一种基于MEA BP的太阳辐射反演算法

基于光电原理的日照计即将在全国推广应用,以光照度观测数据为主反演太阳辐射数据可以有效弥补太阳辐射观测站数量不足的现状。针对现有的太阳辐射反演方法的不足,提出一种融合主成分分析(PCA)、思维进化算法(MEA)和BP神经网络的复合模型,利用太阳光照度、太阳高度角、温度和湿度观测分钟数据反演太阳辐照度。首先,以晴空指数为依据,基于概率神经网络(PNN)分类法,将天气类型分为晴、云、阴3类,分类准确率达到96.6948%。再利用PCA降维后的4个影响因子,对3类天气分别采用BP、GA-BP和MEA-BP法反演太阳辐照度,与标准辐射表的实测数据对比。结果表明:晴、云、阴的MEA-BP模型的决定系数最高达到0.9958,与单一BP模型相比,RMSE分别降低了49%、32.45%和10.64%;相比于GA-BP模型误差,MAPE最高减少了42.54%。本文所提出的MEA-BP复合模型的泛化能力得到了有效提高。     

上海市两套闪电定位系统探测能力对比分析

为综合评价上海市两套闪电定位系统(Vaisala和Earth Network Total Lightning System)对上海及周边地区地闪的探测能力,利用2015 2016年两套闪电定位系统数据,从地闪数据量、雷电强度、时空分布、空间匹配度和定位精度等多个方面展开对比。结果表明,在上海市范围内相同时间段内Vaisala探测到的地闪频次稳定大于Entls的,但在上海市区域外则相反。两套系统探测到地闪雷电流强度呈单峰分布,以10~20 k A区间内的雷电居多。从数据空间匹配度来看,上海北部地区及杭州湾南岸,Entls相对Vaisala地闪探测的匹配度达70%以上,在上海市范围内该匹配度降至20%左右。两套系统探测到的地闪定位误差大部分集中在5 km以内,且以0~2 km为主。雷暴过程中两套系统探测的地闪随时间变化趋势较为一致,且与雷达回波有一定的匹配度。因此,两套系统都能实现对上海及周边地区地闪的探测,但由于设备型号、探测技术和自身误差等方面的差异,数据量上有差异,需要长时间积累数据进行对比分析,才能更好地利用数据,为防雷减灾服务。     

Impact of SST Anomaly Events over the Kuroshio-Oyashio Extension on the “Summer Prediction Barrier”

The "summer prediction barrier"(SPB) of SST anomalies(SSTA) over the Kuroshio–Oyashio Extension(KOE) refers to the phenomenon that prediction errors of KOE-SSTA tend to increase rapidly during boreal summer, resulting in large prediction uncertainties. The fast error growth associated with the SPB occurs in the mature-to-decaying transition phase,which is usually during the August–September–October(ASO) season, of the KOE-SSTA events to be predicted. Thus, the role of KOE-SSTA evolutionary characteristics in the transition phase in inducing the SPB is explored by performing perfect model predictability experiments in a coupled model, indicating that the SSTA events with larger mature-to-decaying transition rates(Category-1) favor a greater possibility of yielding a more significant SPB than those events with smaller transition rates(Category-2). The KOE-SSTA events in Category-1 tend to have more significant anomalous Ekman pumping in their transition phase, resulting in larger prediction errors of vertical oceanic temperature advection associated with the SSTA events. Consequently, Category-1 events possess faster error growth and larger prediction errors. In addition, the anomalous Ekman upwelling(downwelling) in the ASO season also causes SSTA cooling(warming), accelerating the transition rates of warm(cold) KOE-SSTA events. Therefore, the SSTA transition rate and error growth rate are both related with the anomalous Ekman pumping of the SSTA events to be predicted in their transition phase. This may explain why the SSTA events transferring more rapidly from the mature to decaying phase tend to have a greater possibility of yielding a more significant SPB.     

2016年西北太平洋和南海热带气旋预报精度评定

以中国气象局上海台风研究所整编的最佳路径数据集为依据,对2016年西北太平洋和南海热带气旋（TC）定位精度及路径、强度和登陆点预报精度进行了评定,结果表明：2016年定位总平均误差24.9 km,比2015年略偏大。主观和客观路径预报误差没有延续之前持续减小的趋势,整体预报能力比前两年略有降低。ECMWF EPS、NCEP GEFS和UKMO EPS三个集合预报系统的台风路径预报整体性能要好于其他集合预报系统。各主客观预报方法的台风强度预报性能与往年相比没有大的改进。主观方法对超强台风莎莉嘉在海南万宁的24 h登陆点预报误差均非常小,误差在15 km以下。全球模式的登陆点预报性能表现要优于区域模式。     

基于多尺度相关性分析的InSAR对流层延迟误差改正算法

针对合成孔径雷达干涉技术中对流层延迟误差会影响DEM精度的问题,提出采用小波多尺度相关性分析方法来减弱与高程相关的对流层延迟误差的影响,来提高合成孔径雷达干涉DEM的估计精度。该方法基于小波多分辨率分析理论,根据差分干涉相位不同组成的频率特性,利用小波分解重构均方根误差变化率确定分解层数,降低地形残差相位、噪声相位等对大气延迟误差相位估计的干扰,提取对流层延迟误差相位所在频带;然后结合对流层延迟误差相位和雷达坐标系下的DEM在不同尺度上的相关性定权并进行降权处理,重构解缠差分干涉图,改正差分干涉相位中与高程相关的对流层延迟的影响。采用本文方法对覆盖河南义马地区的2景ENVISAT ASAR数据进行处理,得到对流层延迟误差改正后的差分干涉图,估计的与高程相关的对流层延迟相位,与地形变化情况吻合。将对流层延迟误差改正后的干涉图用于DEM高程估计,结果显示本文方法重建的DEM与Aster GDEM的标准差由30.7 m提高到26.37 m,提高了InSAR DEM估计精度。     

一种估计粗差大小的新方法——先验方差待定参数法

提出一种利用先验方差信息进行测量数据处理中粗差估计的新方法——先验方差待定参数法。该方法无需进行最小二乘和假设检验,计算简便。从基本原理出发,给出其数学模型,然后通过3个算例,与QUAD法等其他常用的粗差估计方法进行对比,证明该方法的可靠性和实用性。     

台湾连续GPS网主成分空间滤波分析

采用PCA方法提取台湾GPS区域网共模误差,进行空间滤波。结果表明,第1主成分在空间上表现出强烈的一致性,第2～5主成分在空间上呈现出局部响应的特点;滤波后残差时间序列的均方根（RMS）在N、E、U方向平均分别降低33%、31%、19%;滤波效果在水平方向好于垂直方向,东、西部存在明显的差异,这可能与台湾地区地形有关;幂律噪声振幅在N、E、U方向平均分别下降36%、43%、23%。     

BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法

北斗卫星导航系统是目前唯一一个全星座提供三频观测数据的卫星导航定位系统,三频观测值有助于载波相位整周模糊度的快速、准确固定。本文提出了一种BDS网络RTK参考站三频整周模糊度解算方法。首先利用B2、B3频率的观测值及严格的模糊度固定标准确定超宽巷整周模糊度,将固定的超宽巷整周模糊度与其他宽巷整周模糊度的线性关系作为约束条件,然后估计宽巷整周模糊度、相对天顶对流层延迟误差和电离层延迟误差,并搜索确定宽巷整周模糊度。利用固定的宽巷整周模糊度与三频载波相位整周模糊度的整数线性关系,将线性关系加入载波相位整周模糊度参数估计观测模型中,然后确定载波相位整周模糊度。使用实测的CORS网BDS三频观测数据进行算法验证,结果表明,该方法可正确有效地实现参考站间三频载波相位整周模糊度的快速解算。     

顾及大气延迟误差的中长基线RTK算法

针对常规RTK作业距离一般不超过15km的问题,提出了一种顾及大气延迟误差的中长基线RTK的算法,突破了常规RTK作业距离。在中长基线情况下,与大气延迟有关的误差如电离层延迟误差、对流层延迟误差等,随着基线长度的增加,空间相关性大大降低,进而影响整周模糊度的快速解算。基于卡尔曼滤波算法,采用非组合差分定位模型,对于电离层延迟误差采用了电离层加权模型进行估计,对于对流层延迟分别采用了相对对流层延迟参数估计和绝对天顶对流层参数估计。最终通过实测数据对该算法进行了算法验证和结果分析。试验结果表明:该算法可以实现中长基线RTK的快速解算,并且在估计相对对流层延迟时,绝对天顶对流层参数估计不利于基准站和流动站的对流层延迟分离,一般采用估计流动站上的相对对流层延迟。     

长距离网络RTK实时厘米级定位算法

针对CORS系统建设成本高和选址困难的问题,该文提出GPS长距离网络RTK定位算法。该算法首先利用MW组合观测方程解算基准站双差宽巷整周模糊度,采用Saastamoinen模型和GMF映射函数模型相结合解算双差对流层干分量延迟残差,并将双差对流层湿分量延迟残差作为未知参数进行估计,同时结合无电离层组合观测值解算基准站双差载波整周模糊度;然后,采用综合误差内插法解算基准站和流动站的误差改正数;最后,采用最小二乘法逐历元进行法方程叠加解算流动站双差模糊度浮点解,并利用LAMBDA算法和通过TIKHONOV正则化改进的LAMBDA算法搜索固定流动站双差宽巷整周模糊度和双差载波整周模糊度。实验表明,该算法能够将基准站间距离提高到100~150km,使流动站用户可以获得厘米级定位结果。