基于高频次GOCI数据的太湖悬浮物浓度短期动态和驱动力分析

总悬浮物是水体中重要的光学敏感物质之一,很大程度上决定了水柱中光的吸收、散射和衰减,同时吸附营养盐、重金属和有毒有害物,对水体物质生物地球化学过程、沉积物埋藏动力和湖泊环境演化具有重要的意义.基于星地同步实验和静止水色成像仪GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)构建了太湖悬浮物浓度估算模型,并分析了典型风浪过程中太湖悬浮物浓度短期动态变化过程.研究表明:对太湖水体悬浮物浓度较为敏感的波段为GOCI的第7波段(745nm)和第8波段(865 nm),悬浮物浓度与对应波段遥感反射率线性相关决定系数分别为0.72和0.55;基于GOCI第7波段的悬浮物浓度单波段遥感估算模型能较为准确地估算太湖的悬浮物浓度,模型相对均方根误差和平均绝对百分误差分别为28.3%和24.4%.通过研究典型风浪过程前后太湖悬浮物浓度变化发现其短期动态变化显著,风速、风向是悬浮物浓度短期动态变化的重要驱动因素,悬浮物浓度与风速呈正比,并随着风向扩散;高频连续GOCI影像结果显示悬浮物浓度短期动态变化对风浪扰动的响应有一定的滞后性,滞后时间为数小时到1天,悬浮物沉降与沉积物再悬浮的临界风速约为3.4 m/s.     

基于混合遗传算法的斜测电离图参数反演

斜向探测是获取电离层状态信息的重要手段之一,对斜测电离图的反演可以得到电离层的相关结构参数.遗传算法是一种有效的并得到普遍应用的反演方法,该算法的求解不依赖于初值的选择,可以有效地减少反演问题解的非唯一性,但也存在“过早收敛”和局部搜索能力差等缺陷,从而导致反演精度下降,影响反演结果的可靠性.本文提出将基于模拟退火的混合遗传算法应用到斜测电离图的参数反演中,该算法不仅把握总体能力强,且具有较强的局部搜索能力,是遗传算法和模拟退火算法的优势互补.为了验证该算法反演结果的可靠性和稳定性,首先分别采用遗传算法、模拟退火算法和混合遗传算法对合成的电离图进行反演,反演参数包括临界频率,最大电子浓度和半厚度.通过对三种算法反演结果的对比,得出混合遗传算法的反演结果最接近真实值,需要的迭代次数也远远小于其他两种算法;通过改变种群大小和总迭代次数来判断参数值的改变对三种算法反演结果的影响,得出混合遗传算法有效地降低了参数的选取对反演结果的影响.然后用这三种反演算法对实测电离图进行反演,并将它们的反演结果与斜测链路中点的实际垂测数据进行比较,结果显示混合遗传算法84.62%的反演结果可以控制在误差范围之内,高于遗传算法（76.93%）和模拟退火算法（65.38%）.这些都表明了混合遗传算法的反演结果具有较强的可靠性,在反演的寻优能力和稳定性上要明显优于遗传算法和模拟退火算法,对实测电离层图的反演具有很强的借鉴意义和应用价值.     

汶川地区夏季电离层VLF背景分析

西南地区是我国地震灾害频发的区域,本文以汶川(31.0° N,103.4° E)为例,运用了空间网络化的方法对DEMETER卫星2005-2007年三年的5、6、7、8月的夏季电离层低频电场数据进行时空规律分析.通过将卫星接收到电场信号分为SLF、ULF、VLF和LF四个频段,研究了以汶川为中心纬度为21.0°～41.0°N、经度为90.0°～110.0°E范围内的电离层电场背景场的时空分布规律.本文首次研究汶川区域夏季电离层VLF规律,在探讨了电离层VLF多频段电场背景特征的基础上,从时空分布规律上寻找、确定了地震前后造成的电离层多频段电场的异常现象.结果表明:(1)夏季中国西南汶川地区不同年份的相同月份、相同频段的背景功率谱密度变化范围较为一致.(2)与2008年5·12汶川地震前后电场数据进行对比分析,发现地震前后电离层的各个频段均出现了电场功率谱密度的高于背景电场功率谱密度的异常增强,其中震前电离层在VLF、LF频段会出现明显的电场功率谱密度超过3σ 增强的现象,增强会达到2.5个数量级.     

基于OLCI数据的杭州湾悬浮物浓度估算及其产品适用性分析

悬浮物含量及其时空分布是河口海岸环境中关心的热点问题。2016年2月16日，欧洲航天局发射了新一代海洋水色传感器(OLCI)，该传感器具有良好的时空及光谱分辨率。本研究结合2017年7月杭州湾同步采样数据，对比了6种大气校正算法和8种悬浮物浓度(TSM)估算模型，遴选和分析了适宜于杭州湾和OLCI数据的大气校正方法和TSM估算模型，验证了OLCI数据二级产品精度和适用性。结果表明:(1)基于紫外光谱的大气校正算法(UVAC)精度最高，同步4个采样点的大气校正平均相对误差(MAPE)分别为34.21%、13.11%、5.92%和20.28%。在除Oa1以外的14个波段的MAPE均值为15.23%，Oa4至Oa10波段的MAPE低于8%；(2)基于Oa16/Oa5的波段比值模型，具有良好的建模(MAPE为16.49%，RMSE为50.92 mg/L)和验证(MAPE为19.08%，RMSE为19.29 mg/L)精度及模型稳健性；(3)基于C2RCC算法的固有光学量和TSM含量产品及OLCI二级TSM含量产品在杭州湾精度较差，不适用于杭州湾TSM和固有光学量遥感监测应用；(4)空间上，TSM在杭州湾中部区域含量较低，在杭州湾南岸和湾口区域含量较高。     

基于星点的全天空极光图像参数标定及其验证

全天空极光成像仪是地基极光观测研究的重要仪器设备,从其拍摄的全天空图像数据中能获得极光形态、尺度、激发强度等重要物理参数,因而精确标定全天空图像,对准确获取极光相关物理参数极为重要.本文提出了一种基于星点位置信息对全天空图像进行标定的方法,通过该方法可以确定全天空图像参数(天顶在全天空图像中的像素点位置,地理方位以及视野范围内成像半径与天顶角的关系).利用电离层卫星探测到的极光沉降电子能谱中的"倒V"结构与极光弧之间的对应关系,对星点标定方法获取的全天空图像参数进行了验证.结果显示卫星穿越的"倒V"结构宽度(60±6km、102±6km)与同时全天空极光成像仪观测到的卫星穿越的极光弧宽度(64.7±7km、111.6±7km)几乎一致,这表明本文提出的全天空极光图像参数的星点标定方法是有效和准确的.     

复杂场景下的电力线自动提取

实现复杂场景下航拍图像的端到端电力线提取是电力线无人机检测的关键。本文通过分析基于深度学习的电力线实例分割实现存在的问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN的电力线自动提取算法。首先,根据电力线的线性特征,提出一种线性IoU计算方法,改进Mask R-CNN原有的IoU计算,提高电力线提取性能;然后,将改进后的网络在电力线数据集上进行训练,得到电力线粗提取结果;最后,通过线段编组拟合算法,对粗提取结果进行聚类拟合,以解决电力线断裂和误检的问题。试验结果表明,所提方法能从环境复杂的无人机航拍图像中较为准确地提取完整的电力线。     

利用射线追踪方法研究化学物质释放对高频加热的聚焦效应

电离层化学物质释放能导致释放区域电子密度的损耗,从而产生明显的电离层空洞现象.高频电波通过电离层空洞时,由于电子密度不同,对电波产生折射效果进而形成聚焦效应.本文利用射线追踪方法,评估高频电波通过空洞形成聚焦加热的效果.结果表明,释放水分子与SF6都能对电离层产生明显的空洞,空洞半径约为25～50 km,电子密度的损耗...     

一种改进激活函数的人工神经网络及其应用

提出了人工神经元的一种新颖的多参数可调激活函数，推导出相应的BP学习算法。在人工神经网络用于除草剂化合物活性预测的研究中，和传统BP算法的对比试验显示，本文的改进BP网络具有更快的收敛速度和更高的精度。     

福州市土地利用变化及其生态系统服务价值响应

土地利用变化会相应的导致区域生态系统环境发生变化。以福州市作为研究区域,利用福州市2002～2008年土地利用变更数据,分析这7年的土地利用变化状况;同时结合国内外生态服务价值研究成果,测算福州市7年来生态服务价值的变化。研究结论：（1）福州市2002～2008年间建设用地对农用地的侵占导致福州市生态系统服务价值由2002年的383.18亿元减少到2008年的380.05亿元,但总体变化幅度不大。（2）由于缺少系统的理论与方法,文中没有对福州市的海域生态系统服务价值进行计算。