赋存形式之一。基于CH4和CO2在页岩黏土矿物中的吸附规律,可为页岩气的勘探开发提供依据。