基于剖分的中尺度海洋温度场三维显示技术

针对网格化和数据量庞大的中尺度海洋标量场数据在其三维可视化中表现出来的构造效率较低和表达连续性效果较差的问题,以剖分重构为核心思想,采用三线性插值算法对数据进行加密处理,基于不同角度平面对温度场进行剖分和色彩映射,最后采用OpenSceneGraph图像渲染引擎的颜色、光照、透明度和回调等渲染技术展现更为真实的、科学的动态三维温度场,提供一种简洁、高效、科学的中尺度海洋温度场表达方法。     

基于DINEOF方法重构台湾海峡叶绿素a遥感缺失数据的初步研究

卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法(DINEOF)重建缺失的遥感观测数据.首先,基于Sea Wi FS(1998年1月至2010年12月)、MODIS-Aqua(2002年7月至2014年12月)和MODIS-Terra(2000年2月至2014年12月)三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998~2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明:基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础.     

Google Earth Engine平台支持下的赣南柑橘果园遥感提取研究

赣南地区是中国柑橘主产区,柑橘种植产业经数十年发展已具较大规模。本文利用Google Earth Engine平台,使用2140景Landsat影像进行像元级融合,重构目标年份季节最小云量影像集,构建多维分类特征集,利用随机森林分类算法,实现了1990、1995、2000、2005、2010和2016年赣南柑橘果园的分布制图。结果表明：利用Google Earth Engine平台可实现大量遥感影像数据的高效处理;最小云量影像合成方法能够有效解决多云多雨地区高质量光学影像获取困难的问题;以最小云量影像合成构建的数据集,使用随机森林分类算法能够有效提取赣南柑橘果园,分类平均总体精度和Kappa系数分别为93.15%和0.90,分类效果良好;赣南柑橘果园面积由1990年9.77 km²扩大为2016年2200.34 km²,2005年以后呈大规模扩张趋势,果园分布由零星分布,逐步形成连片化的聚集分布特点,柑橘果园用地的主要来源为林地、灌丛和耕地。     

作为体积目标的舰船辐射噪声建模

舰船辐射噪声是由舰船上机械运转和舰船运动产生并辐射到水中的噪声,是水下目标探测系统对运动舰船进行探测、识别的基础,亦是扫雷装备需重构的重要物理场信息,具有重要的理论和应用价值。 基于舰船辐射噪声的来源和时频空域特点,将作为体积目标的舰船辐射噪声源简化为 3 个主要噪声辐射源,建立了“三亮点” 的体积目标辐射噪声模型,在保留目标主要特征的基础上,简化了重构算法的复杂性,提高了模型的实用性,可以为实验室目标探测、识别研究和扫雷装备提供较为逼真的目标数据来源。     

Reconstruction of eddies by assimilating satellite altimeter data into Princeton Ocean Model

An optimal interpolation assimilation model for satellite altimetry data is developed based on Princeton Ocean Model (POM), which is applied in a quasi-global domain, by the method of isotropic correlation between sea level anomaly (SLA) and sea temperature anomaly. The perfor- mance of this assimilation model is validated by the modeled results of SLA and the current patterns. Comparisons between modeling and satellite data show that both the magnitudes and distribution patterns of the simulated SLA are improved by assimilation. The most signiˉcant improvement is that meso-scale systems, e.g., eddies, are well reconstructed. The evolution of an eddy located in the northwest Paciˉc Ocean is traced by using the assimilation model. Model results show that during three months the eddy migrated southwestward for about 6 degrees before merging into the Kuroshio. The three dimensional structure of this eddy on 12 August 2001 is further analyzed. The strength of this warm, cyclonic eddy decreases with the increase of depth. The eddy shows di?erent horizontal patterns at di?erent layers, and the SLA and temperature ˉelds agree with each other well. This study suggests that this kind of data assimilation is economic and reliable for eddy reconstruction, and can be used as a promising technique in further studies of ocean eddies as well as other ˉne circulation structures.     

时间尺度重构EEMD-GRNN改进模型预测PM2.5的研究

合理构建PM_2.5浓度预测模型是科学、准确地预测PM_2.5浓度变化的关键。传统PM_2.5预测EEMD-GRNN模型具有较好的预测精度,但是存在过于关注研究数据本身而忽略其物理意义的不足。本研究基于南京市2014-2017年PM_2.5浓度时间序列数据,分析PM_2.5浓度多尺度变化特征及其对气象因子和大气污染因子的尺度响应,基于时间尺度重构进行EEMD-GRNN模型的改进与实证研究。南京市样本数据PM_2.5浓度变化表现为明显的天际尺度和月际尺度,从重构尺度（天际、月际）构建GRNN模型更具有现实意义;同时,PM_2.5对PM₁₀、NO₂、O₃、RH、MinT等因子存在多尺度响应效应,以其作为GRNN模型中的输入变量更具有时间序列上的解释意义。改进后的EEMD-GRNN模型具有更高的PM_2.5浓度预测精度,MAE、MAPE、RMSE和R²分别为6.17、18.41%、8.32和0.95,而传统EEMD-GRNN模型的模型有效性检验结果分别为8.37、27.56%、11.56、0.91。对于高浓度天（PM_2.5浓度大于100 μg/m³）的预测,改进模型更是全面优于传统EEMD-GRNN模型,MAPE为12.02%,相较于传统模型提高了9.03%。     

基于计算机视觉的隔震支座动态位移测量

针对地震时基于计算机视觉的隔震支座位移测量特点,即相机在地震时位置不固定,且难以追踪相机各时刻的运动位姿,本文提出一种基于视觉的隔震支座动态位移测量方法,该方法无需额外追踪相机位姿,沿建筑轴线两个正交方向分别设置相机,在隔震支座上下连接板处设置双标靶,相机光轴与标靶平面相互垂直,对每帧图像用比例因子法确定物象关系,则各时刻两标靶的相对位移就是隔震支座位移。用一个LRB500隔震支座的基本力学性能试验对提出的方法进行验证。结果表明：无论相机运动还是固定,该方法得到的隔震支座水平位移时程与位移计得到的结果几乎完全一致;相机运动比相机固定的测量误差要大,但与位移计测量的结果相比,水平和竖向位移峰值的绝对误差均小于1 mm,说明提出的方法可进行隔震支座长期荷载及地震作用下的位移监测。     

由ERS-1波形重构确定我国近海平均海平面

近海岸区域平均海面高在大地测量学、物理海洋学以及地球物理学研究中具有非常重要的意义.受各种条件的制约和限制,目前卫星测高技术主要应用于深海区域,在近海区域尤其是海岸线附近区域的应用几乎为空白.本文根据ERS-1测高卫星回波波形特征,采用五参数线性模型,由最小二乘拟合方法,对近海区域尤其是靠近海岸线附近的ERS-1测高波形数据进行波形重构.比较波形重构前、后解算平均海面高,表明波形重构技术不仅明显改善了解算近海海面高的精度,而且增加了近海测高海平面的分辨率,并使卫星测高有效观测延伸至海岸线附近.随后,本文利用波形重构后海面高数据构造了近海多年平均海平面,并对我国近海海平面特征进行了初步分析.     

珊瑚颗粒孔隙结构及渗流特性分析

珊瑚砂的孔隙结构对珊瑚砂的力学性质和渗透特性影响显著,采用高分辨率计算机断层扫描仪（computed tomography,简称CT）对珊瑚砂颗粒进行了扫描,建立了珊瑚砂颗粒的三维孔隙结构模型,并对孔隙的直径、体积、紧密度、球度进行了定量分析,采用数值模拟方法探究了松散堆积珊瑚砂及单颗粒珊瑚砂内孔隙结构的渗透特性。试验结果表明：孔隙数量随着孔隙直径的增加显著减少,且微孔数量较多,大孔数量较少;孔隙的直径与紧密度之间为幂函数关系,与球度之间则表现为线性关系。渗流分析结果显示,松散堆积珊瑚砂的渗透能力显示出各向异性,Z方向的绝对渗透率小于X、Y方向。珊瑚砂颗粒内的孔隙渗流速度较慢,不同颗粒之间渗流能力差距较大,部分颗粒不能发生渗流,且颗粒内孔隙的绝对渗透率仅占总绝对渗透率的1.26%。