RBF神经网络在雷达定量估测降水中的应用研究

利用重庆气象局CINRAD/SA气象雷达降水回波资料和相应地区的地面雨量站资料,基于径向基函数神经网络,建立雷达定量估测降水模型,将其用于地面降水估测。作为比较,同时以变分法得到的Z-R关系式估测所得降水。经二者对比试验结果表明:建立的雷达定量估测降水模型的估测精度和稳定性要明显优于Z-R关系式,能较好地反映降雨的真实情况。     

云南雨季降水异常的热带海温和大气环流异常分析

利用云南地区32个站日降水量资料、NCEP/NCAR月平均大气环流资料和ERSST V3b的海表温度资料,利用合成分析、相关分析等方法,研究了影响云南雨季降水的太平洋-印度洋海温分布模态,并讨论了ENSO和热带印度洋偶极子(IOD)对云南雨季降水多寡影响的相对重要性,最后讨论了太平洋-印度洋海温分布型对云南雨季降水影响的物理机制。结果表明,热带太平洋ENSO和热带印度洋IOD对云南雨季降水多寡均有影响,但是热带印度洋IOD的影响更为重要。当热带西印度洋海温偏高明显(IOD正位相)时,在热带印度洋上有一偏东风,热带西印度洋上为一气旋性距平环流,其上的印度洋的暖湿气流向北进入大陆,然后经由高原南侧并由北向南进入孟加拉湾,从而抑制了孟加拉湾南支槽的发展和孟加拉湾暖湿空气向我国云南地区的输送,使得云南上空为水汽通量辐散区,降水偏少;当热带印度洋海温偏低且热带印度洋东西海温梯度表现为IOD负位相时,热带印度洋上没有偏东风,孟加拉湾槽偏强,向我国云南地区的水汽输送也偏强,云南上空为水汽通量辐合区,降水偏多。     

视频测量影像序列椭圆形人工目标点快速识别和跟踪方法

针对视频测量建筑物健康监测获取海量影像序列数据快速、准确识别和跟踪目标点的需求,提出基于影像块技术的椭圆形目标点识别和跟踪完整算法。该算法采用影像分块技术降低数据处理量,实现椭圆形目标点跟踪,集成数学形态学和椭圆几何属性特征,消除图像块边缘检测的非椭圆边缘信息,实现椭圆轮廓的提取,并采用最小二乘法拟合椭圆中心实现亚像素定位,快速、准确地实现视频测量建筑物健康监测椭圆形目标点的识别与跟踪。试验结果表明该方法获取的椭圆中心点像素坐标的RMS残差优于0.025个像素,且相对于随机Hough变换和模板识别算法,跟踪效率提高5倍以上。     

压缩感知窄带自旋目标雷达成像

对于高速自旋目标而言,为了获得聚焦效果良好的图像,通常要求雷达系统具有较高的脉冲重复频率(PRF)。当PRF不满足采样要求时,雷达接收到的通常是方位欠采样的回波数据,从而影响目标识别。本文根据压缩感知理论,结合自旋目标回波信号稀疏性的特点,建立方位欠采样的成像模型,并提出了基于压缩采样匹配追踪的窄带雷达高速自旋目标成像算法。该算法在对信号进行重构迭代中,采用回退策略,并结合回波信号稀疏性的具体参数,选取最优的支撑集,提高了算法的重构质量。仿真实验表明新算法在回波欠采样的情况下能很好地重构图像,尤其是在低信噪比的情况下。采用"误选数"和"均方误差"两个指标对CoSaMP算法重建信号的性能进行评价,结果表明该算法受雷达PRF和信噪比SNR的影响较小,算法稳定性好。     

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析。通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析。在求得结构响应及其相关导数后,应用TVD差分格式求解广义概率密度演化方程即可得到所求响应的时变概率密度及其演化。结果表明：基础隔震结构在随机地震作用下相比抗震结构具有良好的减震性能,隔震层的设置能够减小结构位移响应的标准差,减少了结构响应的离散型;概率密度演化方法不仅能够给出结构响应的二阶统计矩,还能全面地反映结构响应的时变概率信息,位移响应的概率密度函数分布不服从正态分布或其他常用分布,且随着时间演化。     

2020年新疆于田MS6.4地震和田台地电场异常的测道差异性

和田地电场台站距离2020年6月26日于田M_S6.4地震震中约305 km, 该台不同方位测道之间相关系数均值在0.8左右, 应用多极距原理获知震前两月该台地电场数据中“近场”信息较复杂, 但具有一定程度的可靠性。 计算该台不同极距测道的优势方位角α和不同方位测道间相关系数δ_NS/NW, 获知震前数月长、 短极距α、 δ_NS/NW存在不同的异常现象。 2011—2019年, 和田台周边300 km范围发生了6次M_S5.0以上地震, 这种异常现象的差异具有类似特点。 这反映出在同一场地, 地电场长、 短极距观测装置对周边中强地震的映震能力可能存在差异性。     

基于Levenberg-Marquardt法的中国大陆地区地震烈度分布快速评估的偏差特性分析

地震灾害发生后,可根据地震烈度衰减关系,利用地震灾害快速评估系统初步评估烈度分布范围。为评定烈度分布结果的偏差特性,利用中国西部地区488个震例和中国东部地区182个震例的等震线数据,使用Levenberg-Marquardt非线性迭代算法进行回归,计算我国大陆分区域烈度衰减关系,并对中国大陆1990—2007年23次6.0级以上地震以及2008—2019年88次5.0级以上地震进行烈度评估。结果发现,应用本研究所得烈度衰减关系进行烈度评估,不同烈度区分布面积与实际震害面积存在一定偏差,体现在:①高烈度区:实际震害面积往往比模型面积偏大;②低烈度区:实际震害面积往往比模型面积偏小。据此提出,应用该烈度衰减关系估计震害面积时,应根据烈度大小适当放大或缩写模型面积,具体缩放度如下:8度区模型面积放大约1.5—2.0倍,7度区模型面积缩小约1.5—1.6倍,6度区模型面积缩小约1.8—2.0 倍。     

树轮记录的阿尼玛卿山区过去 830年夏半年最高温变化*

利用采自黄河源区阿尼玛卿山的祁连圆柏(Juniperus prezewalskii)样芯,采用国际规范的树轮学研究方法对所有树轮样芯进行了精确定年。针对各样芯不同的生长趋势分别采用负指数函数、线性函数和样条函数拟合与树龄有关的树木生长趋势。对个别在样芯中存在缺失段或缺失年轮过多难以准确判定缺失位置的样芯,采用"搭桥"的方法建立完整序列,最后用ARSTAN软件计算合成树轮宽度年表,最长序列为1532a,在满足复本要求的基础上建立了长度为830a的树轮宽度年表,并对年表的基本统计特征进行了分析。初步的分析结果表明该年表的年轮指数与研究区夏季温度成显著负相关,并在此基础上重建了研究区过去830年来夏半年(4~9月)平均最高温的变化。重建序列包含有大量的高频变化信息,又有十分显著的低频变化趋势。研究区在重建时段内经历了3个较为显著的降温期,其中1820s~1900s的降温趋势不同于该时期全球平均温度的升高趋势。另外,分析表明在重建时段内升温期较短,但是升温幅度大于降温幅度,迅速升温可能导致研究区严重干旱事件的发生。     

面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态3维表示模型

针对飞行器可视导航中复杂空地环境时空要素统一精准表示的难题,本文提出了面向飞行器可视导航的复杂空地环境动态3维表示的GIS数据模型和相应的时刻数据存储结构,并用UML图进行了描述。该模型综合考虑了复杂空地环境要素多维、动态、边界模糊等特点,刻画了多维动态时空数据在空间、时间、尺度、语义四个方面的特征及其相互关系。最后,以某机场的空地环境数据的组织、分析和可视化为例,验证了该模型的实用性。     

基于多源空间数据的山区人口分布模拟

人口资源是制约山区发展的关键因素,其分布状况在一定程度上反映和决定了山区的资源环境安全状况和社会经济发展水平.在分析川滇黔接壤地区山区人口分布影响因素的基础上结合已有方法,构建了适合山区人口数据空间化的模型.以2007年人口统计数据为基础,以居民点作为人口分布指示因子,利用GIS软件工具,分析了居民点分布与地貌形态、土地利用、道路以及水系间的关系.基于多源空间数据融合的思想,引进了居民点缓冲区的概念,以较客观的赋权方式确定影响因子权重,实现山区人口统计数据的空间化.结果表明,通过融合产生的人口密度与乡镇级人口密度的相关性均在0.80以上,结果可靠,为进一步分析山区人口分布格局提供了重要的基础数据.