利用特征显著度提取地形特征线的方法

针对现有的地形特征线提取方法不能根据特征强弱对提取结果进行方便的筛选控制的问题,提出了一种基于特征显著度的山脊和山谷线提取方法。首先,对数字高程模型数据进行高斯滤波和下采样;然后,通过全局断面扫描确定特征点,并根据高度、高度落差和坡度计算特征显著度,在进行特征延伸后构造特征图,利用最小生成树算法得到特征森林;随后进行枝干分解并计算各枝干的特征显著度,根据特征显著度进行枝干裁剪;最后,通过尾钩剔除、位置修正和平滑等后处理得到最终特征线。实验结果表明,该方法能提供给用户方便有效的手段以根据特征显著度对特征进行筛选控制,提取的特征线与实际地形相符,有良好的抗噪能力且能较好地处理平坦地形特征。     

新一代天气雷达观测受遮挡范围内数据插补的技术方法

新一代天气雷达的建设和使用中会不可避免地遇到地形遮挡的问题。本文以南京、连云港两部新一代天气雷达为例,探讨了一种遮挡范围内进行数据插补的技术方法,以弥补雷达产品生成中的缺陷问题,尤其是解决雷达定量测量面降雨量场的补缺问题,对其它地方的新一代天气雷达观测有一定的参考意义。     

特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析

基于FNL1°×1°再分析资料和来自国家气象信息中心的区域自动站与CMORPH小时降水融合产品,通过高分辨率的WRF数值模拟,本文重点分析了2015年7月22-24日期间在西南涡东移过程中,受长江中下游特殊地形影响,在鄂东北江汉平原河谷地区诱发生成的一次短时局地强降水天气过程,围绕特殊地形对局地降水增幅的作用机制展开一系列的深入研究,研究结果表明:此次局地强降水过程是在长江中下游特殊的中尺度地形影响下,配合东移西南涡前部偏南暖湿气流的输送,两者共同作用而诱发产生,此次局地降水过程持续时间短,降水增幅显著。之后,通过研究单一地形对局地降水的影响发现,大别山脉作为单一地形的作用效果为提升局地降水增幅,扩大强降水范围;幕阜山脉作为单一地形的作用效果为削弱降水增幅,缩小强降水范围。进一步深入分析上述单一地形影响降水变化的作用机制得出,大别山脉的地形作用有利于局地强降水区附近对流层低层的层结对流不稳定性增强,以及降水区近地面层冷池的维持和增强,有利于提升局地降水的增幅。而与大别山脉对局地降水作用效果不同,就幕阜山脉单一地形而言,地形对偏南暖湿气流的阻挡作用,削弱了局地强降水期间进入降水区的水汽通量,继而对局地降水的增幅有抑制作用。此外通过研究组合地形对局地降水的影响时发现,大别山脉、幕阜山脉、皖南山地,以及幕阜山脉和皖南山地之间的狭窄河谷地形共同构成的类似"喇叭口"地形,其产生的狭管效应,使进入地形区内的偏南气流辐合加强,而幕阜山脉和大别山脉之间的河谷地区,作为偏南气流从幕阜山脉东侧绕流进入江汉平原的重要通道,有效保证了强降水区域内充足的正涡度平流输送,上述有利的地形组合配置对于局地降水发展增强起到了至关重要的作用。     

“7.15”宜昌大暴雨的地形影响特征

湖北地形复杂,受地形影响产生的局地强降水造成的灾害很多。2010年7月15日宜昌地区的强降水是在满足大尺度降水条件下受地形作用加强的局地暴雨。本文利用实况高空、地面、加密自动站、雷达以及LAPS再分析资料对背景场、低层流场、雷达回波等几个方面进行了分析。得出：冷空气南下和副热带高压的加强促进低层风场的调整,在大尺度降水条件下,地形对低层风场的辐合作用触发了局地强降水的发生。此次过程中地形对降水的触发主要有两方面的作用：一方面为地形迎风坡抬升触发作用,另一方面为地形对近地层流场的影响造成的辐合触发。     

全球地形数据多尺度晕渲及服务研究

采用地形分块晕渲的策略,根据不同地形尺度,采用不同的晕渲方法对全球地形数据进行多尺度晕渲。在此基础上,以WCS方式提供全球地形晕渲数据服务,最后通过试验对上述方法的有效性进行验证。     

极化信息在水下地形SAR探测中的应用

现有的水下地形SAR(Synthetic Aperture Radar)探测模型尚未综合应用SAR的极化信息。本文基于Valenzuela的雷达散射截面表达式与袁业立提出的海波高频谱表达式,并结合全极化SAR相干斑抑制的极化白化滤波法,将极化信息有效地运用到水下地形SAR探测中去。最后,以中国台湾浅滩为例,分别利用Radarsat-2单一极化和全极化影像开展水下地形SAR探测研究,探测结果表明充分利用全极化信息的探测精度明显优于单一极化信息的探测精度,利用极化信息可以有效地提高水下地形SAR探测精度。     

海洋自主航行器多海湾区域完全遍历路径规划

海洋自主航行器在对海底地形测绘和水文信息搜集过程中,简单锯齿形完全遍历路径规划算法对多海湾海底地形探测易出现重复区域和遗漏区域的问题。本文提出了遗漏海湾和重复海湾及其进入点、退出点和门户的路径规划环境表达概念,并将其应用在基于行为的锯齿形完全遍历路径规划改进算法中,有效地减少了海洋自主航行器全覆盖地形测绘的重复区域和遗漏区域。在网格化定常流场海域内,对某一阻力特性已知的自主水下机器人进行了完全遍历路径规划仿真,验证了基于重复和遗漏海湾搜索行为的完全遍历路径规划算法的遍历性和不重复性,并降低了区域全覆盖地形测绘任务的耗能。最终,通过小型无人艇湖试验证了算法在完全遍历路径规划中的节能性和实用性。     

复杂地形下地面观测资料同化I. 模式地形与观测站地形高度差异对地面资料同化的影响研究

中国地形复杂，模式地形与实际观测地形存在一定高度差异，因此设计合理的复杂地形下地面观测资料的同化方案有利于使我国目前仅用作探测手段的地面观测资料（常规地面观测站和地面自动站）在中尺度数值模式中得到充分利用。作者在MM5_3DVAR同化系统中利用近地层相似理论将地面观测资料进行直接三维变分同化分析，并对地面资料同化方案设计中是否需要考虑模式与实际观测站地形高度差异进行探讨研究。研究结果表明：通过近地层相似理论将地面观测资料同化到数值模式能起到一定的作用，并且地面观测资料（温度、 湿度、 风场、 地面气压）中各物理量同化到数值模式都能影响24小时降水数值结果，但各物理量起的作用大小不一样，其中影响最大的是温度，其次为湿度；地面观测资料同化方案设计有必要考虑模式地形与实际观测站地形高度差异，适当考虑这种高度差异能取得较好的结果。     

西北地区一次沙尘暴过程的诊断分析及地形影响的模拟试验

以实况资料作初始场,利用改进的MM4中尺度模式对西北地区2001年4月8~9日强沙尘暴天气过程的位势涡度、涡度、垂直速度、螺旋度等热、动力物理量的水平和垂直分布特征进行了分析,发现各物理量场在沙尘暴发展的不同时期有着很好的配置,物理量量值及其分布特征的变化与沙尘暴天气的形成、发展、消弱的不同时期有着很好的对应。通过改变秦岭及河西走廊地形进行数值模拟试验,发现秦岭地形对此次沙尘暴天气系统影响很弱,而河西走廊地形对沙尘暴天气系统影响较大,河西走廊狭窄的地形为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。     

2005年7月27～30日大暴雨天气过程分析

本文综合应用天气图、静止卫星云图、物理量诊断场、新一代天气雷达资料,分析了2005年7月27～30日连续大暴雨、暴雨的强降水过程。通过对贝加尔湖高压、河套低压、鄂海低压、副热带高压、冷暖空气、地形等因素,对这次在罕见的连续暴雨的强降水过程进行了分析。总结了复杂天气背景下的中尺度重大灾害性天气过程,得出有预报意义的特征,在今后的暴雨预报中具有重要指导意义。