基于近底原位观测的小尺度海底沙波地形小波分解

浅海海床发育着不同尺度的活动性砂体,在大型活动性砂体上常叠加发育着大量小尺度沙波(纹),分析这些小尺度沙波(纹)有助于揭示活动性砂体的成因机制。但它们的尺度较小,常规分析方法往往将其作为高频噪声滤除,难以对该尺度海底沙波(纹)进行分离量化研究。为了解决这个问题,本文设计并实现了一种基于小波分析的小尺度海底沙波地形分解方法,并以台湾浅滩典型区域的高精度近底原位观测数据为例,实现了小尺度海底沙波地形的分解和定量分析,分解出背景地形、小型沙波和沙波纹(波长小于0.6 m)3种地貌类型。本文提出的小尺度海底沙波地形分解量化方法,可广泛应用于浅海高活动性地貌发育演化和海底边界层沉积动力过程研究,对评估海洋工程的稳定性也具有一定的实用价值。     

海底声学底质分类的ELM-AdaBoost方法

基于自适应增强算法（AdaBoost）结合极限学习机（ELM）,通过迭代、调整、优化ELM分类器之间的权值,从而构建了具有强鲁棒性、高精度的ELM-AdaBoost强分类器,增强了现有的ELM分类器的稳定性。以珠江口海区侧扫声呐图像为实验数据,对礁石、砂、泥3类典型底质进行分类识别,该方法的平均分类精度超过90%,优于单一ELM分类器的平均分类精度85.95%,也优于LVQ、BP等传统分类器,且在分类所耗时间上也远少于传统分类器。实验结果表明,本文构建的ELM-AdaBoost方法可有效应用于海底声学底质分类,可满足实时底质分类的需求。     

MF多源测深数据融合方法及大洋水深模型构建

针对全球深海测深数据来源复杂、精度差异大、难以融合构建高精度数字水深模型（digital bathymetric model，DBM）的问题，提出一种适用于深水区多源水深数据融合的MF法（merge-fusion），并将其应用到马里亚纳海沟"挑战者深渊"的DBM构建中。该方法通过"合并-融合"的技术路线，将多波束、单波束、电子海图数据与通用全球海洋地形数据（general bathymetric chart of the oceans，GEBCO）有机地融合在一起，在保留高分辨率地形细节特征的同时，合理填补了数据空白区。使用该方法构建"挑战者深渊"高精度DBM并与GEBCO数据进行对比，结果表明，该方法融合的DBM能更好地反映精细的地形特征信息，具有重要的实际应用价值。     

基于粒子群优化算法的PSO-BP海底声学底质分类方法

利用粒子群优化算法（PSO）较强的鲁棒性和全局搜索能力等优点,将PSO算法与BP神经网络相结合,优化了BP神经网络分类时的初始权值和阈值。基于珠江河口三角洲的侧扫声呐图像数据,提取了海底声呐图像中砂、礁石、泥3类典型底质的6种主要特征向量,利用PSO-BP方法对海底底质进行分类识别。实验表明,3类底质分类精度均大于90%,高于BP神经网络70%左右的分类精度,表明PSO-BP方法可有效应用于海底底质的分类识别。     

基于D-P算法和最优路径的海山地理实体边界划定方法

海底地理实体的划定与命名是当前国际海洋权益领域的热点研究问题之一。然而,由于海底地理实体边界的量化界定技术缺乏,导致其界线确定不可避免地存在人为性,为此,本文提出了一种基于D-P算法和最优路径的海底地理实体边界划定方法。将高分辨率水深模型转换为二维水深矩阵,从横向与纵向进行剖面分析,采用极值点简化和D-P算法进行二次简化的方法,通过坡度变化定位和基部高程定位等基本条件综合判断,从而实现了单体海山的山体与其基部的自动划分;在此基础上,采用路径寻优的方法实现了连体型海山的自动分割。该方法在南海海底地理实体划定中进行了验证,取得了良好的应用效果。     

台湾浅滩多尺度沙波地貌的地形傅里叶分解

海底沙波在全球广泛分布、成因复杂，但往往多种尺度的沙波叠加在一起形成复杂的沙波地貌体系，导致难以进行量化研究。针对该问题，本文提出一种实用的傅里叶分析方法，设计了巴特沃斯滤波器，将水深数据变换到频率域，进而将复杂沙波地貌分解成不同频率的单一类型沙波。并以台湾浅滩复杂的沙波地貌体系为例进行了分析研究，分解量化出3种空间尺度的沙波:巨型沙波(波长>100 m，波高>5 m)、中型沙波(波长5～100 m，波高0.4～5 m)和沙波纹(波长<5 m，波高<0.4 m)。本文提出的海底沙波地貌量化分析方法，有助于研究不同尺度海底沙波的成因与机理，对沙波区海洋工程的安全评估也具有实用价值。     

声速剖面精简运算的改进D-P算法及其评估

声速剖面在多波束测深中不可或缺。为解决原始测量的声速剖面数据量大而影响工作效率问题,本文进行了声速剖面的精简与优化研究。提出一种适用声速剖面数据精简运算的改进D-P算法(MOV方法),并通过射线追踪法和误差百分比分析法评估精简前后的声速剖面对测深精度的影响,并利用实测声速剖面数据对该算法进行了验证。结果表明,通过优选算法阈值,声速剖面数据的简化率可达90%以上,可控制水深标准差百分比在0.1%以内,优化后的声速剖面可大幅提升多波束勘测与数据处理工作效率,具有重要的工程实际应用价值。     

基于模型相似度拟合的海杂波统计方法

本文提出一种基于模型相似度拟合的海杂波统计方法。首先根据合成孔径雷达(SAR)图像计算瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布、K分布、G0分布5种经典的海杂波分布的概率密度函数,然后根据模型间的相似度准则拟合得到新的海杂波分布模型。文章利用四景不同类型的真实SAR数据对算法的拟合性能进行了评价,结果显示利用该算法得到的拟合模型与真实SAR数据的平均Kullback-Leibler距离仅为0.015 84,远优于其他分布模型。基于该拟合模型的恒虚警率舰船检测算法对四景SAR数据的平均检测精度达到95.75%,在控制虚警和漏检方面均优于采用其他模型的同类方法。     

全球纬向平均大气环流基本模态年代际变化的凝聚小波分析

应用1871-2008年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了1948-2008年期间全球纬向平均大气环流基本模态的年代际变化.小波凝聚谱的结果表明全球纬向平均大气环流基本模态存在显著的20年左右周期的年代际变化.小波凝聚位相的结果清楚地显示了纬向平均大气环流基本模态的变化顺序.在20年左右的年代际变化时间尺度上,全球纬向平均温度超前纬向平均位势高度2个月,同时超前纬向平均流10个月出现变化;全球纬向平均位势高度又超前纬向平均流8个月出现变化.全球温度上升(下降), 将使高纬度的纬向平均位势高度降低(升高),中低纬度的纬向平均位势高度升高(降低);进而使得中高纬和热带的纬向平均西风加(减)速或东风减(加)速,同时使极地和副热带的西风减(加)速或东风加(减)速.20世纪70年代末期以来全球显著增暖的异常信号最早出现在南半球对流层顶附近,其次出现在南半球对流层低层、北半球对流层顶附近和北半球对流层低层.     

基于血清非靶向代谢组学研究肝喜片抗肿瘤的作用机制

目的：利用超高效液相-质谱联用技术（UPLC-MS/MS）研究肝喜片在大鼠血清中的代谢调节机制。方法：将30只雄性SD大鼠随机分为对照组、肝喜片低剂量组（0.81 g/kg）、肝喜片高剂量组（4.05 g/kg）,每组各10只,连续给药7 d后腹主动脉采血,采用UPLC-MS/MS检测血清代谢物变化情况。结果：对照组和给药组的代谢轮廓具有明显变化,通过设定VIP值＞1、P<0.05阈值筛选差异代谢物。肝喜片低剂量组与对照组之间差异代谢物主要有40种,肝喜片高剂量组与对照组之间差异代谢物主要有77种,3组之间共有的差异代谢物有26个,其中涉及到的代谢途径主要包括戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、色氨酸代谢和类固醇激素生物合成。结论：肝喜片抗肿瘤的作用机制可能与戊糖和葡萄糖醛酸的相互转化、色氨酸代谢和类固醇激素生物合成等代谢途径调控有关。利用代谢组学方法研究差异代谢物变化可以为抗肿瘤提供治疗靶点。