基于等高线隔断线确定DEM适宜分辨率的方法研究

分辨率是等高线数据插值生成格网DEM数据过程中需要考虑的一个重要参数,适宜的分辨率既能将等高线高程信息尽可能保留,又不会因插值造成数据冗余及误差。基于对格网DEM生成方式的理解,提出了等高线隔断线的相关概念,分析了基于地形图矢量化的等高线数据插值生成格网DEM数据,由不同长度等高线隔断线频率统计来确定格网适宜分辨率参考值的方法。同时,不同长度等高线隔断线的长度与其频率相乘得到标准长度,以及等高线隔断线中心点生成的密度分析图,均可在频率特征决定适宜分辨率参考值时起到一定的参考作用。通过样区实验验证,实现简便,可度量性强,与其他相关研究具有一致性,对确定适宜格网分辨率参考值具有一定的借鉴意义。     

Pleiades高分辨率卫星影像道路提取技术

遥感影像上的道路提取是摄影测量与计算机视觉研究的一项重要内容,本文设计了一种高分辨率卫星影像道路提取方法,首先,利用Canny边缘提取算子提取左影像上的边缘,并利用霍夫变换对线特征进行检测,根据道路的几何特性检测平行直线,再基于影像匹配方法匹配立体像对上的道路;然后,利用卫星影像RPC参数前方交会原理实现道路的几何定位。利用Pleiades卫星影像开展试验,自动提取的道路与人工采集的道路几何定位误差在1个像素以内,试验结果验证了本文方法的有效性。     

Characteristics of the Asian–Pacific Oscillation in Boreal Summer Simulated by BCC_CSM with Different Horizontal Resolutions

The summer Asian–Pacific Oscillation(APO) is a major teleconnection pattern that reflects the zonal thermal contrast between East Asia and the North Pacific in the upper troposphere. The performance of Beijing Climate Center Climate System Models(BCC CSMs) with different horizontal resolutions, i.e., BCC CSM1.1 and BCC CSM1.1(m), in reproducing APO interannual variability, APO-related precipitation anomalies, and associated atmospheric circulation anomalies, is evaluated.The results show that BCC CSM1.1(m) can successfully capture the interannual variability of the summer APO index. It is also more capable in reproducing the APO's spatial pattern, compared to BCC CSM1.1, due to its higher horizontal resolution. Associated with a positive APO index, the northward-shifted and intensified South Asian high, strengthened extratropical westerly jet, and tropical easterly jet in the upper troposphere, as well as the southwesterly monsoonal flow over North Africa and the Indian Ocean in the lower troposphere, are realistically represented by BCC CSM1.1(m), leading to an improvement in reproducing the increased precipitation over tropical North Africa, South Asia, and East Asia, as well as the decreased precipitation over subtropical North Africa, Japan, and North America. In contrast, these features are less consistent with observations when simulated by BCC CSM1.1. Regression analysis further indicates that surface temperature anomalies over the North Pacific and the southern and western flanks of the Tibetan Plateau are reasonably reproduced by BCC CSM1.1(m), which contributes to the substantial improvement in the simulation of the characteristics of summer APO compared to that of BCC CSM1.1.     

黄海海雾WRF数值模拟中垂直分辨率的敏感性研究

基于WRF模式探究不同垂直分辨率下模式对黄海海雾的模拟表现。将3种垂直分层方案（35η、44η与63η）和2种边界层方案（YSU、MYNN）组合,对10次海雾做模拟研究。统计分析了水平雾区与雾顶高度对垂直分辨率的敏感性,并利用1次典型个例剖析了雾顶长波辐射与雾体湍流的作用。统计结果显示,提高垂直分辨率能显著改进水平雾区的模拟效果,改善明显的个例在不同垂直分辨率试验下的雾顶高度差异也较大;YSU方案相比于MYNN方案更敏感,从35η层增至44η层其试验个例的击中率（POD）和公正预兆得分（ETS）的平均改进率分别提高了13.29%和10.22%。典型个例研究结果揭示,模式对雾顶长波辐射和雾体湍流作用的模拟程度强烈依赖垂直分辨率：粗垂直分辨率给出的湍流强度很弱,导致模拟失败;雾顶存在“云水含量增多→长波辐射增强→降温加大→云水含量增多”的正反馈过程,细垂直分辨率比粗垂直分辨率更容易维持与增强此反馈;只有细垂直分辨率才能模拟出雾顶长波辐射冷却产生的贯穿雾体直抵海面、强度不弱于近海面机械湍流的浮力湍流,它导致雾体降温而出现符合观测事实的海温高于气温的现象。     

四川地形谱特征及中尺度模式水平网格分辨率选取

四川地形复杂多样,暴雨频发,常诱发山洪、泥石流等灾害。在利用中尺度模式对复杂地形区域的暴雨进行研究时,模式水平分辨率的选取缺乏定量依据。为了揭示四川地形的复杂特征和给中尺度模式水平网格分辨率的选取提供定量依据,利用二维离散余弦变换,对四川地形高度场和暴雨分布场进行谱分解,根据暴雨分布特征分区讨论了四川盆地地形特征,同时利用地形谱方差和数值试验定量讨论了数值模式水平分辨率的选取问题,得到主要结论有:(1)二维离散余弦变换能较好地表现出研究区域各向异性的复杂特征;(2)雅安地区和四川盆地西北部的地形谱与降水谱有较好的同相关系,盆地东北部和盆地中部的地形谱与降水谱在波长较大处出现反相关系;(3)针对某个区域的地形特征,可以通过计算模式能分辨的地形方差与总地形方差的比值来确定合适的中尺度模式水平网格分辨率。     

FY-3微波成像仪10.6 GHz通道超分辨率图像重建

为改善风云三号 (FY-3) 微波成像仪10.6 GHz通道空间分辨率,提出利用超分辨率图像重建算法进行图像重建。分析并指出FY-3微波成像仪10.6 GHz通道具有过采样特征,具备重建得到高于瞬时视场图像的潜力;基于超分辨率图像重建理论,根据FY-3气象卫星轨道、姿态,微波成像仪性能参数以及工作模式等物理约束,建立微波成像仪的超分辨率成像模型,并推导计算出超分辨率成像模型参数;采用POCS算法重建得到10.6 GHz通道的超分辨率图像,采用目视比较分析、图像统计分析对重建图像进行质量评价:重建图像像元平均梯度提高26.5%,功率谱分量和提高5.7%,重建图像具有更高的空间分辨率;台风亮温分析应用显示了从重建图像可发现更微小的景物细节目标。采用超分辨率图像重建算法对FY-3微波成像仪10.6 GHz通道进行重建处理,结果有效且正确,可为数据用户提供更多可用的遥感数据,对微波遥感数据应用具有提升作用。     

多普勒雷达观测在北京7.21暴雨数值模拟中的三维变分同化研究

基于背景误差的特征长度理论,研究调整背景误差水平分辨率对多普勒雷达资料三维变分同化的影响。首先利用NMC方法针对暴雨落区统计不同水平分辨率的背景误差协方差,分析两种不同分辨率的背景误差的结构特征,研究水平分辨率对背景误差特征长度的影响。将其应用于雷达资料同化中,研究背景误差水平分辨率变化对雷达资料同化的影响。结果表明:背景误差水平分辨率由27 km提高到3 km时,在大气低层体现出更细致的动力场信息,其动力场水平特征长度按水平分辨率的二次根递减,而温度场与水汽场水平特征长度变化不明显。在将不同分辨率的背景误差用于三维变分同化时,更高分辨率的背景误差可以在分析场增量中体现更细致的中小尺度信息,能够明显改善雷达径向速度资料同化效果,并在随后的暴雨数值模拟中雨量及其分布形态更接近实况。     

天气尺度波列对长江中下游6月梅雨的影响

采用1979—2007年6月NCEP/NCAR2.5°×2.5°逐日再分析资料和中国743站逐日降水资料,利用相关分析、合成分析等方法,分析了天气尺度波列的特征及其对长江中下游6月梅雨的影响。结果表明:当长江中下游6月梅雨较少时,东亚及西太平洋区域存在一个天气尺度波列;该波列的延伸距离较短(从黄河河套地区经过长江中下游至南海、菲律宾海一带),维持时间也很短,且仅仅在500 h Pa以下较强。诊断及个例分析表明,当该波列异常显著时,长江中下游梅雨降水明显减少,而其南部区域降水则增多,说明该波列对预报长江中下游降水具有重要的指示意义。     

长江中下游庐枞火山岩盆地南侧钾质侵入岩带的成因

庐枞火山岩盆地南侧的钾质侵入岩带由正长岩-石英正长岩-正长花岗岩组成,以石英正长岩为主。它们的形成时间介于123"130 Ma之间,峰值约为126 Ma,其中正长岩和石英正长岩的形成时间稍早,而正长花岗岩的形成时间略晚。整个钾质侵入岩带的侵位时间晚于庐枞盆地内的橄榄玄粗质火山作用约4"7 Ma,也是长江中下游地区除最东段的宁镇地区外中生代最晚的岩浆活动产物之一。地球化学上,该钾质侵入岩带以高钾、富碱、富集Rb、Th、U、K等强不相容元素和轻稀土元素、亏损高场强元素Nb、Ta和Ti为特征。它们的母岩浆主要是由富集型上地幔部分熔融形成的,从正长岩经石英正长岩到正长花岗岩的演化主要受矿物的分离结晶作用控制,地壳物质同化所起的影响不大。但与同样来自富集型上地幔部分熔融的庐枞盆地内火山杂岩的母岩浆相比,前者的母岩浆来源深度可能更大些或其中包含了更多来自软流圈地幔的组分。两者的演化路径也完全不同,钾质侵入岩带的母岩浆除经历过高压下的分离结晶作用外,晚期在低压下还经历过长石为主,可能还有黑云母的分离结晶,甚至上地壳物质一定程度的混染作用;而盆地内火山杂岩的母岩浆低压下矿物的分离结晶作用及上地壳物质的混染都不明显。庐枞盆地南缘的富钾侵入岩与盆地内的火山杂岩一样,地球化学上都具有明显的大陆弧的特征,暗示它们的岩浆源区可能形成于俯冲带环境,意味着扬子地块北缘先前(推测为古元古代晚期)曾发生过俯冲作用,上地幔的交代富集可能就与这次的俯冲作用有关。     

多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建

鉴于现有超分辨率重建方法难以突显重建影像细节信息的问题,提出多尺度细节增强的遥感影像超分辨率重建模型框架。首先,通过最小二乘滤波方法将序列影像分解成包含大尺度边缘的平滑信息和包含中小型尺度的细节信息;其次,利用插值方法得到相应的高分辨率细节信息和平滑信息,构造纹理细节增强函数,提升中小型细节的增强幅度;最终,融合细节信息和平滑信息,得到初始的超分辨率重建结果,并利用局部优化模型进一步改善重建影像质量。选取同时相和多时相遥感影像作为试验数据。试验结果表明,本文重建结果与插值方法、TV方法和MAP方法相比,在客观评价指标上均有显著提高,明显改善了重建影像的纹理细节。论文提出的多尺度细节增强的超分辨率重建方法,可以使重建影像提供更多高频细节信息,具有较好鲁棒性和普适性。