海岸水边线图像分割提取算法的数学形态学改进及其区域适应性分析

海岸线变迁研究在海岸带研究中具有重要意义,提取遥感影像成像时刻的水边线(瞬时海岸水边线)是提取海岸线的关键。该文以海南省文昌市、琼海市2010年的Landsat TM5影像为数据源,研究多种图像阈值分割方法在海岸水边线提取中的最优算法及其区域适应性;采用多种数学形态学算子及其结构元素重构方法对结果进行碎斑块等噪声处理,分析比较在典型区域上的表现力;最后从阈值选取难易程度、提取海岸水边线的精度、误差来源机理方面进行整体评价分析。结果表明:改进的归一化差异水体指数(Modified Normalized Difference Water Index,MNDWI)在海岸水边线提取中显示了明显的优势,主要表现在较好的海陆对比度差异、较少的噪声影响以及在复杂环境下的区域普适性等方面;采用3×3结构元素的数学形态学开运算进行后处理,在保证海岸水边线位置精度的基础上,可对近海鱼塘、山体阴影以及反射特性比较弱的植被等造成的误提碎斑块进行合理去除;河口及淤泥质岸线、人工养殖区及生物质岸线处是图像阈值分割法岸线提取的主要偏差来源区域。     

1987—2017年海南岛海岸线变化特征遥感分析

利用海岸线、红树林和近海围塘养殖等多个遥感专题信息产品,从岸线年均变化速率、利用率和综合利用程度等方面综合分析了海南岛1987—2017年的海岸线变化特征,并通过典型岸线类型变化探讨了人类活动对海南岛海岸带资源的影响。分析发现：1）海岸线长度总体呈稳定增长趋势。由1987年的1 655 km增至2017年的1 890 km,其中自然岸线持续减少,人工岸线急剧增长。2）岸线类型多样性降低,倾向性明显;而岸线的利用程度不断提高,利用程度综合指数由1987年的237.34增加到2017年的285.03,人类活动对海岸线变迁的干扰作用越来越明显。3）陆海格局变化特征复杂,整体呈向海扩张的态势。多种人为因素共同作用是导致岸线不断变迁的主要原因,人工养殖塘的开发使红树林湿地遭到侵占,生物岸线减少,港口建设、近海人工岛建设等引起砂质岸线等自然岸线减少。     

Strain effects on optical polarisation properties in (11-22) plane GaN films

We present the theoretical results of the electronic band structure of wurtzite GaN films under biaxial strains in the (11^-22)-plane. The calculations are performed by the κ• p perturbation theory approach through using the effective-mass Hamiltonian for an arbitrary direction. The results show that the transition energies decrease with the biaxial strains changing from -0.5% to 0.5%. For films of (11^-22)-plane, the strains are expected to be anisotropic in the growth plane. Such anisotropic strains give rise to valence band mixing which results in dramatic change in optical polarisation property. The strain can also result in optical polarisation switching phenomena. Finally, we discuss the applications of these properties to the (11^-22) plane GaN-based light-emitting diode and lase diode.     

基于BP神经网络的海水盐度建模研究

针对受诸多因素影响的复杂的海水盐度参数非线性输入输出特性,训练并建立BP神经网络模型,介绍了该模型的结构特点和原理。分析表明,该方法在海水盐度建模等复杂系统方面具有实用性和可靠性,并有很好的应用前景。     

DCM模拟中基于OPSA方法的参数敏感性分析

深层叶绿素最大值(deep chlorophyll maximum,DCM)现象是海洋与湖泊中普遍存在的生态现象。对其进行数值模拟时,参数不确定性是导致模拟结果出现误差的重要原因。基于一个经典海洋生态模式(nutrients-phytoplankton model,NP),本文通过最优参数敏感性分析(optimization parameter sensitivity analysis,OPSA)方法探讨了模式参数不确定性对DCM模拟的影响。研究表明,背景场浑浊度、垂向湍流扩散系数、浮游植物营养盐含量和硝酸盐再循环系数为模式中的敏感参数,它们的扰动将导致DCM模拟发生显著改变。进一步,设计观测系统模拟试验评估了消除敏感参数误差DCM模拟的改进程度。结果显示,去除4个敏感参数误差DCM模拟平均改进了56.83%,约是去除不敏感参数误差平均改进程度(4.51%)的13倍。而且,去除敏感参数误差模拟改进的稳定性更好,变异系数仅为9.44%,去除不敏感参数误差模拟改进的变异系数达到了14.76%,稳定性较差。据此,可优先发展与敏感参数直接相关的动力过程参数化方案,或在有限的观测资源下优先对敏感参数展开目标观测,进而为提高DCM模拟与预测提供科学指导。     

基于自动机器学习的机场温度预报方法研究

利用2015年1月-2021年3月ECMWF细网格数值预报产品构建训练样本，使用自动机器学习方法构建乌鲁木齐机场温度预测模型。结果表明：（1）ECMWF模式直接输出的乌鲁木齐机场温度平均绝对误差为1.7 ℃，基于自动机器学习方法的Auto-sklearn模型和Auto-Keras模型能够改善模式直接输出的误差，使平均绝对误差降低至1.4 ℃。（2）分析逐月模型预测准确率发现，Auto-sklearn模型的预报准确率（≤2 ℃）在4-10月稳定在85%以上，效果优于其余模型。（3）对于冬季低温天气，Auto-Keras模型预报准确率优于其余模型的效果，平均绝对误差为1.37～1.91 ℃；而对于温度≥0 ℃的情况，Auto-sklearn模型预测效果更好，平均绝对误差为0.93～1.22 ℃ 。     

基于靶场CORS的试验区北斗数据质量分析

自2011年国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)启动多GNSS实验项目(Multi-GNSS Experiment,MGEX)以来，多GNSS兼容和互操作成为研究热点，我国率先发起国际GNSS监测评估系统(International GNSS Monitoring and Assessment System, iGMAS)旨在对GNSS的运行状况和性能指标进行监测评估.鉴于此，本文从用户使用端出发，通过对连续运行参考站(continuously operating reference station, CORS)的数据完整率、周跳比、伪距多路径、载噪比(carrier to noise ratio,CNR)和伪距测量精度进行量化分析，探讨了基于靶场CORS系统进行试验区北斗数据质量监测与评估的方法，为高精度武器试验鉴定提供科学、可量化的卫星环境精度指标.     

西藏地区羊八井地热水中胶体粒子分析与表征

地热水的水化学特征包含其形成过程中地质、构造、断裂、蚀变以及环境变化等多种信息。西藏地区地热资源丰富，部分地热水中含有胶体粒子，开展胶体粒子的形貌、成分、结构等物理化学信息研究，对于了解地热流体的物质来源与胶体粒子关系具有重要意义。胶体粒子的生成与沉淀过程影响着地热水的浊度、电导率、部分阳离子的含量。本文对羊八井地热水中胶体粒子进行一系列分析，采用激光粒度仪测定地热水中胶体粒子的粒径，透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)表征胶体粒子的形貌，红外光谱(FTIR)测定胶体粒子的特征谱峰，能谱仪(EDS)分析胶体粒子的主要成分，电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)测定地热水中二氧化硅(SiO₂)含量。结果表明：地热水中高含量的SiO₂除了以偏硅酸形式存在，还以胶体粒子的形式存在。胶体粒子的平均粒径为80.83nm，该胶体粒子与铯硅华的形成及轻稀土元素的富集有关。此外，该胶体粒子可以用ICP-OES法分析，但不与钼酸铵显色，从而导致采用紫外可见分光光度法(UVVis)和ICP-OES测定该类型水体中偏硅酸(H₂SiO     

预估全球升温1.5℃与2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征

淮河流域暴雨洪水灾害严重，科学预估未来全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域极端降雨的变化特征对流域防洪减灾及应对气候变化具有重要意义。基于最新的第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中22个全球气候模式数据，利用改进的可靠性集合方案与概率比法，采用6个极端降雨指标预估了全球升温1.5℃和2.0℃下淮河流域未来极端降雨的时空变化与风险变化特征。结果表明：改进可靠性集合方案对淮河流域极端降雨的模拟性能要优于单一气候模式与算术平均集合方案；全球升温达到1.5℃与2.0℃阈值的平均时间段分别约为2017—2046年和2026—2055年；全球升温2.0℃下极端降雨指标增幅约为升温1.5℃下的1.4～2.6倍，其中流域北部地区为极端降雨增幅大值区；2种升温条件下极端降雨发生风险呈增加趋势，且额外增暖0.5℃将导致淮河流域极端降雨风险更高，如100 a重现期的极端降雨在升温1.5℃和2.0℃下将分别变为32年一遇和22年一遇，未来淮河流域极端降雨将会更加频繁。