天山北侧成灾雹云移动路径及预警指标的研究

利用2005-2014年5～8月天山北侧气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,克拉玛依探空站08：00探空资料和克拉玛依、奎屯、石河子、五家渠四部雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出成灾雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了成灾雹云的预报及雷达特征预警指标,并利用2015-2016年降雹及相应的雷达探测资料对预报预警指标进行了检验分析。     

融合Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像的扎龙湿地信息提取

以黑龙江流域中的扎龙湿地及其上游区域为研究区,将Sentinel-2红边波段和Sentinel-1雷达波段影像数据相结合,根据面向对象原理,采用随机森林算法,对研究区的湿地进行遥感分类和信息提取;利用3种特征变量集,进行实验对比,研究红边波段反射率和雷达后向散射系数对湿地信息提取的作用。研究结果表明,红边波段反射率和雷达后向散射系数对土地覆盖分类精度的提高起到了重要作用,两者结合得到的分类结果的总体精度达到了88.72%,Kappa系数为0.87,其中,水体、水田和沼泽的用户精度分别为100%、98.18%和91.37%。利用红边波段和雷达波段影像数据,分别使土地覆盖分类总体精度提高了5.26%和2.51%,红边波段影像数据对沼泽提取精度的提高贡献最大,使生产者精度提高了12.5%。     

数字化建设中城市中心老旧小区地下管线探测研究

老旧小区内地下管网分布复杂、材质类型多且记录不完整,如何高效探测老旧小区地下管线是一个值得研究的问题。可以采用地质雷达、管线探测仪、质子磁力仪和惯性陀螺定位仪4种地球物理勘探仪器进行探测。受地下水位影响,地质雷达探测精度、深度比理论值降低50%以上。质子磁力仪法实施容易、探测效率高、资料解释清晰、探测成本低,但常被作业人员忽略,应该在城市中心老旧小区地下管线探测中大力推广。     

探地雷达在地下岩溶探测中的应用

岩溶是一种发育于碳酸盐地层中较为常见的一种自然灾害,岩溶产生后,造成地表塌陷、地面变形、地面开裂,对地表建筑物造成一定的破坏,会造成房屋墙壁裂缝、屋内地面裂缝下沉,严重的直接导致建筑物倒塌。因此,在碳酸盐地层进行工程建设,岩溶对地基稳定性的影响是不容忽略的因素,要处理好岩溶地基,首先要查明地基以下岩溶的分布情况,故加强岩溶地基探测方法的应用研究,采用合理有效的探测方法,有着重大的技术价值和经济意义。在岩溶探测中,探地雷达具有抗干扰能力强、分辨率较高等优势,被较多的应用于岩溶区的调查。本文以某建设工程场地为例,采用探地雷达对拟建工地基础进行了岩溶调查,通过对获得的雷达剖面资料进行处理和解释,取得了较好的探测效果,其技术方法可为同类岩溶的探测提供借鉴和指导。     

浅谈岩土工程勘察中探地雷达的应用

岩溶隧道中溶洞形成具有复杂性,对其进行准确预测是隧道施工的重要保证。在简述探地雷达基本工作原理的基础上,探讨了探地雷达探测溶洞的可行性。介绍了探地雷达的探测技术和测量方法,简述出探地雷达在浅层溶洞中的应用。     

探地雷达在福建漳浦海岸抛物线沙丘沉积构造探测中的应用

本文进行了探地雷达在福建漳浦六鳌半岛海岸抛物线沙丘沉积构造探测中的初步应用。结果表明:(1)被探测海岸沙丘的粒度、含水量等理化性质,不同的天线频率,室内数字滤波、增益调适等图像处理环节,均会对探地雷达的探测结果产生影响。(2)本次探测结果以及人工砂坑剖面表明探地雷达是探测海岸沙丘沉积构造的良好手段。(3)通过判读探地雷达图像显示的沉积构造序列组合特点,并根据最近数十年研究区海岸环境演变初步调查结果,认为所探测海岸抛物线沙丘的发育过程,经历了早期海滩脊出露海面、继而发育植被和抛物线沙丘两个阶段。     

透地雷达技术在公路质量隐患中的应用研究

本文通过工程实例,就透地雷达在路面脱空和路基不密实病害方面的探测应用进行了分析,对异常信号的识别作了重点研究。研究结果丰富了透地雷达技术在公路质量隐患探测中的应用,同时对透地雷达异常信号的解释识别具有较大意义。     

地球物理方法对城市活断层的探测与研究

使用综合性(电阻率联合剖面法、高密度电法、直流电测深与瞬变电磁法、地质雷达测量法、浅层高分辨率地震法、重磁法)的地球物理办法对A市活断层进行探测,通过实验结果可以看出,采用联合剖面法、高密度电法、地质雷达等方法,可以对活断层位置、产状与形态的探测发挥巨大优势。本文还对各个区域的多环境复杂等相关因素,使用新型的数据处理技术对其进行处理,从而可以加强探测工作的质量与效率,为日后的活断层探测等相关工作提供参考。     

煤矿掘进过程中涌水源探测技术的应用和研究

本文在分析水文地质调查资料基础上,采用瞬变电磁和地质雷达综合物探手段对掘进工作面端头进行全方位探测,初步判定了涌水源和导水通道,利用水化学分析资料进一步验证了物探判定涌水水源的科学合理性,推测涌水源旅行距离,为下一步的注浆堵水和掘进工作提供了科学的水文地质资料。     

天山南侧喀什地区冰雹潜势预报及预警指标的研究

利用2008-2017年5~8月天山南侧喀什地区气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,喀什探空站08时、20时探空资料,喀什雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出冰雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了以0℃层高度、-20℃层高度、冻结层厚度、全总指数、杰弗逊指数、K指数、沙氏指数为代表的冰雹预报指标,以及以回波顶高及其与当日0℃层高度差、40~50 dBZ回波高度及其与当日0℃层高度差、组合反射率、垂直积分液态水含量为代表的雷达特征预警指标。     

边界层风廓线雷达资料在沙尘天气分析中的应用

为利用风廓线雷达（WPR）开展沙尘天气研究,分析了2010年4月19—20日塔克拉玛干沙漠腹地WPR探测沙尘天气个例。研究表明,WPR可以在沙尘天气工作,其探测资料能及时反映中小尺度三维流场特征,通过WPR提供的水平风场、信噪比（SNR）、垂直速度、大气温度等资料,可从多角度了解沙尘天气过程。在此次过程中,信噪比出现了比较清晰的大值层,SNR大值层所处高度初步认为是沙尘被输送的高度,SNR大值出现和结束的时间既对应着沙尘天气的开始和结束时间。低空风场出现切变的时刻,正好对应扬沙天气的开始,低空风向转为东风和东南风的时刻正是强沙尘暴开始的时间,低空东风的维持是此次沙尘天气发生的动力条件。此外,RASS系统能监测到沙尘天气过程前后低空大气温度的变化状况。     

Classification of full-polarization ALOS-PALSAR imagery using SVM in arid area of Dunhuang

Classification is an important process in interpretation of synthetic aperture radar(SAR) imagery. As an advanced instrument for remote sensing, the polarimetric SAR has been applied widely in many fields. The main aim of this paper is to explore the ability of the full-polarization SAR data in classification. The study area is a part of Dunhuang, Gansu Province, China. An L-band full-polarization image of Dunhuang which includes quad-polarization modes was acquired by the ALOS-PALSAR(Advanced Land Observing Satellite–the Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar). Firstly, new characteristic information was extracted by the difference operation, ratio operation, and principal component transform based on the full-polarization(HH, HV or VH, VV) modes SAR data. Then the single-, dual-, full-polarization SAR data and new SAR characteristic information were used to analyze quantitatively the classification accuracy based on the Support Vector Machines(SVM). The results show that classification overall accuracy of single-polarization SAR data is poor, and the highest is 56.53% of VV polarization. The classification overall accuracy of dual-polarization SAR is much better than single-polarization, the highest is 74.77% of HV VV polarization data. The classification overall accuracy of full-polarization SAR is 80.21%, adding the difference characteristic information, ratio characteristic information and the first principal component(PC1) respectively, the overall accuracy increased by 3.09%, 3.38%, 4.14% respectively. When the full-polarization SAR data in combination with the all characteristic information, the classification overall accuracy reached to 91.01%. The full-polarization SAR data in combination with the band math characteristic information or the PC1 can greatly improve classification accuracy.     

不同数据源下毛乌素沙地风况及输沙势特征

风是干旱、半干旱区风蚀风积地貌发育的动力基础,我们通常使用风速资料探讨区域风况,但选取不同的风速资料研究同一区域风况时结果存在差异。以毛乌素沙地为例,分别选取中国气象数据网（CMDC）的日最大风速及风向与美国国家气候数据中心（NCDC）的日8个定时观测风速及风向,对比分析起沙风特征。结果表明：（1）毛乌素沙地平均起沙风速相差较小,但起沙风频率明显在CMDC数据源中较高;（2）毛乌素沙地年起沙风向均以WNW、W和NW为主,但年起沙风次风向、不同区域夏季和秋季起沙风次风向组成均在CMDC数据源中较复杂,且起沙风主次风向频率均在CMDC数据源中较高;（3）毛乌素沙地整体均属于低风能环境,中等风向变率,锐双峰或宽单峰风况,但以最大风速计算的年输沙势约是以定时观测风速计算结果的3.3倍。基于两套数据源定量对比分析毛乌素沙地风况及输沙势,这对区域风况研究是一种新的尝试,以期提高对不同数据源提供的风速差异的认识,为今后不同区域的起沙风分析提供一定的参考。     

被动微波反演土壤水分的L波段新发展及未来展望

土壤水分是陆—气交互作用的重要边界条件,在全球水循环和能量循环中扮演着关键角色,直接影响降水、径流、下渗与蒸散发等水文循环过程,并能反映洪涝和干旱的程度。随着第一颗采用被动微波干涉成像技术的SMOS(Soil Moisture and Ocean Salinity)卫星的发射成功,L波段被动微波遥感技术逐渐成为大尺度土壤水分监测的主要手段,促进了“射频干扰的检测与抑制”、“植被光学厚度反演与植被影响校正”以及“土壤粗糙度参数化方案”等关键问题的研究。本文梳理了“基于微波植被指数的L波段多角度数据反演土壤水分算法研究”项目的最新研究成果,同时评述了围绕以上关键技术问题所取得的国内外研究进展,并对土壤水分微波遥感的未来发展进行了展望。     

输沙势计算中的“时距”问题

风力作用是干旱区风蚀过程和风沙地貌形成发展过程的动力基础,我们在探讨区域的风力作用时,通常是利用风速资料。风速是评价区域风沙活动的基础,但不同方法采集的风速资料对评价结果的影响并不一样。利用野外实测的风速资料进行不同时距处理,旨在说明时距在评价区域风沙作用的影响。结果表明,利用数据中值计算的结果要比平均值大11.31%,这说明以往研究中对输沙势的评价有偏大的现象。但是,由于以往所用数据的时距比较长,又造成计算的输沙势减小的趋势,随着时距增加,数据最大值/峰值降低,数据偏离中值的程度越明显,不论是利用中值还是平均值来计算输沙势,随着时距的增加,计算的DP值逐渐越小。对于用风速平均值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.94%,比10 min的计算结果大16.90%,比15 min的计算结果大17.78%;而对于用中值计算的DP,1 min的计算结果要比5 min的计算大4.84%,比10 min的计算结果大16.70%,比15 min的计算结果大17.38%。     

基于Sentinel-1A数据在广东省近海海面风场反演应用

采用基于风条纹提取风向的方式,利用地球物理模式函数,基于Sentinel-1A数据,通过CMOD5模型反演2017年3、5、7、12月份广东省近海海域风场。将反演结果与实测数据对比,风速普遍比实测风速大,风速反演的平均绝对误差为1.98 m/s,均方根误差为2.74 m/s,相关系数为0.8。其中3、5、7月的风速较为接近,且平均绝对误差和均方根误差都＜2 m/s,而12月份平均风速＞8 m/s,实测数据与卫星过境时间不完全匹配,导致平均绝对误差和均方根误差都偏大。哨兵一（Sentinel-1A）影像反演结果整体上与实测数据相一致,验证了COMD5反演模型适用于广东省近海高分辨率海洋风场反演,可为下一步估算广东省风能资源储量提供可能。     

新疆地区25 a地面风场特征分析

 地面风除了受大范围环流影响外,还受地形影响较大。新疆既有大的盆地,又有高山垭口,造就了特殊的新疆地面风场。利用新疆54个气象站1980—2004年,每日4个时次的地面风资料,分析了该地区地面风场的长期特征,并进行经验正交函数分解。研究表明,新疆长期地面风场北疆、东疆和南疆有显著差别,主要表现在风向的转变,即北疆总体表现为西北风,南疆表现为偏东风,东疆表现为由西北风向偏东风转换的反气旋性弯曲气流;新疆经向风的长期变化表现为南风距平加强,而纬向风则表现为东风距平加强;经向风在整个时间序列上有3~5 a的短期变化,而纬向风在整个时间序列上有3~6 a的短期变化,且都表现为随时间延续周期变长;经向风南风距平增大趋势的最大值发生在七角井,而北风距平增大趋势的最大值则在阿拉山口。纬向风西风距平增大趋势的最大值在七角井,东风距平增大趋势的最大值位于安德河;EOF分析表明,第一特征向量的贡献达到87.5％,而第一特征向量对应的时间系数的距平值以1987年和1999年为界,表现为“正负正”的趋势。     

新疆大风灾害灾度和危险度分析

对新疆1980年到2000年的大风灾害信息和各地区县、市的统计年鉴及105个气象站53 a的资料进行分析。新疆的大风灾害事件多出现在夏季的5月和6月,这时候也正是新疆大风最多的时节。灾度分析得出新疆大风灾害均为轻灾,救灾以县级为主;并且各地区出现的最大灾度跟各地区出现的大风灾害事件的次数大体上一致,只有石河子市、巴州地区出现了不一致的现象。危险度分析得出,新疆没有极重度危险地区,大部分属于中度危险地区。通过对新疆的大风灾害的灾度和危险度分析,发现两种方法的分析结果存在差异并加以讨论,为各地州、县、市政府管理部门提供防治大风灾害的参考依据。     

基于最大似然估计的海面风场反演算法研究

最大似然估计法被认为是海面风场反演的最佳方法,目前被用来处理SeaWinds散射计数据。风矢量求解算法是风场反演算法的核心内容。最大似然法的目标函数形式决定了在风场反演过程中必须采用数值方法求解风矢量,而传统数值求解方法运算量大。该文对最大似然估计的风场反演方法的基本原理和具体过程进行探讨,根据其目标函数的一般分布特征,提出一种较为高效的数值风矢量搜索算法。用SeaWinds散射计的12A实测数据和相应的L2B数据验证了该算法的可行性。     

SeaWinds散射计风矢量解空间中图像椭圆总灰度值对风矢量反演误差的约束效应

已有的SeaWinds散射计反演结果误差评价包括两种方法:一是与其他数据来源进行对比,如与数值气象预报产品或浮标风场数据对比;二是从风场反演结果的空间一致性进行判断.文中采用二维几何中心矩定量描述象元解空间中模糊解区域(与真解最接近的模糊解区域)的图谱特征,如图像椭圆的主轴倾角、长短轴比以及总灰度值;研究了总灰度值与风矢量反演误差的关系.结果表明,当总灰度值大于某一阈值时,风矢量反演误差将被限制在一个较小的范围之内.根据图像椭圆总灰度的这一特性,设计了一种新的基于总灰度约束特性的滤波算法.通过与浮标风矢量