一种应用于遥感影像的自适应边缘检测算法

本文基于传统的边缘检测算法提出了一种自适应的边缘检测算法,算法对传统边缘检测的4个过程进行了替代与改进,适用于遥感影像。本算法对梯度算子依据距离加权,构造了较为精确的梯度算子模板;通过二次非极大值抑制,保证了单次响应原则,间接提高了定位精度;提出了阈值圆的方法进行阈值判定,并通过静态动态结合的检测方法提高了算子对不同频率区域的适配性;引入引导滤波进行影像平滑,在去噪同时,良好地保持了边缘特性。实验结果表明：本算法符合单次响应原则,误检率低,定位精度高,细节清晰,边缘检测完整,适合于遥感影像的边缘检测。     

“源-汇”景观格局的热岛效应研究——以武汉市为例

论文基于2017年Landsat 8遥感影像,通过GIS技术选取城市地表温度、源汇景观密度、源汇景观贡献度和景观效应指数,结合地理空间分析和数理统计方法,分析了武汉市局部源汇景观格局对城市地表温度的贡献及其效应。结果表明：① 武汉市城区热岛(urban heat island, UHI)季节变化明显,夏季热岛强度大、范围广,呈“大”字型分布,工业集聚区和经济开发区产生的UHI更显著;② 武汉市城区平均地表温度(land surface temperature, LST)在距市中心约8 km处达到峰值后沿城乡梯度逐渐下降,呈现“倒钩型”特征,这一现象与景观密度变化密切相关;③ LST与源(正向)、汇(负向)景观密度存在极强相关性,不透水表面是城区热岛的主要贡献因子;④ 相同密度的水体和绿地,水体更具有削弱城市热岛效应的功能;⑤ 一般当汇-源景观面积比>0.89(汇区密度>0.47)时,局部景观格局对城市热岛有缓解作用,且局部汇区越集中缓解效果越显著。     

九龙江口浮游植物群体对盐度胁迫的快速适应

Mixing of freshwater and seawater creates the well-known salinity gradients along the estuaries. In order to investigate how phytoplankton respond to the acute salinity changes, we exposed natural phytoplankton assemblies from the Jiulong River Estuary to differential saline field water while continuously monitoring their photosynthetic performances under both indoor-and outdoor-growth conditions. When the natural cell assemblies from salinity 30 field water were exposed to series low saline field water(salinity 25, 17, 13 and 7.5), the effective Photosystem II quantum yield(ΔF/F_m′) decreased sharply, e.g., to one-fifth of its initials after 5 min exposure to salinity 7.5 field water, and then increased fast during the following 40 min and almost completely recovered after 320 min. During such an exposure process, non-photochemical quenching(NPQ) sharply increased from 0 to 0.85 within 5 min, and then decreased to nearly 0 within the following 70 min. When these cells re-acclimated to salinity 7.5 field water were exposed to series high saline field water(salinity 13, 17, 25 and 30), a similar response pattern was observed, with the decreased ΔF/F_m′ accompanied with increased NPQ, and followed by the recovery-induced increase in ΔF/F_m′ and decrease in NPQ. A similar response pattern as ΔF/F_m′to the acute osmotic stress was also observed in the photosynthetic carbon fixation capacity according to radiocarbon(~(14)C) incorporation. Our results indicate that estuarine phytoplankton assemblies could rapidly recover from the acute osmotic stress, implying a potential cause for their frequent blooms in coastal-estuarine waters where despite drastically varying salinity, available nutrients are abundant due to the land-derived runoffs or mixing-caused relaxations from sediments.     

基于共轭梯度搜索的病态问题处理方法

在最小二乘平差准则基础上,把病态平差问题转化为无约束的二次规划问题,并利用优化理论分析病态对平差解的影响。通过共轭梯度搜索算法在可行域中寻找最优步长因子,自动寻找最速下降方向,并给出迭代初值的设置方法。分析近似计算中病态问题与局部最优解的关系,讨论局部最优解的快速迭代方法,并通过实例验证算法的有效性,计算迭代的速度。由于整个过程没有对法方程系数矩阵进行求逆计算,该算法可用于处理大规模系数矩阵高病态的平差问题。     

重力数据约束的二维地震层析成像在台湾海峡南部的应用

地震-重力联合反演可以降低多解性,针对大勘探范围内岩石波速-密度关系存在较大散布的问题,引入交叉梯度结构约束构建统一的目标函数是一种有效的解决方案。利用台湾海峡南部HX-13测线进行验证:由于火成岩侵入体的存在,部分区域难以拾取可靠的地震初至,常规的走时反演无法准确恢复基底面的形态。搜集研究区的船测重力资料,根据地震地质条件和数据特点设置合适的反演参数,实现基于物性和结构双重约束的重力-地震联合反演。由对反演结果的分析和解释可以看出,该方法可在很大程度上弥补地震数据不完备的缺陷,使反演过程稳定,并提高模型的可靠性。     

基于梯度依赖客观分析技术的全球Argo网格化数据集:构建及初步应用

采用梯度依赖相关尺度方法构建了1套2004—2017年间,月平均的全球海洋(0~1 500 m)1°×1°的Argo数据集,并在对该数据集进行对比检验的基础上,将其初步应用于中西太平洋黄鳍金枪鱼的渔场分析研究。结果表明,所构建的Argo数据集与WOA13数据集的温、盐偏差在上表层(150 m)稍大,最大值分别约为0.5 ℃和0.1,且偏差均随深度的增加而逐渐减小;其与TAO浮标时间序列的温度偏差,2004—2017年间均小于1 ℃,最大盐度偏差则小于0.5,且大部分海域接近0。中西太平洋海域,黄鳍金枪鱼中心渔场多集中在 28~29 ℃ 等温线范围内,在 22 ℃以下的海域单位捕捞努力量渔获量(catch per unit effort,CPUE)值极小;中心渔场区温跃层上界深度范围在20~120 m之间,且中心渔场在各个深度上形成的频数大体呈正态分布,温跃层上界深度为90 m时,形成中心渔场的可能性达到最大。研究表明所构建的数据集在水文环境分析及资源评估中有一定的应用价值。     

北半球热带中太平洋与印度洋海表温度梯度对夏季西北太平洋热带气旋生成频数变化的影响

基于1951—2018年哈德里中心海温资料、美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心再分析资料和第四代欧洲中心汉堡模式, 针对1994年、2018年等西北太平洋热带气旋(TC)生成异常多的年份, 研究了引起TC增加的海表温度异常(SSTA)模态及其影响机制。结果表明, 北半球热带中太平洋增暖与印度洋变冷是夏季西北太平洋TC生成频数增加的主要原因, 北大西洋负三极型式SSTA促使TC生成的进一步增加。热带中太平洋增暖与印度洋冷却在菲律宾以东激发出西风异常和气旋性环流异常。北大西洋负三极型式SSTA在我国南海、菲律宾至东南沿岸激发出气旋性环流异常。前者在西北太平洋中部, 后者在南海产生有利于TC生成的局地环境。1994年和2018年夏季热带中太平洋出现暖SSTA、印度洋为冷SSTA、北大西洋呈现负三极型式SSTA, 西北太平洋TC生成频数极端增多。近30年来, 当出现热带中太平洋增暖和印度洋冷却时, 北大西洋表现出比1989年以前更强的负三极型式SSTA, 使西北太平洋TC生成频数和北半球热带印度洋-太平洋SSTA梯度的线性相关更显著。     

声速剖面EOF表示的第一模态解析

为实现对声速剖面EOF表示后第一模态时间系数和空间函数变化规律的解析,提出了一种简化的声速剖面变化模型,即"拐点"深度值和声速值的变化;声速梯度的变化和表层海水温度周期性变化所引起的海水声速变化,通过将4种因素所引起的第一模态空间函数的变化规律与实际声速剖面簇第一模态空间函数的变化规律对比,分析引起实测声速剖面变化的主要因素,最后,分别用深海和浅海实测声速剖面数据对其进行验证。     

区间约束平差模型的共轭梯度积极集算法

主要研究参数带有区间约束的平差算法,通过把平差问题转化成一个带有区间约束的二次规划问题,利用积极集对二次规划问题进行划分与重组,结合无约束共轭梯度优化算法,给出了带有区间约束的平差算法,并同时给出了参数解的精度评估。由于投影梯度法可以迅速改变积极约束集的构成,新的算法比经典的积极集法效率更高,可以降低模型的不适定性,保持参数先验信息中的统计、几何或物理意义,适合于求解大规模的带有区间约束的平差问题。     

利用卷积神经网络进行绝缘子自动定位

提出一种基于二值化赋范梯度特征和卷积神经网络的航空影像绝缘子自动定位方法。首先利用二值化赋范梯度分类器提取绝缘子候选窗口,而后利用卷积神经网络算法进行精细识别,获得包含绝缘子目标的窗口集,最后对高重叠度窗口集进行加权迭代合并得到最终绝缘子定位结果。采用广东电网大型无人机实际线路巡检获取的可见光影像对自动定位算法进行验证,实验结果表明,在复杂背景下绝缘子整体回调率为90.5%,定位精度为92%,证明该方法能够对复杂背景下可见光影像中的绝缘子进行有效识别定位,且算法通用性较强,可适应不同背景的可见光影像。