卷积神经网络在卫星遥感海冰图像分类中的应用探究

本文以TensorFlow为框架搭建卷积神经网络,基于迁移学习的思想,以经典的手写数字识别作为引入,对不同代价函数和激活函数组合对卷积神经网络模型分类结果影响进行了评价分析。以HJ-1A/B渤海海冰图像为实验数据源,分析了不同函数组合对遥感海冰图像分类的影响,优选出交叉熵代价函数与ReLU激活函数为最佳的组合,证明了卷积神经网络在遥感海冰分类中的应用可行性。对渤海海冰图像分类结果进行验证,其中带标签样本验证精度为98.4%。使用该模型对无标签的测试样本进行识别,讨论了样本的窗口尺寸对海冰分类结果的影响,发现在400×400小范围分类实验中最佳窗口尺寸为2×2;最后对整个渤海海域进行识别验证,效果较好。     

基于EOF方法的南黄海西岸水位特征

对江苏沿岸2006年1月4日-2007年1月31日28个站位的水位数据使用潮位统计和经验正交函数(EOF)方法进行分析和比较.统计分析得到了各站位的平均潮差、最大潮差、平均潮周期、平均高潮相位差数据.经验正交函数分析结果显示,第1模态与平均潮差吻合较好,包含了水位数据73.7％的信息.前2个模态均为主要半日分潮的信息,为潮汐按相位正交分离的结果;第3模态显示了径流输入变化引起的海面变化信息;之后的数个模态还包含了水位扰动的信息.研究表明,经验正交函数应用于潮汐分析的效果良好,可作为潮汐分析的有效工具,且在扰动检测方面有一定潜力.     

新的组合激活函数BP网络模型研究

作者提出了一种新的 BP神经网络模型 ,其隐层激活函数采用中心参数可调的 Gaussian函数 ,输出层采用斜度可调的 Sigmoid函数 ,从而神经元具有了更强的信息存储、处理能力。由于采用组合函数 ,将 Gaussian函数良好的局部性和 Sigmoid函数良好的全局性相结合 ,提高了神经网络的收敛速度。几个典型实验的结果表明 ,与传统 BP网络模型相比 ,新网络模型在学习能力和泛化推广能力方面都有明显提高     

基于多特征多核学习的全极化SAR溢油提取方法

全极化合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据具有丰富的极化信息,能够提取出大量异构性特征。核学习方法在解决小样本、高维特征分类问题上具有优势,但异构特征对不同核函数具有响应差异。本文利用一种引入先验标签的多核学习方法进行全极化SAR的溢油信息提取,即基于分析结果对特征集进行遴选与组合,分别在每个特征组合中训练得到一个预备层核函数,以新获取的预备层核函数作为新的底层核函数,对全部特征进行学习分类。通过提取与分析溢油和海水的统计特征、物理散射特征和纹理特征,建立溢油全极化SAR特征谱,并利用引入先验标签的多核学习分类器进行溢油提取实验。结果表明,该方法能够利用全极化SAR多维异构特征的互补特性有效提高溢油分类提取精度。     

基于支持向量机分类的海州湾赤潮判别

近年来,海州湾赤潮暴发日益频繁,对当地经济发展和生态安全构成严重威胁.本文以海州湾2004～2006年每年5～10月赤潮实测资料和同期的水文气象资料为研究对象,首先通过因子分析的方法降低模型的维数,在17种与赤潮生消过程有密切联系的环境要素的基础上提取出营养盐、温度、耗氧量和pH值、水动力、降水等共计7个特征因子.然后对因子分析的结果结合赤潮状况利用支持向量机建立赤潮状况判别模型,采用径向基函数(RBF)作为核函数,并通过选择合适的模型参数组合,取得了90%以上的平均判别正确率,可以为沿海生产和管理部门发布赤潮预警信息提供依据.     

连云港海域极值波高统计分析方法研究

利用连云港1960-2011年连续波浪资料,采用年最大波高法、波高阈值法和年N大波法3种采样方法,结合Gumbel和三参数Weibull两种分布函数,进行设计波高相关计算,并对结果进行讨论和分析,以选出较好的采样方法、分布函数及较优的组合。结果表明,在该海域计算设计波高时,采样方法首选年N大波法,N取值7~8个较优;其次是波高阈值法,阈值取为1.7~2.0 m较合适,即阈值的取值使得每年波高数平均在8~12个左右为宜;年最大值法结果可作参考。Gumbel和三参数Weibull分布函数均可使用,后者比前者的适用性更佳。通过计算分析后可得初步结论,最优组合方式是每年取8个大波,利用三参数Weibull分布函数进行计算。同时给出最优组合下连云港海域不同重现期设计波高值,供设计参考。     

极值波高与历时联合分布的重现水平分析

使用美国北卡罗来纳州的 FRF 1985—2016 年的极值波高及其持续时间数据,采用最优的 Gumbel-Hougaard copula函数和 Kendall 分布函数构建极值波高和相应历时不同组合的联合概率分布模式,分析各个组合的遭遇概率、“或”重现期、“且”重现期和 Kendall 重现期,以出现最大可能概率的方法推算各组合联合设计值。结果表明：Kendall 重现期所对应的累积频率更准确地代表了特定设计频率下的风险率;重现期分别为 5 年、10 年、20 年、50 年、100 年、200 年推算的 Kendall重现期设计值介于“或”重现期和“且”重现期设计值之间,小于相应的边缘分布设计值;基于 Kendall 重现期的极值波高及其持续时间不同重现期组合推算的结果可为海洋工程构筑物设计与风险管理提供新的选择与参考。     

基于完全信息静态博弈的海洋督察制度分析

海洋督察是海洋行政主管部门履行行政监督职能的形式.本文运用完全信息静态博弈理论分析海洋督察队伍与地方政府双方博弈关系,分别计算地方政府违法违规与海洋督察队伍监管的收益函数,分析影响海洋督察队伍监管与地方政府违法违规行为决策的主要因素,并根据混合策略纳什均衡求出了 均衡点((Fp-Cp)/(Fp-Cp+C),(B2-B1...     

河北省科技兴海信息服务平台建设现状及设想

科技兴海信息服务平台建设是国家科技基础条件平台建设的重要组成部分,是实现科技信息共享的客观要求.河北省建设在基础调查与研究方面、信息服务体系建设和信息网络系统运行与共享服务等方面取得了一定的成绩,但也存在一些不足,亟需提高.本文在分析河北省科技兴海信息服务平台建设现状的基础上,提出了加强建设的具体设想.     

军用文书中地名信息的自适应语义组合方法

军用文书中经常出现基于地名信息的指示指令,自动生成相关指令可极大提高文书的作业效率。基于建设项目,以建设中的地名库数据为支撑,多尺度组织地名数据,基于Delaunay三角网建立各层数据自适应搜索机制,通过相关模型将指定范围内的空间对象与当前对象的空间关系进行自然语言定义,基于概念图和预设链接谓词表,实现各语义要素自动组合,生成基于地名信息的有关指令。经过相关系统测试和海量数据实际应用,地名信息的自适应语义组合方法稳定、有效、实用性强。     

Deterministic decomposition of pitch-and-roll buoy measurements

Wave-gauge arrays, current meters and pitch-and-roll buoys are widely used for the recording of directional properties of ocean waves. For the determination of directional spectra the traditional stochastic procedure usually includes the selection of a parameterized spreading function. The present theory, which is illustrated below for a pitch-and-roll buoy, decomposes the information into frequencies, amplitudes, directions, and also phases. Furthermore, this procedure requires no assumption of any function describing the expected form of the directional spread. The theory of this deterministic decomposition is described and compared to the traditional stochastic principles. Only for reasons of this comparison and presentation, the deterministically obtained directional distributions are fitted to normal distributions.Measurements taken by pitch-and-roll buoys and by current meter/wave gauge are presented and discussed. The remarkable tendency in the variation of the directional spread as a function of frequency is found for two quite different locations. To quantify the directional spread obtained from the deterministic method normal distributions are fitted, and the mean values and variances are plotted and discussed.     

海浪场非平衡信息论熵的研究初探

鉴于传统熵与时间无关 ,不能反映海 -气耦合机制下海浪场的基本属性———不可逆性 ,文章将非平衡信息论熵的概念引入海浪场的研究。依据海浪场相空间的Fokker Planck方程 ,首次推导出了非平衡信息论熵的熵平衡方程、熵密度、熵流密度、熵产生密度、广义力和广义力密度的具体表达式。     

海区兵要地志信息系统的设计与开发

介绍了海区兵要地志信息系统的组成及功能,以及系统设计的关键点。系统实现了多媒体海量兵要地志信息存储与查询功能;成功地将GIS技术引入到兵要地志系统中,突破了传统纸质兵要地志的局限性;成功地将不同类型的兵要信息集成在同一个界面上表达,具有很好的兼容性。     

基于交叉证认的海洋磁力测量数据小波去噪研究

针对海洋磁力测量数据中存在的高斯噪声,采用基于交叉证认的小波阈值去噪方法进行噪声去除。首先对磁力数据进行小波分解,利用交叉证认方法自动识别小波分解的信号层与噪声层,然后对噪声层小波系数进行阈值处理,进一步提取噪声层中的有用信息,最后进行小波重构得到去噪信号。同时提出了一种改进阈值处理函数,能够改善传统软、硬阈值函数存在的缺陷,提高重构信号的精度。实验分析表明,当噪声水平小于1.5nT时,相比于传统软、硬阈值函数的小波阈值去噪方法,该方法可更好地去除海洋磁力数据中的高斯噪声,并可较好地保留数据中的有用细节信息,使数据质量得到提高。     

改进型经验正交函数海洋声速剖面预报方法

鉴于深海温跃层以下往往声速值缺乏,声速剖面不完整的原因,提出一种声速剖面的预报方法:在传统经验正交函数预报法基础上,首先改进协方差矩阵的求解方法,将原始数据的空间信息和时间信息有效地融合到协方差矩阵中,通过由大量实测数据统计得出的时间函数的经验公式,得到合成剖面,将二者结合,把不完整剖面垂直向下延拓到海底,较为有效地解决了传统方法求解协方差矩阵和时间函数较粗糙的问题,给出了完整的海洋声速剖面的准确预报.实测数据检验结果表明,改进方法的预报精度比传统方法有了很大提高.     

Experimental study of turbulent-wake expansion from a surface ship

We studied the time dynamics of a turbulent region excited by a moving surface vessel in a field experiment. The time dependences of the geometrical sizes of the turbulent region are obtained, and it is shown that the time dependence of the width of the turbulent wake at the initial stage is close to the power-law function with an exponent of 0.4 for different experiments (the depth of the wake remaining practically constant). In the semiempirical turbulence theory, we suggested a qualitative model describing the process of the initial expansion of a ship wake as a diffusion of a one-dimensional layer of turbulized liquid due to a pulsed source.     

Constructing a raster-based spatio-temporal hierarchical data model for marine fisheries application

1 Introduction The GIS has shown great success for terrestrial ap- plicationsin the last decades, but its use in marine fields has been far more restricted. One of the main reasons is that most of the GIS systems or their data models are designed for land…     

Underwater Vehicle Navigation Using Diffusion-Based Trajectory Observers

This paper addresses the issue of estimating underwater vehicle trajectories using gyro-Doppler (body-fixed velocities) and acoustic positioning signals (earth-fixed positions). The approach consists of diffusion-based observers processing a whole trajectory segment at a time, allowing the consideration of important practical problems such as different information update rates, outages, and outliers in a very simple framework. Results of contraction theory are used to prove that the observers are convergent, i.e., stable in the incremental sense. Simulation and experimental results are presented to illustrate the potential of application of the method.     

基于变分多参数正则化方法融合卫星散射计资料

基于常规三维变分同化（3DVAR）思想和反问题中的正则化技术,提出了适用于风场融合的带正则化约束项的3DVAR方法,在南海海域开展数据融合试验,同时采用模型函数方法确定合理的正则化参数,针对一次台风个例进行了QuikSCAT散射计海面风场数据和华南中尺度模式海面风场数据的融合试验,结果表明采用带正则化约束的3DVAR融合方法,明显消除了常规3DVAR方法融合风场时带来的虚假信息,融合后分析风场以及涡度场和散度场分布均匀,结构清晰,气旋中心显著,且分析场中观测起主导作用;采用信号自由度（DFS）方法对融合方法进行定量评估,发现相对常规3DVAR方法,带正则化约束的3DVAR融合系统中观测数据提供的DFS较多,同时提高了观测场对分析场的影响;基于独立观测资料对融合结果进行检验发现相对华南中尺度模式和常规3DVAR方法的统计结果,带正则化约束的3DVAR方法得到的风场具有最小的均方根误差和最大的相关系数。     

基于变形监测管理系统中预测模型的研究

预警报警功能作为建(构)筑物变形监测信息管理系统中的重要功能,其可靠性和精确度显得尤为重要。建(构)筑物变形监测管理系统中所用到的灰色模型与回归分析模型具有良好的可靠性和稳定性,在模型基础上进一步延伸,提高其预测精度,针对多尺度时间序列各尺度单支预测与整合重构的基础上,对变形监测数据进行小波分解成各尺度的子序列,根据各子序列性质配置适合的回声状态网络并进行单支预测,预测子序列经过权值计算重构成预测的序列。实验表明:小波分解理论基础上的回声状态模型预测精度较高。