基于稀疏AR模型的潮流信号建模与预报

潮流信号处理与预报在很多方面具有非常重要的意义和价值。本文引入信号稀疏表示理论,构建一种稀疏AR模型,寻找各潮流数据间的历史关联性,并进行预报分析。首先由实测潮流信号进行常规AR建模,获得一组过完备稀疏基;其次随机从该过完备稀疏基抽取部分建立欠定方程组,利用稀疏优化算法获得最稀疏的AR系数;多次重复上一步,获得稀疏AR系数的平均以增强稀疏AR模型的稳定性;最后利用这些稀疏AR系数来重构或预测潮流信号。文章针对实测潮流信号,特别是存在多峰值有回流现象的潮流信号,进行了稀疏AR建模与预测的多次实验。实验结果与传统的潮流信号调和预报方法相对比,发现基于稀疏AR模型的潮流预报对于潮流存在多变的现象时,具有明显优越性,从回报结果来看,稀疏AR模型的潮流预报均方差明显小于传统潮流调和分析预报方法。     

多波束海底地形数据空值区域的插值填补方法分析

由于边界误差剔除、测线布设过于稀疏等因素影响,利用多波束数据生成高分辨率DEM时,常常会存在一些水深空值单元或区域。为了对这些数据空值区域进行可靠填补,在考虑地形特征及空值单元大小的情况下,利用IDW、Spline、Kriging、TIN四种插值方法对某区域多波束海底DEM空值区域进行直接内插填补试验,结果表明插值算法的选取不仅受地形类型限制,而且与空值区域的大小也密切相关。     

验潮站零点漂移检测及修订方法的改进

考虑到利用中数法计算的日平均海面可能残留较多的短周期分潮影响,会给验潮站零点的漂移检测及修订引入一项潜在的系统差,进而影响到潮汐分析及水深测量水位改正等应用。提出了基于Godin法计算日平均海面的验潮站零点漂移检测及修正的改进方法。应用结果表明Godin法较中数法可明显削弱短周期分潮影响,从而可提高验潮站零点漂移检测及修订的精度。     

水力停留时间对硫自养还原高氯酸盐和硝酸盐性能的影响

以填充单质硫颗粒(S0)的生物膜反应器作为研究对象,研究了水力停留时间(HRT)变化对硫自养还原高氯酸盐(ClO-4)和硝酸盐(NO-3)性能的影响。研究结果表明,在进水NO-3-N和ClO-4分别为20mg/L和100μg/L时,在HRT从16h逐渐缩短到0.5h过程中,NO-3-N去除率能在较短时间内达到99%以上。与硫自养还原NO-3-N相比,HRT的缩短导致ClO-4去除率趋于稳定所需时间增加,说明硫自养还原NO-3-N过程先于硫自养还原ClO-4的过程。在不同HRT下未发现中间产物ClO-3和ClO-2的积累,ClO-4摩尔数减少量与Cl-摩尔数增加量比约为1∶1,出水中SO2-4的实际产生量远大于理论产生量,出水pH值范围为6.8~7.1。通过PCR-DGGE图谱和测序结果分析可知,属于α-proteobacteria菌群在反应器中占优势地位,β-proteobacteria菌群次之。其中,具有NO-3和ClO-4还原能力的Denitromonas sp.和Azospirillumsp.存在于反应器的底部、中部和上部的生物膜,能还原ClO-4的Dechloromonas sp.MissR被发现存在于反应器中部和上部的生物膜。     

海洋监测设备动力环境实验室信息管理系统的构建

实验室信息管理系统(LIMS)为实验室提供了便捷、准确、及时、规范的技术服务,已经被越来越多的实验室认可与应用。针对海洋监测设备动力环境实验室的实验业务与信息管理,分别从业务流程、用户需求和功能需求进行了分析,并对系统功能进行了详细设计。系统由基础设施层、数据层、支撑功能层、业务系统、标准规范支撑体系与信息安全支撑体系六部分组成,分为对外和对内两个应用部分,根据不同用户的不同权限,对实验室信息、实验数据、设备数据以及新闻等信息分别有不同的权限。该系统能够满足实验人员、管理人员与一般用户的不同需求,实现了对海洋监测设备动力环境实验室信息、实验数据与实验资源的有效管理,提高了仪器设备预约效率,实现了测试仪器装置的最大程度共享,节省了人力、物力和财力,同时,便于仪器设备的维修与维护与用户快速获得实验室各类信息。     

冰激直立腿海洋平台疲劳寿命分析

由于渤海特殊环境条件与油藏分布决定了该海域导管架油气平台属于典型的柔性抗冰结构。多年现场观测发现,该类结构存在显著的冰激振动现象。冰振不仅能激起较大的甲板加速度响应,还会引起明显的导管架管节点交变应力。在结构设计与安全保障中进行疲劳分析及寿命估计是必要的。对于直立腿抗冰结构,精确的冰激疲劳寿命计算方法还不成熟。基于多年的现场监测,首先分析了冰与直立腿抗冰结构相互作用过程;其次,提出了冰激直立腿平台的疲劳寿命分析流程;最后,选取渤海某典型直立腿平台,利用ANSYS数值模拟,对比了稳态冰力和随机冰力下结构的疲劳损伤,进而计算出疲劳寿命。本研究为寒区柔性结构抗冰设计与安全保障提供了理论基础。     

长江口洪水期潮波变形数值模拟研究

由长江口现场水文测验资料分析知,洪水期潮波上溯过程中,潮波变形具有先加剧后趋缓的特点。基于非结构网格FVM方法建立大通至外海的大范围数学模型,复演长江口潮波传播过程,以此为基础,研究长江口洪水期潮波变形特征的形成原因。研究认为:洪水期长江口潮波变形转折点位于潮流界上游;转折点下游潮波变形逐渐加剧是由于高低潮位潮波传播速度差异造成的;转折点上游潮波变形趋缓是由于高潮位重力引起的潮波传播阻力对潮波传播影响大于高低潮位潮波传播速度差异造成的。     

海洋重力测量动态环境效应分析与补偿

针对使用小型测量船搭载摆杆型海洋重力仪获取数据质量不高的问题,在深入分析海洋环境动态效应误差特性基础上,提出了一种基于互相关分析的交叉耦合效应修正法,对高动态海洋重力测量数据实施综合误差补偿和精细处理。使用典型恶劣海况条件下的观测数据对该方法的有效性进行了验证,结果显示,重力测线成果内符合精度从原先的±9.35×10-5m/s2大幅提升到±1.43×10-5m/s2,同时使用卫星测高反演重力对精细处理结果的可靠性进行了外部检核,外符合精度也从原先的±7.73×10-5m/s2提高到±5.63×10-5m/s2。     

数字海图三维可视化应用技术研究

结合目前数字海图的三维可视化应用需求,对不同类型的数字海图从数据获取、处理、三维表达、可视化管理和应用等方面进行了分析。主要介绍了栅格海图的可视化显示,shp矢量海图图层的自动加载和三维符号化显示,基于海图控件的S-57的SENC海图的动态、多要素海图信息影像化三维表达和管理等方面的内容,为海洋测绘成果应用、测绘信息保障提供新的技术手段和应用平台。     

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