站点尺度的青藏高原时序NDVI重构方法比较与应用

基于卫星遥感的植被指数时序数据广泛应用于植被覆盖监测、生物量反演等多个研究领域,但由于传感器本身、大气条件、环境特征等因素引起的噪声会影响数据的应用效果,因此开展植被指数时序数据重构研究具有实际意义。本文基于2000-2015年MODIS归一化差异植被指数(NDVI)数据,采用三次样条函数法、双逻辑斯蒂函数法和奇异谱分析法3种常用方法,对青藏高原106个气象站点所在的典型覆被NDVI时序数据进行重构,并以植被物候信息提取作为应用,比较分析了3种算法的保真性、细节拟合能力及物候特征提取效果。研究表明, D-L及Spline函数分别对受冰雪及云层影响较大(荒漠、灌木、林地)及较小的覆被类型(草原、农作物)表现出较好的细节拟合能力;SSA方法拟合能力较差,易出现NDVI重构曲线整体“下移”的现象,造成峰值拟合结果偏低,并且表现出NDVI绝对值越小拟合效果越差的现象。从保持原始数据真值的能力来看,受噪声点影响较大的覆被类型(林地、灌木、草原)Spline函数略优于D-L函数法;而林地类型中SSA方法表现优于D-L函数法。从物候信息提取结果来看,D-L函数法所提取的生长季稍有提前,Spline函数及SSA方法分别表现出生长季开始点及结束点滞后的现象,灌木、林地类型表现出明显的年际波动变化的特征,荒漠类型由于NDVI绝对值偏低,3种方法物候提取结果一致性表现出锯齿状不规则波动。此外,D-L方法生长季开始期(SOS)和生长季结束期(EOS)在各覆被区均小于其他方法,波动较大;SSA方法提取的EOS在大部分覆被地区大于其他方法;Spline提取结果的年际波动与SSA高度相似。该研究可为高原植被不同覆被类型下NDVI时序数据噪声去除的方法选择提供借鉴。     

基于采样分布式估计器的多无人艇轨迹跟踪控制

提出了一种级联控制算法解决多无人艇（USVs）系统的分布式轨迹跟踪问题.这种控制算法可以分为两层：第一层是基于采样信息的分布式估计器,主要用于估计领航者的期望轨迹;第二层是每个无人艇的本地控制器,主要是结合滑模控制与神经网络径向基函数,在系统具有欠驱动、参数不确定性和扰动等因素的情况下,使其状态跟踪期望轨迹的本地估计值.为了求解上述跟踪控制问题,基于李雅普诺夫理论与级联系统理论,推导得到了所有无人艇位置状态收敛到期望轨迹的充分条件,并通过仿真结果验证了所提出控制方法的有效性与正确性.     

基于障碍李雅普诺夫函数非线性系统的死区补偿控制

本文集中在带有部分状态约束的非线性单输入单输出系统的自适应控制器设计上.考虑了非对称死区的非线性输入特性,选取障碍李雅普诺夫函数用来阻止部分受约束的状态违反约束条件.根据障碍李雅普诺夫函数反步法,解决了该类系统的输出跟踪问题,同时也处理了死区非线性带来的影响.针对下三角结构的非线性系统,设计了自适应控制器,证明了闭环系统所有信号都是有界的,同时保证了系统输出可以跟踪上参考信号.最后,仿真结果表明了所提方法的有效性.     

基于ASCAT风场数据的中国近海风能资源评估

卫星反演海面风场资料能够弥补海上气象测风资料缺乏的不足,对近海风能资源评估具有重要意义。通过ASCAT(Advanced Scatterometer)风速数据与美国及中国近海岸浮标测风资料的对比分析,结果表明,ASCAT风速的均方根误差为1.27 m·s-1。比较利用近海岸浮标逐小时风速及与其相匹配ASCAT瞬时风速计算的各项风能参数,得出ASCAT与浮标的平均风速和风功率密度的残差分别在±0.5 m·s-1和±50 W·m-2以内,该残差占浮标计算结果的比例分别在±8%和±12%以内。使用ASCAT风速资料拟合的Weibull分布函数与浮标的结果较吻合。因此,ASCAT风速资料也能够为海上风能资源评估提供有用的风能参数信息。最后使用ASCAT瞬时风速数据分析了中国近海10 m及70 m高度处的风能资源的空间分布特征,结果表明,台湾海峡平均风速和风功率密度最大。     

2012年夏季秦巴山区暴雨过程的地形作用诊断

利用NCEP/NCAR的1°×1° FNL再分析资料对2012年7月3—4日发生在陕西南部秦巴山区暴雨过程的成因及地形对暴雨的作用进行了诊断研究,同时利用中尺度模式WRFV331模拟了暴雨过程,结果表明：500 hPa高原槽、700、850 hPa的低涡切变线和副高外围西南气流是暴雨的主要影响天气系统。700 hPa副高外围的西南气流从云贵高原推进到秦岭南坡并沿坡爬升,同时还与山前的偏东气流汇合而形成气流辐合区,致使气旋性涡度增大,辐合抬升作用造成强垂直上升运动,低层低涡切变线得以发展和维持,秦岭南坡产生了大暴雨,秦巴山区地形对暴雨有显著的增幅作用。高原槽中冷空气从秦岭以北向南侵入,大巴山以南的西南暖湿气流向北推进,在冷暖空气的交汇地带形成斜压锋区;地形的辐合抬升作用加强中低层大气锋生,增大大气斜压不稳定性,触发不稳定能量的释放,有利于暴雨的发生。暴雨发生期间秦巴山区在垂直方向上,雨水、云水、冰晶的大值中心相互对应,存在“播撒—供给”效应,有利于雨水粒子增多,导致山区出现了强降雨。     

基于Ripley’s K函数的南京市ATM网点空间分布模式研究

运用Ripley’s K函数的相关理论,以南京市ATM网点为研究对象,分别从平面与网络空间两种视角,在中心城区范围与主城区范围两种空间尺度上,通过单变量\begin{array}{c}K\end{array}函数法分析ATM网点的分布模式,通过双变量\begin{array}{c}K\end{array}函数法分析ATM网点与地铁站点的空间关联情况,最后对计算结果进行评价与分析。研究表明,ATM网点在南京主城区与中心城区均呈现出较强的集聚状态;在一定的距离范围内,ATM网点与地铁站点之间也有较强的依赖关系。同时,对于沿着路网分布的地理空间点状对象而言,利用网络\begin{array}{c}K\end{array}函数法进行空间点模式分析比用平面\begin{array}{c}K\end{array}函数法更加符合实际情况。     

基于环境因素约束的农户土地利用效率及影响因素分析 ——以河南省粮食生产核心区为例

在农户土地利用引起的环境问题日益严重的背景下,如果农户土地利用效率的测度只考虑“好”产出,而忽略“非意欲”的环境产出,可能造成测度结果不准确。因此,将“非意欲”产出引入农户土地利用效率评价模型,利用河南省粮食生产核心区农户抽样调查数据测度环境因素约束下的农户土地利用效率,并探讨其效率状况及影响因素。主要的结论如下：① 调查区域环境因素约束下的农户土地利用效率平均值仅为0.612,效率值总体不高,有较大的提升空间。不同规模农户的土地利用效率差异较大,二者呈现“U型”变化趋势。② 环境因素约束下的农户土地利用效率的影响因素来自多个方面。其中,农户生计方式兼业化在一定程度上降低了环境约束下的农户土地利用效率;种植结构调整虽然能够增加农户农业收入,但不利于环境因素约束下的农户土地利用效率的提升;农地经营规模扩大对环境约束下的农户土地利用效率产生正面影响,但现实中普遍存在的小规模化经营和土地细碎化消减了正面影响。土地产权的稳定性能够提升环境约束下的农户土地利用效率,但无论是集体土地产权还是承包经营权以及农户间非正式的土地流转产权关系稳定性较差,不利于环境约束下的农户土地利用效率的提高。     

基于全波形激光雷达数据分解方法的研究

波形分解是全波形激光雷达数据处理的关键技术之一,通过雅克比矩阵更新与否以及阻尼系数的调整,对优化LM(Levenberg-Marquard)算法进行了研究。实验表明,该方法可最优化求解足印内各波形分量的振幅、中心位置和半宽,而不必每次迭代时都需计算雅克比矩阵,简化了计算过程,提高了计算效率,最终得到的模拟波形能够非常好地拟合原始波形。     

高阶非线性系统自适应模糊有限时间状态约束控制

针对一类具有状态约束的非严格反馈高阶非线性系统,研究一种自适应模糊有限时间跟踪控制问题.首先,利用模糊逻辑系统逼近不确定性非线性函数,在此基础上,采用障碍Lyapunov函数,解决状态约束问题,通过障碍加幂积分方法和反步递推技术,提出了一种有限时间控制设计方法.在有限时间Lyapunov稳定意义下,严格证明闭环系统半全局实际有限时间稳定且系统的状态不超出给定的约束边界,并实现了有限时间跟踪控制目标.最后,仿真研究进一步验证了所提出控制方法的有效性.     

狭长区域下基于正交法的GPS高程拟合研究

将GPS点大地高直接转换成正常高,越来越广泛地应用于建立高程控制网的实践中。而要保证GPS点高程精度的关键是高程异常拟合模型选择的合理性。文中介绍了在狭长带状区域下利用正交函数法拟合GPS点高程的数学模型。并利用试验数据进行比对分析。结果表明,文中提出的方法计算具有算法稳定,成果合理的特点。