海洋物联网云平台发展趋势与挑战

海洋物联网是利用计算机通信技术和各海洋传感器,实现海洋数据的互通互联。本文针对海洋物联网的发展过程和趋势进行了总结和梳理,阐述了海洋物联网发展面临的困难,提出了一种解决方案,并通过实际应用案例对其可行性进行了初步验证。这种方案的提出对于海洋物联网的发展具有重要作用。     

海洋观测复杂虚拟仪器云服务模型设计

目前,海洋观测领域的观测系统由不同机构,采用不同技术和研发平台进行开发,由此带来了传感器设备接入、系统架构差异、数据格式不统一和系统集成困难等问题。为了解决以上问题,本文提出一种新的海洋观测复杂虚拟仪器云服务模型。根据该模型开发的海洋观测系统可以实现功能的自由定制,并可对异构环境下的海洋观测系统进行无缝集成。并针对系统集成后造成的响应时间下降问题,提出多组件副本自适应算法。通过对海洋观测系统的实际开发、集成、应用与理论分析,对该模型进行了验证。结果表明,该模型有效可行,实现了异构系统的集成,提高了系统开发效率,对海洋观测系统的大规模集成有着重要意义。     

西北太平洋典型断面温盐变化的相关分析

本文选取了东海的两个典型断面和137°E断面的历史数据,对它们的温盐变化进行了相关分析。发现东海断面温度对137°E断面低纬区域次表层的温度变化信号有大约两年的滞后响应;黑潮弯曲造成的深层温盐异常变化对东海两个断面的影响不大,但表层温盐变化有很强的正相关。     

港口工程结构可靠度研究进展

本文系统地总结了结构可靠度理论在港口工程领域的研究和应用,对国内外工程结构可靠性设计标准的发展历程进行了回顾,介绍了中国港口工程结构可靠度设计的基本原则和方法,并从四个方面总结了港口工程结构可靠度的研究发展和现状:(1)港口工程结构荷载与抗力的统计分析;(2)防波堤的可靠度计算与可靠性设计;(3)重力式、板桩、高桩和开敞式码头的可靠性设计;(4)桩基基础和边坡稳定研究。目前,港工结构可靠性研究正在从近似概率设计向全概率设计转变。新方法和新技术的发展和应用将推动港口工程可靠性设计理论和实践的变革。     

海量点云数据的建筑物三维模型重建

针对传统测量方式在建筑物的保护中,存在工作量大、容易对建筑物造成二次伤害的问题,该文结合现代测量手段与三维激光扫描技术,提出了利用镶嵌法进行建筑物三维模型重建的研究思路。基于点云数据获取、处理与三维建模的理论,以安徽省淮南市安徽理工大学本部"红楼"为例,实现了对"红楼"点云数据的拼接、合并、降噪等处理工作,并结合中海达HD_3LS_SCENE软件与3D Max软件各自的优势进行了"红楼"真三维模型的重建。实验结果表明,该数据的处理方法具有速度快、效率高、精度好等特点。     

基于支持向量机回归的岩体变形模量预测

岩体变形模量是表征岩体变形特性的最重要参数之一,其获取手段有室内试验与现场试验法、经 验 关 系 法、数 值 模 拟法、人工智能预测方法等。人工智能预测方法中常用的是神经网络方法,但神经网络易陷入局部极小值和过学习而导致低精度,支持向量机回归（ＳＶＲ）方法能有效地避免神经网络的以上缺陷,并在小样本、非线性预测方面具有较大优势,但目前 ＳＶＲ 应用于岩体变形模量预测的研究较少。以某水电站坝址区英安岩的试验数据为依托,采用灰色关联分析筛选出与变形模量最相关的纵波波速作为输入变量。在此基础上,以３个国内的水电站为例,分别建立相应的以实测纵波波速作为输入变量的粒子群算法优化－支持向量机回归（ＰＳＯ－ＳＶＲ）变形模量预测模型,同时,通过与 ＢＰ神经网络（ＢＰ－ＮＮ）、ＲＢＦ神经网络（ＲＢＦ－ＮＮ）２种预测方法进行对比,对比分析表明ＳＶＲ模型具有更高的预测精度,预测效果较好,说明 ＰＳＯ－ＳＶＲ方法更适用于岩体变形模量预测。      

磁法勘探在新疆鄯善恰特卡尔云海地区的应用

利用捷克PMG-2质子磁力仪,对新疆云海地区进行高精度磁法测量,获取直接的磁异常数据。通过化极处理和不同高度延拓分析,圈定重点找矿靶区。据铜镍矿与基性-超基性岩关系,进行间接找矿。经物性测量,本区基性-超基性岩和镍矿种均具有磁性。铜镍矿赋存于基性-超基性岩中,单一磁法原本不能解决问题,但从地质上考虑铜镍矿与基性-超基性岩的产出关系,可利用高精度磁法实现间接寻找铜镍矿。同时,对比分析矿区磁场特征,建立地质-地球物理找矿标志,进行找矿预测。在重点区段实施工程验证,见矿率高,说明地面高精度磁法测量具有找寻铜镍矿的可行性和有效性。     

滦河潘家口水库控制流域水量与污染物负荷模型构建及率定

由于水质时空监测资料缺乏,采用水文水质模型模拟的方式揭示污染物负荷的主要贡献是流域管理的重要手段。本文以滦河潘家口水库控制流域为研究背景,根据水文气象、下垫面及水质监测等数据,构建了流域SWAT水文水质模拟模型,采用实测径流和水质监测资料对模型进行参数率定和验证,结果表明：径流模拟的R²和NSE均大于0.50,尤其是潘家口水库入库径流模拟的精度在0.79以上。各水质监测断面TP模拟的R²在0.57以上,TN模拟的R²在0.61以上,说明构建的SWAT水文水质模型能够反映流域水文过程及污染物迁移转化过程,研究结果可为潘家口水库污染物来源分析及水资源管理提供科学依据。     

一种适用于PPP动力学模型异常的自适应Kalman滤波

为了削弱PPP参数估计中动力学模型异常对Kalman滤波解的影响,针对PPP状态向量中各类参数不符值对动力学模型异常描述特性的不同,以位置相关为条件对参数进行分类,构建分类因子自适应Kalman滤波用于PPP参数估计。选取6个IGS站点3 d的数据,使用标准Kalman滤波与构建的自适应Kalman滤波进行PPP解算分析。结果表明,相较于标准Kalman滤波,自适应Kalman滤波能通过自适应因子调节状态预测协方差,加速PPP收敛。静态模式下,平均收敛时间从28.2 min缩减到19.4 min,N、E、U方向的平均精度为1.50 cm、3.34 cm、5.55 cm,分别提高7%、14%、19%;动态模式下,构建的自适应Kalman滤波解N、E、U方向偏差的RMS值为2.7 cm、3.6 cm、6.3 cm,较标准Kalman滤波分别提高13%、28%、43%。     

Himawari 8 AHI数据地表温度反演的实用劈窗算法

地表温度是水文、气象、气候和环境等研究领域中的关键参数,利用热红外遥感可快速获取区域和全球高精度的地表温度数据。Himawari 8号是日本发射的新一代地球静止轨道气象卫星,星上搭载AHI(Advanced Himawari Imager)成像仪,具有更高的时空分辨率。利用AHI第14(11.2μm)和15(12.35μm)通道星上亮温数据,提出反演地表温度的实用劈窗算法,其中输入的发射率数据利用ASTER GED(Global Emissivity Dataset)v4计算得到。劈窗算法的系数由观测角度和大气水汽含量分区决定,其中大气水汽含量由两个劈窗通道直接估算得到。利用黑河流域生态—水文过程综合遥感观测联合试验(Hi WATER)4个站点的实测数据和中国7个湖泊中心点的MODIS地表温度产品对反演结果进行验证,结果表明,算法的均方根误差(RMSE)在3 K以内,达到目前常用遥感地表温度产品的精度。同时与利用MOD11C3 C6产品估算的发射率和温度反演结果进行对比分析,发现ASTER GED反演的结果具有更高的精度,适合用来生产高精度的地表温度产品。