基于改进CGAN的海冰SAR-to-Optical影像转换

遥感海冰监测是当前研究热点,通过条件生成对抗网络 （CGAN） 将海冰SAR影像转换成光学影像,可获得全天时全天候且形象直观的监测数据,但该方法得到的转换结果存在影像模糊、纹理弱化和颜色失真等问题。本文针对以上问题设计了改进的CGAN网络,综合当前的改进方式,新模型在网络结构上加入了空洞空间金字塔模块并设计了加入交叉特征融合模块的跳跃连接,使用结构相似性和L1范数联合损失函数。本文选取东波弗特海地区5景Sentinel-1影像和7景Sentinel-2影像开展实验,实验结果表明,改进CGAN转换的影像具有更好的视觉效果,峰值信噪比 （PSNR） 提高了 3.4 dB,结构相似性 （SSIM） 提高了 0.11,均方根误差（RMSE） 降低了13%,并且经过转换后的影像比SAR影像海冰分类结果准确度提高了7.33%。     

利用风云3D微波成像仪数据估算北极海冰密集度的精度评价

卷积神经网络（convolutional neural network, CNN）已用于星载全球导航卫星系统反射测量（global navigation satellite system-reflectometry,GNSS-R）海冰检测,其具有数据预处理简单、最大限度保留反射面信息等优势,但已有GNSS-R CNN海冰检测方法研究的数据集时间跨度较小,代表性有限,且未考虑训练集内海水、海冰时延多普勒图（delay-Doppler map, DDM）的比例对方法泛化能力的影响。针对该问题,首先提出一种筛除畸形DDM方法,有效筛除错误数据;然后,设计合适的CNN结构及参数,通过小样本对比实验发现CNN模型在训练集内海水、海冰DDM的比例为1∶1时具有高准确率和最佳泛化能力,并优化数据集选取策略;最后使用2018年全年大样本数据集评估改进的方法在大数据量和大时间跨度时的有效性和可靠性。研究表明,改进的方法通过加强数据质量控制、优化数据集选取策略,提升了CNN海冰检测方法的泛化能力及可靠性,使其更适用于实际应用场景,为海冰消融等研究提供参考。

     

渤海低温和结冰条件下溢油基础理论实验室研究规划

介绍渤海冬季海洋环境条件和渤海沿岸和海上油气开发、运输原油的基本特点, 阐明渤海低温和结冰时原油和燃料油溢出后清理的难度\, 我国在此方面的初步研究现状, 此基础上提出的渤海低温和结冰条件下溢油研究方向.根据渤海未来油气开发规划和国际上冰区溢油方面近期研究成果, 规划了低温环境实验室溢油基础理论研究的具体内容, 并且简单介绍实验室研究的进度设计和未来合作研究的意向.     

一种融合纹理特征与NDVI的随机森林海冰精细分类方法

海冰的精准分类对于掌握海冰生长发育状况,保障航海安全等具有重要意义。由于受数据源和分类方法等影响,使得海冰分类精度提高受限。本文面向高空间分辨率的光学遥感影像,提出了一种融合纹理特征和归一化差分植被指数（NDVI）的海冰精准分类方法,运用随机森林分类器构建海冰分类方法。以青岛胶州湾为实验区,高分二号（GF-2）为实验数据,进行了海冰类型提取,并与其他分类方法进行对比。结果显示:针对GF-2高分辨率光学遥感数据,融合纹理特征和NDVI的随机森林方法,相比于传统的随机森林、支持向量机、自动决策树和融合纹理特征的最大似然分类方法,总体分类精度分别提高13.70%、11.60%、19.22%、29.37%。Kappa系数分别提高0.16、0.13、0.22、0.44。相比于融合纹理特征和归一化水指数（NDWI）的随机森林方法,总体分类精度提高了9.67%,Kappa系数提高了0.09。这表明本文构建的海冰分类方法可有效提高海冰分类精度,为海冰的精确分类提供了一种有效的技术手段。     

南极普里兹湾海冰厚度的电磁感应探测方法研究

本文介绍一种由EM31-ICE型电磁感应仪和激光测距仪组合而成的船载电磁感应海冰厚度探测系统. 针对海冰和海水的电学特征,运用电磁感应技术提取探测系统至海冰下底面的距离,运用激光测距仪测量冰面粗糙度和探测系统至海冰上表面的距离,两组数据结合,实现了海冰厚度的探测. 通过南极现场探测数据分析,并与钻孔实测冰厚数据对比研究,定量分析了探测系统距离冰面的高度效应,建立了该系统冰厚测定值随高度变化的修正关系式,并对船载航行数据进行了系统校正. 与SCAR ASPeCt的冰厚数据对比分析,表明该系统能够获得可靠的海冰厚度并具有较高的精度,且能满足对极区大范围海冰厚度观测的需求.     

天山南坡科其喀尔巴西冰川消融估算

能量平衡模型是目前估算冰川表面消融最准确的方法之一.利用科其喀尔巴西冰川野外气象和消融观测数据,结合1:5万地形图,对不同坡向和坡度格点上总辐射和净辐射进行了地形校正模拟,并采用空气动力学法对冰面感热和潜热进行了计算,最后对冰川表面消融进行了模拟.结果表明,模拟小时总辐射和实测值存在较好的一致性,二者相关系数为0.85,而净辐射模拟效果较差.消融模拟值大体反映了实际的消融值,平均误差为2.9mm w.e/day,均方根误差为4.2 mm w.e/day,且模拟值一般略大于观测值,距离自动气象站较近的花杆模拟相对误差较小,随着花杆距离冰面自动气象站距离的增大,模拟相对误差呈增加的趋势.     

Amodified discrete element model for sea ice dynamics

Considering the discontinuous characteristics of sea ice on various scales,a modified discrete element model（DEM） for sea ice dynamics is developed based on the granular material rheology.In this modified DEM,a soft sea ice particle element is introduced as a self-adjustive particle size function.Each ice particle can be treated as an assembly of ice floes,with its concentration and thickness changing to variable sizes under the conservation of mass.In this model,the contact forces among ice particles are calculated using a viscous-elastic-plastic model,while the maximum shear forces are described with the Mohr-Coulomb friction law.With this modified DEM,the ice flow dynamics is simulated under the drags of wind and current in a channel of various widths.The thicknesses,concentrations and velocities of ice particles are obtained,and then reasonable dynamic process is analyzed.The sea ice dynamic process is also simulated in a vortex wind field.Taking the influence of thermodynamics into account,this modified DEM will be improved in the future work.     

诚邀投稿Advances in Polar Science中国极地考察30周年特别专刊——“北极海冰快速变化及其对中高纬地区天气与气候的可能影响”专刊与“南极半岛地区生态系统现状”专刊

<正>各位极地同仁:为纪念中国开展极地考察30周年、中国南极长城站建站30周年,Advances in Polar Science(APS)特别策划出版2期国际专刊——"北极海冰快速变化及其对中高纬地区天气与气候的可能影响"与"南极半岛地区生态系统现状"。真诚地邀请您投稿或帮助推荐稿件,期待您积极参与和大力支持。APS是集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性英文学术刊物。它是极地科学工作者发表最新研究成果的园地,也是进行国际国内极地考察研究学术交流的窗口。本刊创刊于1990年,季刊,每年3月份、6月份、9月份、12月份出版,国内外公开发行;设有Reviews,Articles,Letters,Trends等栏目。本刊由中国极地研究中心和国家海洋局极地考察办公室共同主办,国家海洋局主管,科学出版社出版,     

《冰川冻土》征稿简则北大核心CSCD

《冰川冻土》聚焦服务于冰冻圈科学及其分支学科,如冰川学、冻土学、寒区工程学、冰冻圈水文学、冰冻圈生态学等学科发展,重点报道冰川(冰盖)、积雪、冻土、海冰等关键冰冻圈要素的过程与机理、冰冻圈变化的影响与适应,以及相关的全球变化方面的基础研究和应用研究。重点关注具有创新性、高水平及对国民经济建设有重要意义的新思想、新观点、新理论和新方法,传播冰冻圈科学与可持续发展相关的科学知识,推动国内外学术交流,服务冰冻圈及其影响区域的经济社会可持续发展。     

细粒酒精模型冰的弯曲强度试验研究

基于不同制冰条件和工的细粒酒精模型冰层原位悬臂弯曲强度试验,给出细料酒精模型冰弯曲强度;分析了考虑和不考虑不浮力效应对弯曲强度的差异;利用向睡向下弯曲强度结果给出该模型冰各向同性的证据;得到该冰弯曲强度与其密度、冰内未冻液含量和制冷过程可控制因子的关系,并作为定量控制模型冰质量的基础。