多尺度ARMA残差修正模型震前电离层TEC异常探测

为提高电离层总电子含量（total electronic content，TEC）扰动探测参考背景值的预测精度，提出了多尺度自回归移动平均（autoregressive moving average，ARMA）残差修正模型。通过对比该方法、ARMA模型、四分位距法（inter quartile range，IQR）及滑动时窗法对TEC背景值的预测精度，结果显示修正模型预测的TEC背景值平均相对精度为89.78%，分别比ARMA模型、IQR及滑动时窗法高5.18%、1.41%和1.42%，且预测值的残差绝对值小于等于3.0 TECU的百分比为91.67%，明显优于其他3种方法，说明修正模型探测震前TEC异常是可行的。利用该方法探测2013-04-20芦山县Mw7.0级地震震前电离层TEC扰动情况，验证了该方法的有效性。实验结果表明，震前第9天和第13天电离层明显的正异常和震前第1~4天明显的负异常极可能是孕育地震引起的，且正异常主要出现在08:00-10:00 UT，而负异常主要集中在0:00-14:00 UT。     

结构增强型生成对抗网络SAR图像超分辨率重建

针对利用生成对抗网络模型(Generative Adversarial Network,GAN)重建SAR(Synthetic Aperture Radar)图像存在边缘细节信息不足和“伪影”(artifacts)现象,该文基于增强型超分辨率生成对抗网络(Enhanced Super-Resolution Generative Adversarial Networks,ESRGAN)光学模型,重新设计生成网络上采样重建模块和结构损失函数,提出一种结构增强型生成对抗网络SAR图像超分辨率重建算法,包括特征提取、特征增强和上采样重建3个模块:在特征提取模块采用小尺度卷积层对输入SAR图像进行低层次特征提取;在特征增强模块采用多个级联残差密集块(Residual-in-Residual Dense Block,RRDB)和卷积层提取输入特征;在上采样重建模块交替使用最近邻插值(Nearest Neighbor Interpolation,NNI)和亚像素卷积(Sub-Pixel Convolution,SPC)对特征进行放大重建,使特征信息交互融合。与传统插值算法和经典深度学习重建算法相比,该算法在视觉效果和定量评价方面均有显著提升,能够在保持原网络模型重建图像内容信息不丢失的基础上,增强重建图像边缘细节信息和减缓“伪影”现象,有利于后续目标识别和灾害监测等工作开展。     

深度残差神经网络频率域下蚀变岩石光谱分类模型研究

以往的蚀变岩石光谱分类方法包括机器学习模型和浅层神经网络模型,且均使用光谱波形特征作为模型分类依据.小波变换能够将光谱数据转换为频谱图进行奇异性探测,显示光谱瞬态突变信息.该文使用5种不同蚀变类型的石英闪长玢岩光谱数据,通过Symlets小波变换将光谱数据转换为频谱图,作为深度卷积分类模型的基础数据,再利用50层深度残差网络(ResNet50)模型对数据进行分类,并选取准确率、损失值、召回率、精确率以及F1参数对结果进行评价.通过与传统的机器学习方法及其他方法进行比较,证明该模型的准确率和F1参数均优于对比模型,测试集分类准确率达到99.67％,表明该模型对蚀变岩石光谱数据分类的适用性较强,且具有较好的鲁棒性和泛化性.     

基于闪电定位数据的地闪密度修订

利用湖北省闪电定位系统(Lightning Location System,LLS)资料,用网格地闪密度数据表征地闪的空间分布,测站距离因子表征探测站布局,对2015年地闪空间分布特征进行分析,结果表明,其密度与因子之间存在负相关,其中雷电流幅值5~30kA的密度分量与因子之间存在显著性相关,大于30kA的密度分量与因子相关不显著。同时发现探测站布局对地闪空间分布的疏密程度有一定的影响,因此有必要对密度进行修订,以消除测站布局的影响。运用线性回归方法及其残差理论,建立了网格地闪密度的修订模型和相对探测效率的统计模型。验证了密度分段修订和不分段修订结果的一致性。通过对理论探测效率和相对探测效率的对比分析,论证了地闪密度修订方法和相对探测效率统计方法的可行性。     

面向高分遥感影像道路提取的轻量级双注意力和特征补偿残差网络模型

针对高分辨率遥感影像背景复杂,道路提取容易受阴影、建筑物和铁路等背景信息干扰的问题,提出一种带有轻量级双注意力和特征补偿机制的DAFCResUnet模型。该模型在ResUnet的基础上,通过增加轻量级的双注意力和特征补偿模块实现模型在性能和时空复杂度上的平衡。其中,双注意力模块可以增强模型的特征提取能力,特征补偿模块可以融合网络中来自深浅层的道路特征。在DeepGlobe和GF-2道路数据集上的实验结果表明,DAFCResUnet模型的IoU和F1-score可以达到0.6713、0.8033和0.7402、0.8507,模型的整体精度优于U-Net、ResUnet和VNet模型。与U-Net和ResUnet模型相比,DAFCResUnet模型仅增加了少量的计算量和参数量,但IoU和F1-score均有较大幅度的提高;与VNet模型相比,DAFCResUnet模型在计算量和参数量远低于VNet的情况下取得了更高的精度,模型在精度和时空复杂度两方面均有优势。相比其他对比模型,DAFCResUnet模型具有更强的特征提取和抗干扰能力,能更好解决道路上的干扰物、与道路特征相似地物、树荫或阴影遮挡等造成的道路空洞、误提和漏提现象。     

基于GRACE-FO的微波与激光星间测距数据的重力场模型对比分析

为分析GRACE-FO微波测距系统KBR及激光干涉测距系统LRI对时变重力场结果的影响,以动力学方法为基础,分别采用KBR数据和LRI数据反演2019-01~2021-08的90阶无约束时变重力场模型APM_KBR和APM_LRI,并进行对比分析。 从重力场模型阶方差和等效水柱高的空间分布来看,在两类测距数据完整且质量较好的前提下,两者精度处于同一水平,而当发生较多月卫星机动或其他卫星事件时会使LRI数据缺失,从而导致APM_LRI模型在该月得到的等效水柱高时间序列信噪比略低。由后验残差结果可知,APM_LRI后验残差RMS比APM_KBR减少约50%,且在高频处(大于等于60 CPR)LRI的后验残差显著低于KBR。总体来说,在现有条件下,由于背景场模型等其他因素影响,两类测距数据反演重力场的阶方差和等效水柱高结果基本一致,但后验残差上LRI测距具有更低的噪声。因此,未来可直接使用LRI测距数据探测、分析较弱的地球物理信号。     

概略坐标对GPS PWV解算的影响

利用GAMIT 10.6和2016年第101天至第160天南昌站的GPS观测资料,开展了13组概略坐标变化对GPS PWV解算的影响研究试验(南昌站概略坐标设置以10 m等间距从0~120 m逐渐向西偏移真实坐标)。其结果发现:当概略坐标与实际坐标偏离在60 m以内时,概略坐标的变化对GPSPWV的解算影响不大(长基线的相对误差和均方根残差NRMS分别维持在5.7×10~(-9)和0.24附近);但当概略坐标与真实坐标偏离超过60 m后,概略坐标的变化对GPS PWV的解算有着显著的影响,其中基线相对误差和GPS PWV与探空PWV的标准偏差随概略坐标偏离的增加而快速增大,NRMS和GPS PWV与探空PWV的相关系数也有明显的增加和减小,GPSPWV的成功解算日数则随概略坐标偏离的增加而快速减小(当偏离≥120 m时南昌无GPS PWV生成);概略坐标变化对基线相对误差、GPS PWV精度以及GPS PWV能否被成功解算的影响仅限于本站,某站概略坐标的偏离不会对其他站GPS PWV解算造成明显的影响。     

基于标准化残差的相关观测抗差估计模型

根据观测误差与解差函数的关系,建立了山标准化残差构造的相关观测抗差估计模型。     

残差辨识模型在菏泽市区深层地下水水位预测中的应用

菏泽市区深层地下水由于长期大量开采,８０年代中期就形成降落漏斗,且中心水位逐年下降,漏斗范围不断扩大。根据菏泽市区１９８７－１９９７年深层地下水动态监测资料,应用残差辨识预测模式对其水位作了短期预测,并对预测结果进行了后验差检验,预测精度较高。     

山西地区远震P波到时残差分布

收集2008-2016年山西地震台网记录的震中距30°-90°范围内1 253个远震事件波形,拾取7 600余条高质量P波初至到时,使用IASP91模型计算相对到时残差,分析残差水平分布特征,结果显示：①以山西地区中部的山西断裂带为界,西部地震台站记录的P波初至主要表现为早到时,东部位于大同火山区的地震台站记录则主要表现为晚到时;②位于山西断裂带内部的地震台站记录的P波初至主要表现为早到时,残差水平显著低于西部地震台站;③研究区P波到时整体呈现自西向东逐渐由早到晚的分布特征。推测山西断裂带西部地区下方可能存在高速异常结构,山西断裂带内部及大同火山区下方可能存在低速异常结构。