基于机器学习的高精度高分辨率气象因子时空估计

气象变量常作为重要的影响因子出现在环境污染、疾病健康和农业等领域,而高分辨率的气象资料可作为众多研究的基础数据,对推进相关研究的发展意义重大。本文以中国大陆为研究区域,利用2015年824个气象站点的气温、相对湿度和风速3套数据,结合不同的解释变量组合,分别构建了各自的GAM和残差自编码器神经网络（简称残差网络）模型,以10倍交叉验证判断模型是否过拟合。研究结果表明：① GAM和残差网络方法都不存在过拟合问题,同GAM相比,残差网络显著提高了模型预测的精度（3个气象因素的交叉验证CV R²平均提高了0.21,CV RMSE平均降低了37%）,其中相对湿度模型的提升幅度最大（CV R²:0.85 vs. 0.52,CV RMSE:7.53% vs. 13.59%）;② 残差模型的结果较普通克里格插值结果和再分析资料更接近站点观测数据,表明残差网络可作为高分辨率气象数据研制的可靠方法。此外,研究还发现在相对湿度模型中加入臭氧浓度和气温、在风速模型中加入GLDAS风速再分析资料,可提升模型的性能。     

Selective feeding of bay scallop Argopecten irradians on phytoplankton community revealed by HPLC analysis of phytopigments in Bohai Sea,China

Understanding the feeding selectivity on phytoplankton by shellfish is currently a big challenge.In order to investigate the feeding behavior of bay scallop(Argopecten irradians)on phytoplankton,we compared its compositions of phytopigments in digestive glands with those in the surrounding seawater,and conducted five consecutive investigations between July and November 2016 in a bay scallop culture area along coast of Qinghuangdao City,northwest of the Bohai Sea,China.Phytopigments in four-size fractionated phytoplankton of seawater(micro-(20-200 μm);nano(L)-[10-20 μm];nano(S)-[2.7-10 μm],and pico-[2.7 μm])and digestive glands of A.irradians were examined to investigate the selective feeding of A.irradians.Results show that fucoxanthin and peridinin constituted the major part of taxonomically diagnostic carotenoids(TDCs)in the micro-and nano(L)-phytoplankton in seawater.Compared with total phytoplankton biomass of seawater(TPB,sum of the four sizes),a substantial decrease of fucoxanthin proportion to total DCs in digestive glands was observed while that of peridinin,19'-butanoyloxyfucoxanthin,alloxanthin and 19'-hexanoyloxy-fucoxanthin showed an obvious increase when those pigments were mainly confined to micro-sized phytoplankton(20-200 μm).However,zeaxanthin and prasinoxanthin were mainly confined to nano(s)-and pico-phytoplankton,of which the proportions in digestive glands were usually lower in TPB.The contribution of lutein to total DCs in digestive glands(with an average of 7.23%)increased compared with TPB of seawater(with an average of 0.63%)during all five sampling times.     

基于长时间序列遥感数据的阿伯德尔国家公园 生态环境质量评价

阿伯德尔国家公园位于号称肯尼亚“水塔”的阿伯德尔山脉上,是肯尼亚重要的旅游景区和珍稀动植物保护区,开展该地生态环境质量评价对肯尼亚水资源保护与可持续发展具有重要的意义。本研究基于1987-2018年的Landsat系列遥感数据,通过计算综合遥感生态指数RSEI,结合趋势线分析法对阿伯德尔国家公园近32年间生态环境质量变化进行客观定量分析。研究结果显示：① 1987-2018年研究区RSEI均值从0.62下降到0.51,生态环境质量退化的区域面积为551.52 km ²,占总面积的71.85%,表明在气候变化和人类活动影响下,1987-2018年研究区的环境状况呈恶化趋势;②环境质量显著恶化的区域主要分布于亚高山植被区和东部低海拔森林覆盖区,亚高山地区植被生态系统结构单一,稳定性差,对气候变化和人类活动更为敏感;而东部区域存在过度开发,非法砍伐森林等现象,且旅游开发强度大,环境恶化与人类活动密切相关。     

联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟格网改正方法研究

研究并实现中国区域北斗广域差分实时电离层延迟格网改正算法,针对北斗单系统实时建立电离层延迟格网的不足,提出联合BDS/GPS的北斗广域差分实时电离层延迟改正方法。比较BDS、GPS以及BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网,并利用北斗单频单点伪距定位进行精度验证。结果表明,在有效格网点覆盖充足的地区,BDS与GPS实时电离层延迟格网定位效果相当;而联合BDS/GPS观测的实时电离层延迟格网极大提高了偏远地区的单频定位精度与可定位历元数,也使原本单系统格网覆盖充足的地区定位效果得到进一步增强和稳定。     

工程养护海滩对"803"风暴潮的响应过程研究

研究养护海滩对风暴潮的响应过程在人工养滩工程设计与施工中具有重要意义。老龙头养护海滩在竣工半个月后遭遇“803”风暴潮,导致岸滩滩肩最大蚀退 6.5 m,沙坝坝顶最大下蚀 1.2 m。在现场测量的基础上,利用 XBeach 建立风暴潮过程 的老龙头海滩海床演变模型,研究结果表明： （1） XBeach 模拟结果与实际地形变化侵淤趋势一致,风暴潮期间人工沙坝均向岸移动,但模拟结果的侵蚀程度更大,海滩响应更加剧烈; （2） 强浪条件下人工沙坝的透射系数为 0.29~0.42,常浪条件下透射系数为 0.45~0.95,因而人工沙坝在大浪条件下掩护作用更佳; （3） 风暴潮期间人工沙坝附近破波显著,坝顶流速明显增大,最大可达 1.21 m/s,是无人工沙坝情况下的 2.3 倍,而在人工沙坝向岸侧,因波能提前耗散,流速减为 0.28 m/s,是无人工沙坝时的 0.4 倍,且没有产生离岸流。老龙头养护工程整体泥沙损失较少,易于恢复.     

轴压作用下双金属复合管组合作用与承载力分析

为探究轴压作用下双金属复合海底管道的组合作用与承载性能,对双金属复合海底管道进行了试验研究和理论分析。开展了不锈钢衬管材料性能试验,对比了国际主流不锈钢本构关系模型和试验结果。利用ABAQUS建立了精细化的双金属复合管道轴压试验有限元模型,系统研究了关键参数如复合工艺产生的环向复合应力、钢管初始缺陷幅值等对双金属复合管在轴压作用下力学性能的影响规律。通过对比已有轴压双金属复合管道试验结果,验证有限元模型。基于验证的有限元模型,对轴压作用下双金属复合管道的组合作用以及径厚比和材料强度对承载力的影响进行了分析。结果表明双金属复合管道的轴压极限承载力主要取决于基管的截面屈服荷载,并随着管径和材料强度的提高而增大。并依据分析结果对双金属复合海底管道的设计提出建议。     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

检定场的机载激光雷达精度评价方法

为了对机载激光雷达测量精度进行科学地评价,保障数据成果质量,满足新型仪器装备计量检测的需要,该文基于空对地检定场圆形标志点,利用平均值法和最小外包圆法对机载激光雷达的平面精度和高程精度进行评价研究。结果表明:针对低空机载激光雷达可以获取高密度的地面点云,可以利用轮廓突出且特殊形状的控制点进行三维精度评价;利用平均值法和最小外包圆法均可以对机载激光雷达进行快速、有效地三维精度评价。     

车载移动测量系统点云精度评定方法

为了对车载移动测量系统点云精度进行客观准确的评价,该文提出了利用室外三维检测场,借助自制的反射纸、球形靶标和特征地物,获取特征点的高精度三维坐标和特征线的长度值,通过与系统解算出来的结果进行比对,评价了系统的绝对精度、相对精度和重复性精度。试验结果表明,该文提出的方法可以对厘米级车载移动测量系统进行点云精度评定,方法切实可行,为相关检测标准的制定提供技术支持。     

湿地资源调查更新若干问题探讨

对古浪县第二次全国湿地资源调查的技术、结果进行了系统分析,探索了研究区内湿地资源调查更新的方法,通过"天空地"协同和"互联网+"的调查更新技术全面更新研究区内湿地资源调查数据库,以全面掌握湿地资源状况。研究结果:1)古浪县第二次湿地资源调查范围内的非湿地类型面积达4 615.35 hm2,占全县第二次湿地调查总面积的59.31%。2)变更后县域内湿地资源总面积4 131.54 hm2,以河流水面、内陆滩涂、水库水面、沟渠为主要用地类型,较第二次调查湿地面积净减少3 650.25 hm2。3)"天空地"协同遥感监测技术为湿地资源变更监测提供高精度多源数据,保证了调查、监测的精度和准确性。