地理图斑智能计算及模式挖掘方法研究

在大数据时代,高分辨率对地观测技术实现了对地球表层地理现象和地理过程最为真实、量化、全面覆盖又快速更新的数据化记录,可为地理空间认知研究的新发展奠定时空信息聚合与挖掘计算的基准。地理图斑是影像空间映射到地理空间中对于地理实体的抽象化表达,是构建地理场景和承载地理空间各类信息进而开展模式挖掘的最小单元。本文以地理图斑为基本对象,通过分析其中视觉模拟、符号推测等几类机器学习的协同计算机制,从空间、时间与属性等维度构建了集“分区分层感知”、“时空协同反演”、“多粒度决策”三者于一体的地理图斑智能计算模型,并以在贵州息烽县、广西江州区开展的农业种植结构制图与规划决策为应用案例,探索了地理图斑分布、生长以及功能3种模式的挖掘方法,并进一步设计了动态视角下开展图斑动力模式挖掘的研究思路。     

基于包络检波和STFT谱分析的探地雷达土壤分层信息识别

土壤分层信息,特别是表土层结构,对土地生产力具有重要影响,是评价土壤质量的一个重要指标。为了快速、准确地获取土壤分层信息,本文利用探地雷达对分层土壤进行了回波信号采集,并分别在时域和频域分析土壤层位置和层厚信息。首先在信号预处理的基础上,借助包络检波方法确定在土壤分层界面在时域上的位置;然后获取电磁波速度,得到土壤分层厚度。考虑到土壤介电常数与电磁波在土壤中传播速度的相关性,采用短时傅里叶变换方法（Short-time Fourier Transform,STFT）获取各土壤层时频域特征值,并利用回归分析建立特征值与介电常数之间的数学关系,实现对各土壤层的介电常数估算,从而计算出电磁波传播速度,进而确定土壤各层厚度。为验证算法的有效性,分别对理想模拟实验环境和农田环境进行了探地雷达实验,结果表明利用包络检波对探地雷达回波信息进行分析,土壤层检出率达到94.5%,借助STFT谱分析进行探地雷达回波速度估计,对于70 cm深度以上土层厚度计算误差大都保持在10%以下,但随着土壤深度的增加,误差变大。总体来说,本方法能有效识别浅层土壤的分层信息,可应用于实际生产中耕层厚度的估测。     

重磁方法在程家村隐伏磁铁矿勘查中的应用

为了验证程家村航磁异常圈闭,对该异常圈闭进行了查证工作,针对该区域铁矿体均呈深部隐伏的赋存状态,以"物探先行,钻探验证"的工作方法开展工作,利用地面高精度磁测扫面确定磁异常圈闭平面形态及位置;对高精度磁测剖面数据进行切线法剖面反演,确定强磁性地质体位置和埋深,再结合重磁剖面联合反演方法,推断强磁性地质体的赋存状态,从而给钻探验证提供依据。通过上述工作,取得了良好的找矿效果,表明重磁方法是深部隐伏磁铁矿勘查中的重要工作手段。     

辽西金羊盆地重力场与断裂构造特征研究

在金羊盆地物性特征研究的基础上，通过对重震等资料的综合处理，完成了研究区重力场特征及成因分析和断裂构造体系的划分.研究区重力场的特征是区内西部凹陷、中东部凸起和中南部凹陷共同作用.重力区域场主要是前中生界底面（基底）起伏变化引起.重力剩余场高、低相间排列的特征反映了区内凹隆格局及凹隆间发育的断裂.研究区断裂体系主要由北东向和北西向2组断裂构成，前者形成时期早于后者，都对金羊盆地的次级构造形态进行后期的多次改造，形成本区凹、凸相间的构造格局.     

荷电(或荷磁)天体的引力效应

本文应用R-N度规,讨论了荷电(或荷磁)天体引力场对引力红移及雷达回波延时的影响。结果表明电荷(或磁荷)的作用使这两种效应减弱。     

双基地激光测风雷达回波信号仿真研究

本文针对传统的体散射模型并未考虑大气不均匀性对信号传输的影响等问题,通过引入垂直非均匀的大气参数改进了模型,并利用其建立了体目标的双基地激光测风雷达方程,仿真了侧向散射回波信号,并与单基地雷达进行了对比分析。研究表明:水平方向上,双基地激光测风雷达的回波信号分布特征与单基地雷达差异较大,其回波信号等值线在近地面为卵形线,随着探测高度的增加,回波信号等值线逐渐变为以主、被动雷达为焦点的椭圆形,并最终趋近于圆形;垂直方向上,双基地激光测风雷达的回波信号随高度衰减剧烈,近地面的回波能量约为10^-10 J,4 km高度的回波能量约为10^-15J,在中低层大气(0~10 km),回波信号中气溶胶散射占比大,在高层大气(10 km以上),分子散射占比大。     

流星雷达测距精度的改进

针对目前流星雷达测距误差大的问题，本文提出了提高流星雷达测距精度的新方法，即提高采样速率，用相关分析确定回波脉冲参考点的方法。该方法使流星雷达的测距精度提高一个数量级，测距误差降到±１４ｍ，使流星雷达不仅可以用来观测研究流星，还可用于监测飞机、火箭的飞行等，扩大流星雷达的应用。     

中性大气掩星标准反演技术

结合JPL和GFZ的中性大气标准反演算法，发展了上海天文台中性大气掩星标准反演算法流程．对CHAMP观测资料进行中性大气反演，并将反演结果与ECMWF(the European Center for Medium Range Weather Forecasting)的预报大气数据进行比较．作为讨论，指出将来的发展方向．