均方误差意义下的正则化参数二次优化方法

Tikhonov正则化法是大地测量中应用最为广泛的病态问题解算方法之一。影响正则化法解算效果的重要因素是正则化参数,然而,最优正则化参数的确定一直是正则化解算的难题,如L曲线法确定的正则化参数具有稳定性好、可靠性高的优点,但存在过度平滑问题,导致正则化法对模型参数估值精度改善较小。本文从均方误差角度分析了正则化参数对模型参数估计质量的影响。基于奇异值分解技术,提出了由模型参数投影值分块计算均方误差的方法,避免了均方误差迭代计算,并基于均方误差最小准则给出了正则化参数优化方法,实现了对L曲线正则化参数的优化。数值模拟试验与PolInSAR植被高反演试验结果表明,正则化参数优化方法有效改善了正则化法解算效果,提高了模型参数估计精度。     

正则化滤波在反演地表光谱反照率中的应用

利用有限的卫星观测数据,通过反演地物二向性反射分布函数(BRDF)模型提取复杂地表的真实信息,是一个不适定的地球科学反演问题。为了克服离散不适定性带来的困难,在分析引起模型解不稳定的原因和数据误差传递机制的基础上,使用构建滤波函数的方法实现BRDF模型的正则化约束反演。实验结果表明,正则化滤波算法与MODIS AMBRALS算法精度相当,完全适用于具有充足观测和稀疏观测情况下的地物参数反演。     

基于偏差原则和正则化方法反演晴空地表BRDF和反照率

提出一种反演晴空地表反照率快速稳健的新算法——混合算法。该方法首先利用双参数模型函数确定正则参数的初始值,然后由基于Morozov偏差原则的高阶收敛算法确定正则参数,继而通过Tikhonov正则化手段来反演BRDF模型。从POLDER-3/PARASOL BRDF数据库中任意挑选不同覆盖的地表像元测量数据,与MODIS全反演法结果作比较,对比较结果给予了讨论;最后选择天津市地区的卫星图像进行反演实验,并就反演结果给出了误差分析和算法模型的评价。     

基于贝叶斯方法的贵州高原百花水库水体营养盐变化及评价(2014—2018年)

为了确定百花水库营养盐变化特征,选取百花水库5个监测点2014年1月-2018年7月共28个月份的水质实测数据,分析溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮的年际变化特征.采用基于熵权法赋权的贝叶斯理论对5个监测点的水质综合状况进行评价,并结合水库的实际状况,从生态修复、工业污染源、沉积物中营养盐、水库季节性热分层及农业与生活污染源5个方面对其水质变化的影响因素进行分析.结果表明:2014-2018年水体环境波动较大;除总氮外,各污染指标浓度均有不同程度的下降;综合水质后验概率表明百花水库水质有逐渐变差的趋势;总氮和总磷治理应成为百花水库污染治理的主要方面;生态修复工程的开展和工业污染源的削减是百花水库水质转好的主要影响因素,农业与生活污染源的增加是百花水库水质转差的主要影响因素.     

纵向和横向同时约束AVO反演

为了提高AVO(amplitude versus offset)反演结果的精度和横向连续性,本文提出了一种新的AVO反演约束方法,该方法结合贝叶斯原理和卡尔曼滤波算法实现了对反演参数纵向和横向的同时约束.文章首先结合反演参数的纵向贝叶斯先验概率约束和反演参数的横向连续性假设建立了与卡尔曼滤波算法对应的AVO反演系统的数学模型,然后将该数学模型代入卡尔曼滤波算法框架,利用卡尔曼滤波算法实现了双向约束AVO反演.二维模型测试和实际数据测试结果表明,相对于单纯的纵向贝叶斯先验概率约束,双向约束能更准确地刻画参数的横向变化,得到更准确、横向连续性更好的反演结果.     

基于支持向量机的雷暴潜势预报初探

根据2008—2010年夏季邵阳地区的NCEP全球再分析资料(分辨率为1°×1°)和闪电定位资料,利用支持向量机(SVM)分类方法建立该地区雷暴潜势预报模型,并用测试样本检验了该模型的预报能力,同时与Logistic回归模型和Bayes判别法的预报效果进行了比较。结果表明,SVM模型的预报准确率为86.21%,虚警率为15.25%,漏报率为13.79%。对比三种模型的TSS技术评分,发现使用SVM方法建立的模型对邵阳地区雷暴预报的效果最好,评分值为0.79。因此,SVM方法所建立的模型可以为邵阳地区6 h的雷暴潜势预报提供一定的参考价值。     

基于BMA多模型组合的疏勒河径流预测研究

准确可靠的径流预测对于水资源的科学管理与规划具有重要意义,特别是在水资源紧缺的干旱半干旱地区,径流预测对流域内水资源高效利用与水利工程经济运行具有重要现实意义。针对径流预测通常采用单一方法进行建模与预测,难以利用各预测模型优势的问题,本文利用极限学习机（ELM）模型、支持向量机（SVM）模型、多元自适应回归样条（MARS）等机器学习方法建立了疏勒河上游未来1~7日的径流预测模型。在此基础上,运用贝叶斯模型平均（BMA）方法对ELM、SVM、MARS模型的预测结果进行组合,构建了径流组合预测模型,以获取更可靠的预测结果,并采用蒙特卡洛抽样方法获取BMA的95%置信区间,对预测结果进行了不确定性分析。结果表明：ELM、SVM、MARS模型以及BMA组合模型均适用于干旱半干旱地区的中长期日径流预测;BMA的预测精度较单一模型更高,能够提供更准确的预测值;BMA的95%置信区间对实测值覆盖率高,同时能够提供较好的确定性预测和概率预测结果。表明BMA在资料有限的条件下,表现出较单一模型更高的预测性能,可以成为干旱半干旱地区中长期日径流预测的有效方法。     

基于等效源的重力异常空间导数计算方法及其在川滇地区的应用

在综合分析前人研究成果的基础上,采用基于贝叶斯准则的等效源模型滤波增强方法来识别地质体边界。通过理论模型实验讨论了在相同的噪声水平情况下,不同算法对于计算结果的影响,模型实验结果表明,与直接计算和传统高斯滤波增强技术相比,新算法可以有效消除传统算法中普遍存在的对于噪声的过度敏感问题,所得到的地质体边界形态失真更小。随后,利用此方法对川滇地区的重力数据进行了处理,并对该地区的重力水平总梯度(THD)、重力垂直梯度模(AVG)、重力解析信号模量(AAS)、重力水平梯度垂向导数(VGHD)应用效果进行了对比分析。研究结果提供了川滇地区的构造分区信息,对该地区构造演化、边界定位及动力学过程分析具有重要的指导意义。     

Improvement of X-Band Polarization Radar Melting Layer Recognition by the Bayesian Method and ITS Impact on Hydrometeor Classification

Using melting layer(ML) and non-melting layer(NML) data observed with the X-band dual linear polarization Doppler weather radar(X-POL) in Shunyi, Beijing, the reflectivity(ZH), differential reflectivity(ZDR), and correlation coefficient(CC) in the ML and NML are obtained in several stable precipitation processes. The prior probability density distributions(PDDs) of the ZH, ZDR and CC are calculated first, and then the probabilities of ZH, ZDR and CC at each radar gate are determined(PBB in the M...     

Increased accuracy of computations in the main satellite problem through linearization methods

The set of canonical redundant variables previously introduced by the first author is derived from Cartesian coordinates in a simplified form which allows the reduction of the Kepler problem to four harmonic oscillators with unit frequency. The coordinates are defined to be the direction cosines of the position of the particle along with the inverse of its distance. True anomaly is the new independent variable. The behavior of this new transformation is studied when applied to the numerical integrations of the main problem in satellite theory. In particular, computation time and accuracy of orbits in the new variables are compared with those in K-S and Cartesian variables. It is noteworthy that for high eccentricities the new variables require the least computation time for comparable accuracy, regardless of the integration scheme.