大面积水深异常检测的条件变化自编码算法

针对大面积海底地形数据缺失或异常的复杂及多变性特点,结合条件变分自编码器(CVAE)与深度卷积生成对抗网络(DCGAN),构建了条件变分自编码生成对抗网络(CVAE-GAN)大面积海底伪地形的检测与剔除方法。本文方法利用条件变分自编码算法改变原有的样本分布,通过对训练样本的学习重新构建样本之间的分布规律,有效提高了高维到低维映射的稳定性;结合生成对抗网络,提高了整体算法的稳健性,最终得到较优的检测与剔除结果。采用水深格网数据进行试验,并与中值滤波法、趋势面滤波法进行比较。结果表明,本文方法在精度、稳定性及噪声稳健性方面有所提高,验证了本文方法在海底地形数据处理上具有可行性。     

URANS investigation of the interaction between the free surface and a shallowly submerged underwater vehicle at steady drift

An axisymmetric underwater vehicle (UV) at a steady drift angle experiences the complex three-dimensional crossflow separation. This separation arises from the unfavorable circumferential pressure gradient developed from the windward side toward the leeward side. As is well known, the separated flow in the leeward side gives rise to the formation of a pair of vortices, which affects considerably the forces and moments acting on the UV. In this regard, the main purpose of the present study is to evaluate the role of the leeward vortical flow structure in the hydrodynamic behavior of a shallowly submerged UV at a moderate drift angle traveling beneath the free surface. Accordingly, the static drift tests are performed on the SUBOFF UV model using URANS equations coupled with a Reynolds stress turbulence model. The simulations are carried out in the commercial code STARCCM+ at a constant advance velocity based on Froude number equal to F_n = 0.512 over submergence depths and drift angles ranging from h = 1.1D to h = ∞ and from β = 0 to β = 18.11°, respectively. The validation of the numerical model is partially conducted by using the existing experimental data of the forces and moment acting on the totally submerged bare hull model. Significant interaction between the low-pressure region created by the leeward vortical flow structure and the free surface is observed. As a result of this interaction, the leeward vortical flow structure appears to be largely responsible for the behavior of the forces and moments exerted on a shallowly submerged UV at steady drift.     

Modeling of iceberg drift in the marginal ice zone of the Barents Sea

The paper is focused on the analysis of the drift of tabular iceberg observed in 2009 in the marginal ice zone of the North-West Barents Sea. Momentum balance equations are derived from the Kirchhoff equations describing plane motion of solid body in an ideal fluid. Field works performed on the drift iceberg and on the drift icenear the iceberg are described. Results of the field works and numerical simulations of the iceberg drift and rotation are performed and discussed. It is shown that acceleration of water flow around the iceberg has visible influence on the iceberg drift. Kinetic energy balance of drift iceberg is used to estimate the forces applied to the iceberg by the drift ice.     

函数模型与随机模型双约束的GPS-InSAR数据融合方法建立三维形变场

针对InSAR技术研究地表三维形变时监测信息不足的问题,以GPS监测信息为先验信息,建立附有随机模型约束的地表三维形变模型。考虑到SAR卫星极轨方式运行导致LOS向观测量对南北向形变不敏感的问题,以GPS南北向形变观测值作为强约束,构建三维形变解算的函数约束条件。模拟数据与西安地区实测数据的计算结果表明,基于随机模型与函数模型共同约束的地表三维形变参数最小二乘解的精度优于仅有函数模型约束或仅有随机模型约束及无任何约束的参数解精度。     

基于卷积神经网络与条件随机场方法提取乡镇非正规固体废弃物

随着村镇经济建设发展,生活垃圾和工业固体废弃物造成的污染问题日益突出,已经成为制约新农村建设发展和生态文明建设的关键问题,而目前针对乡镇非正规固体废弃物的调查与统计主要依赖全国各乡镇相关部门逐级调查上报,工作量较大。本文基于高分辨率遥感影像,将深度学习模型和条件随机场模型相结合引入到乡镇固体废弃物的提取研究中,探索一种基于深度卷积神经网络的乡镇固体废弃物提取模型。由于固体废弃物在影像上表现为面积小,分布破碎等特点,为了提高工作效率,将模型特分为识别和提取2个部分：① 通过全连接卷积网络（CNN）对固体废弃物进行快速识别判断,筛选感兴趣区域影像块;② 在传统的全卷积神经网络(FCN)的基础上加入条件随机场模型(CRF)提取固体废弃物边界,提高整体分割精度。根据安徽、山西等地区相关部门上报固体废弃物堆放点以及住房与城乡建设部城乡规划管理中心进行野外检查的结果,实验最终识别精度达到86.87%以上;形状提取精度为89.84%,Kappa系数为0.7851,识别与提取精度均优于传统分类方法。同时,该方法已经逐步应用于住房和城乡建设部有关成都、兰州、河北等部分乡镇非正规固体废弃物的核查工作,取得了较为满意的结果。     

基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法

建筑物点云表面重建在高精度城市测绘、虚拟现实等领域有十分广泛的应用前景。由于建筑物的几何形态多变,重建算法普遍存在计算速率慢、拟合精度低和模型结构不完整的问题。为此,本文以单体建筑物为研究对象,提出基于加权约束的单体建筑物点云表面重建算法,在表面初始化过程中充分考虑数据对结构拟合的贡献。在此基础上,构建基于正则集的单体建筑物表面重建算法,实现建筑物拟合过程中的加权拟合误差、近邻结构平滑的同步优化。针对多类建筑物三维点云的实验结果表明,相比传统的建筑物重建策略,本文的加权约束方法可根据不同类型的点云数据设计自适应权重,并选择模型拟合中最优的权重函数,在高噪声、低精度点云数据下能得到更高精度的单体建筑物表面模型。     

基于低成本单频u-blox接收机的GPS/BDS定向性能分析

针对高精度GNSS定向应用场景,通过实验对比对低成本单频u-blox接收机的数据质量和解算精度。结果表明,u-blox接收机GPS、BDS观测值的信噪比略低于测量型接收机;伪距精度分别为0.91 m、0.56 m,相位精度分别为1.35 cm、1.20 cm。在静态观测环境下,u-blox的定向精度可以达到航向0.2°/m和俯仰0.4°/m;动态环境下解算结果稍差,但也可以达到航向0.3°/m和俯仰0.6°/m,略低于高成本测量型接收机单频数据的实时动态定向精度。     

利用半参数模型估计确定验潮组网的深度基准面

深度基准面的确定是进行海洋测量的基础,准确确定深度基准面是进行海洋测量的有效前提。提出了一种将CORS技术与验潮组网技术进行结合的新传递深度基准面的方法,实现长、短期验潮站同步验潮实现深度基准面的增强传递;提出了采用半参数模型理论来求取潮差比的计算方法;具体阐述了验潮组网通过间接平差求取短期验潮站的深度基准面的计算方法,减少了验潮测量的人力投入,计算潮差比时考虑了系统误差的影响,计算短期验潮站时考虑了观测误差对深度基准面传递的影响。     

广东省统一深度基准项目的设计研究

根据对广东省现有长期验潮站数量、分布以及水位数据情况的分析,确立了在已有长期验潮站的基础上,采用适当布设短期验潮站的方式,对长期验潮站进行加密补充;建立海区调和常数变化模型,并结合水深数据、卫星测高数据,构建海洋潮汐模型;最终建立深度基准模型的总体设计思路。广东省统一深度基准的建立,可实现深度基准面1985高程模型的构建,相邻测区间水深成果的无缝拼接,沿海水深成果与陆地地形成果的相互转换,GNSS技术下的水深测量(无验潮模式)以及对沿海范围内海岸线和海岛岸线的精确推算。     

附有限制条件的间接平差秩亏时解法初探

在附有限制条件的间接平差的应用中,若所列观测方程中实际用到的未知参数的个数少于所选参数的总数u时,就会出现法方程系数阵秩亏的问题。为了解决此问题,在理论公式推导的基础上,给出了一种新的解决方法,并结合算例进行了验证。