基于Stacking集成学习的恒星/星系分类研究

机器学习在当今诸多领域已经取得了巨大的成功,但是机器学习的预测效果往往依赖于具体问题.集成学习通过综合多个基分类器来预测结果,因此,其适应各种场景的能力较强,分类准确率较高.基于斯隆数字巡天(Sloan Digital Sky Survey,SDSS)计划恒星/星系中最暗源星等集分类正确率低的问题,提出一种基于Stacking集成学习的恒星/星系分类算法.从SDSS-DR7(SDSS Data Release 7)中获取完整的测光数据集,并根据星等值划分为亮源星等集、暗源星等集和最暗源星等集.仅针对分类较为复杂且困难的最暗源星等集展开分类研究.首先,对最暗源星等集使用10折嵌套交叉验证,然后使用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、随机森林(Random Forest,RF)、XGBoost(eXtreme Gradient Boosting)等算法建立基分类器模型;使用梯度提升树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)作为元分类器模型.最后,使用基于星系的分类正确率等指标,与功能树(Function Tree,FT)、SVM、RF、GBDT、XGBoost、堆叠降噪自编码(Stacked Denoising AutoEncoders,SDAE)、深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)、深度感知决策树(Deep Perception Decision Tree,DPDT)等模型进行分类结果对比分析.实验结果表明,Stacking集成学习模型在最暗源星等集分类中要比FT算法的星系分类正确率提高了将近10%.同其他传统的机器学习算法、较强的提升算法、深度学习算法相比,Stacking集成学习模型也有较大的提升.     

基于斩波轮技术的K波段接收机噪声校准研究

接收机是射电天文中用于探测微弱射电信号的重要接收设备.接收机的强度校准就是将接收机对射电源的响应转换为天文意义上的流量密度.常规方法就是使用经典的冷热负载法,将接收机自身的强度响应转换为一个等效的温度值,之后再据此对射电源做进一步标定.通过搭建基于斩波轮技术的K波段接收机强度校准平台,使用斩波轮法测试K波段常温接收机的噪声温度,并与传统冷热负载法的测试结果进行比对.结果显示,在晴好天气条件下,斩波轮法在30°、90°仰角下噪声温度的最大测试误差为7.5%和8.4%,可以很好地应用于实际噪声温度测试中;但在5°仰角测试中,由于过低仰角引入了地面噪声,使得斩波轮法的测试误差上升至20%–30%之间而无法使用.希望在此基础上进一步开展K波段天空亮温度的理论计算与实测,从而完善斩波轮技术的应用,使之可以满足在不同气象条件下的噪声校准测试需求.     

能力培养为导向的实践课程改革与设计

大学实践课程是培养学生创新、创业实践能力的重要环节,本文在新工科实验课程建设中,提出了以能力培养为导向的实践课程设计思路,旨在培养适应当今新技术、新产业、新模式快速变革时代的创新性工程科技人才。本文将传统的验证性实践课程调整为“目标设定、方案规划及实施”的设计型实验课程,强调学生在实践中的主体地位,遵循实践能力培养的规律,引导学生在实践中重参与、重思考、重实施、重过程。同时,将行业的最新发展、最新变革反映在实践教学课程中,增加了新型传感器及混合云人机协作数据处理平台,确保学生获取的知识和技术与快速发展的行业水平相接轨。本文以摄影测量实习课程改革为例,实践证明,课程的实施对于培养学生综合分析设计、创造性解决专业问题的能力取得了较好的效果。     

达山岛、平岛、车牛山岛邻近海域大型底栖生物分布特征

在海洋底栖生态系中,大型底栖生物在有机碎屑的分解利用、调节泥水界面的物质交换、促进水体的自净化中起着重要的作用,自身又是其他经济动物的食物,其生产量与渔业产量密切相关,因而底栖生物资源量分布常是衡量海区渔业资源状况的最基本要素.为了解苏、鲁交界海域的底栖生物资源量现状,于2002年6月对达山岛、平岛、车牛山岛(以下简称前三岛)邻近海域的大型底栖生物进行了调查,调查区位于海洲湾外侧,最近点距山东省岚山港和江苏省连云港约10～20km,调查范围为35°08 263'～34°59 598'N,119°14 686'～120°21 160'E.     

海道测量水位改正通用软件研制

综合近几年海道测量水位改正的最新理论研究成果,以"海洋测量信息处理工程"软件系统为基础平台,根据直观性、通用性、可靠性等基本原则,开发了适用于单波束、多波束多种测深数据接口的海道测量水位改正通用软件,并从内、外符合精度方面对软件的水位改正效果进行了检验评估。     

利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.     

TRMM海表降水率同化在热带气旋Danas(2001) 数值模拟中的应用研究

研究了TRMM/TMI海表降水率资料的四维变分同化在热带气旋(TC)数值模拟中的作用.使用中尺度气象模式MM5设计了若干数值试验模拟了TC Danas(2001)由热带低压初生到台风生成的发展过程.在满足MM5模式动力约束的前提下,将TRMM海表降水率资料直接同化进入较高分辨率(18 km)的模式初始场.结果表明,使用MM5模式的4D-VAR同化系统直接同化TRMM/TMI海表降水率资料是可行的.这种做法提高了TRMM资料的利用率,不仅在模式初始场中加入了更多实测信息,而且避免了两次同化(1DVAR+4DVAR)可能引起的误差.直接同化TRMM资料通过调整气压、温度、湿度等要素初始场,改善了模式对热带气旋结构(如暖心、涡度、散度)的描述和降水的模拟.在此基础上,同化不仅改进了对Danas强度的模拟,而且成功地模拟了热带气旋环境场的演变过程,因而改进了路径的模拟.     

一种建立局域无缝海图深度基准面的方法

根据海洋测绘中垂直基准构建的需求,提出了一种基于主成分-逐步回归分析的建立局域无缝海图深度基准面的方法。在此基础上,利用中国某海区多个验潮站深度基准面值及分潮调和常数振幅,建立了该海区局域无缝深度基准面值回归方程。实例计算表明,该方法所建立的局域海区无缝海图深度基准面值能够达到厘米级精度,可为海图深度基准面体系的重新构建提供技术支持。     

中国近海外来囊藻(Colpomenia peregrina)种群遗传多样性研究

外来囊藻(Colpomeniaperegrina)是一种在潮间带分布广泛的褐藻,它能附着在牡蛎壳上进行跨海区扩散,因而是研究生物多样性变动和生物地理格局形成的良好模型。外来囊藻在中国沿海虽有分布,但关于其种群遗传多样性和分化研究的报道尚为空白。本研究采集了中国近海13个外来囊藻种群样本。通过扩增301条线粒体cox3序列,发现了26个单倍型;通过重建单倍型网络图和基于最大似然法与贝叶斯法重建系统进化树,发现外来囊藻种内遗传多样性较高, 13个种群划分为3个遗传世系,其中浙江南麂列岛的7个种群组成遗传世系A,辽宁和山东的样本则分化为遗传世系B和C。中国近海外来囊藻的这种种群遗传结构可能源于更新世末次盛冰期黄渤海、东海边缘海的环境变化和海平面的大幅下降。遗传世系A具有的较高单倍型多样性,其原因可能是南麂列岛独特的地理位置和潮间带环境的共同作用。     

改进的最小生成树自适应空间点聚类算法

针对传统的最小生成树聚类算法存在使用全局不变阈值确定噪声边,聚类需要用户根据经验确定初始化聚类参数,如“边权值倍数容差”,“边长变化因子”等,聚类不能发现局部噪声的问题,本文提出了一种改进的最小生成树自适应空间点聚类算法。该算法在无需用户输入参数的前提下,克服主观因素的影响,根据最小生成树边长的数理统计特征定义裁剪因子。算法首先从宏观层面对最小生成树进行首轮删枝操作,消除全局环境下的噪声边,进而根据各子树的边长统计情况,自适应设定局部裁剪因子,进行第二轮删枝操作,消除局部环境下的噪声边。最后,采用1个模拟数据和1个实际应用验证算法的有效性,结果表明本文提出的改进算法在无需人为提供经验参数的环境下能够发现任意形状、不同密度的簇,能够准确的识别出空间点中的噪声数据,从而能够实现空间点数据背后隐藏信息的自动挖掘。