基于GIS的机场噪声预测管理系统

针对我国机场噪声预测工作中存在的问题,根据地理信息系统的固有优势,采用面向对象的编程技术,开发建立基于GIS的机场噪声预测管理系统。按照自下而上的设计思路,将系统分为数据层、业务层和用户层三级结构,并且构建模块化操作,将系统分为GIS操作、噪声预测和信息管理三个模块,通过方便快捷的界面操作,实现了机场噪声预测和影响范围的查询和分析。实验结果表明,该系统能有效提高机场噪声预测和管理工作的效率和质量,为机场规划和航班制定提供及时、准确的决策参考。     

基于方差递推法的Kalman滤波在钟差预报中的应用

卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预报的精度,设计了一种两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的Kalman滤波钟差预报模型。该方法首先基于Hadamard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初值,然后,使用方差递推法得到滤波过程中卫星钟的噪声协方差矩阵。使用GPS系统的星载铷钟数据进行短期预报,并与常用的二次多项式模型、灰色模型进行对比,结果表明:本文中提出的方法可以实现高精度的卫星钟差预报且预报效果优于两种常用模型,同时,该方法能够在一定程度上弥补预报误差随预报时间增加而不断变大的不足。     

遥感综合信息在宁芜地区找矿预测中的应用

为了研究宁芜北段火山岩盆的矿产资源潜力及空间分布,本文以Landsat8中分辨率遥感数据及Pleiades1高分辨率遥感数据为数据源,综合运用目视解译法和多种遥感图像增强技术,结合区域成矿地质背景,对研究区进行了遥感影像解译,提取了与预测矿种密切相关的线、环、色、带、块遥感五要素。通过分析遥感五要素矿产地质特征与矿产点分布关系表明,研究区内的铁铜硫金矿床及星罗棋布的矿点大部分位于构造岩浆成矿亚带中,受区内北东向、东西向、北西向及其它断裂纵横交叉形成的断裂网格及火山机构控制,大多分布在数条断裂带交汇位置,另有一些分布在断裂带与环形构造的交汇处附近。基于主要的矿点受区内断裂网格及火山机构控制,遥感图像的综合地质信息特征与找矿目标紧密相联,说明了基于遥感图像的综合信息可以作为找矿预测的标志。     

不同大尺度强迫条件下考虑初始场与侧边界条件不确定性的对流尺度集合预报试验

研究了不同大尺度强迫条件下的暴雨个例中,考虑不同尺度特征的初始扰动与侧边界扰动相互作用构造对流尺度集合预报的可行性,为进一步构建“自适应”于不同强对流天气的对流尺度集合预报系统提供依据。结果表明,在大尺度强迫显著的个例1中,以大尺度扰动信息为主的动力降尺度的增长趋势较集合转换卡尔曼滤波(ETKF)更为显著,且总扰动能量在预报中后期超过集合转换卡尔曼滤波,而在大尺度强迫较弱的个例2中,集合转换卡尔曼滤波扰动能量始终高于动力降尺度。此外,当大尺度强迫显著时,初始扰动与侧边界扰动相匹配会产生相互促进的作用,而不匹配时初始扰动会在预报中后期抑制侧边界扰动的发展,当大尺度强迫较弱时,即使是互相间不匹配的初始扰动与侧边界扰动也能在大部分预报时段起到相互促进的作用,说明初始扰动与侧边界扰动的相互作用机制不仅与天气形势相关,也与二者是否匹配挂钩,另外,扰动的发展特征同样依赖于天气形势;从集合离散度的角度来看,当大尺度强迫明显时,侧边界扰动的作用会在更短的时间内取代初始扰动,从而对离散度起到主导地位;两种初始扰动方法相比,集合转换卡尔曼滤波在多数情况下对总离散度的贡献均大于动力降尺度;从降水量预报及概率预报情况来看,大尺度强迫明显的个例可预报性更高,且各集合成员间的差异较小,大尺度强迫较弱的个例则相反,且当两种初始扰动方案与侧边界扰动相结合时,较仅侧边界扰动均有一定提高。      

一种简化的暴雨灾害风险及影响评估方法和应用研究 ——以京津冀“7·21”暴雨事件为例

文章综合考虑中国区域范围内降雨时空分布特征以及地理地貌等特征,将全国降雨区划分为4大类,在此基础上,得出不同降雨类区暴雨致灾因子的强度等级评定方法;同时,研究确定了与暴雨灾害密切相关的地形高程、高程标准差、河网密度、土壤类型等环境脆弱性影响要素,并对各类要素分别进行了分级评定;将各类环境脆弱性影响要素结合暴雨致灾因子要素,运用加权求和方法建立了暴雨灾害综合风险评估模型;并结合GIS技术,将城市、农村人口分布情况、用地等数据叠加到风险分布格局中,最终分析得出不同风险等级下影响的城市和农村人口数量、土地面积等内容。该评估模型相较于以往其他暴雨风险评估模型,其适用范围更广,可以适用于全国范围内的任意区域暴雨灾害风险评估;实时评估业务能力更强,将该模型结合降雨实况资料或预报资料可以对全国任意区域降雨灾害综合风险进行事后、跟踪评估或预评估;评估对象更有针对性,结合GIS技术,可以针对得出的风险分布结果分别给出不同风险等级范围内的承灾体受影响的定量评估结果。     

变分同化框架通过背景误差协方差构建动力平衡约束的研究进展

通过背景误差协方差构建动力平衡约束是变分同化框架设计的重要环节。它不仅帮助实现变量间的协同分析,提高观测使用效率,还能改善变分极小化问题的性状。本文在系统梳理通过背景误差协方差引入动力平衡约束的方式、流程的基础上,对求解目前全球和有限区域变分同化系统普遍采用的准地转平衡和静力平衡约束的共性问题和存在的不足作了归纳总结。分析了求解准地转平衡约束的三类方案:动力平衡方程方案、统计方案和动力-统计相结合方案的优缺点。对照比较了不同垂直离散方案下求解静力平衡约束时遇到的欠定问题的表现以及解决途径。最后,展望了基于背景误差协方差构建动力平衡约束在赤道等特殊地区、高分辨率同化系统、以及集合-变分混合同化系统发展中面临的挑战和机遇。     

慢特征分析法在气象上的应用进展

气候系统具有非平稳特征,根本原因在于其外强迫随时间发生改变,因此外部驱动力的分析对于理解气候系统的动力学特征至关重要,而如何有效提取系统外部驱动信息是一个亟待解决的前沿科学问题。最近几年,在生物神经学领域中应用的一种提取非平稳信号中外强迫信息的方法——慢特征分析法(Slow Feature Analysis,SFA),在气象领域中也得到了初步成功的尝试,结果显示出此方法对气候系统的外强迫信息分析及有关动力学机制的探究有较好的应用前景。本文主要介绍SFA方法的理论思想及实施步骤,并通过一个理想的非平稳时间序列检验其提取外强迫信息的能力,结果证明在衰减的Logistic模型中,可利用SFA算法提取出模型中的外强迫,且与真实外强迫的相关系数可达0.99;此外,还介绍将该方法应用于Arosa臭氧时间序列,分析其提取的外强迫信息的动力学特征;并介绍了在气候时间序列建模中引入外强迫因子的预测效果。     

台湾海峡西岸海雾研究现状与未来发展方向

台湾海峡是一个海雾多发的交通要道,海雾灾害往往会导致人员和财产损失。对当前有关的海雾研究现状进行总结,以海峡西岸为代表,比较台湾海峡海雾和其他海域的大雾研究进展状况,主要包括海雾发生时的天气气候学特征、监测手段、微物理特征研究和海雾数值预报研究等。结果表明,台湾海峡西岸在天气气候学方面已经取得了一定的成果;监测手段随着科学技术的发展,也不断的完善,但在如何对卫星遥感监测结果进行反演方面还需进一步研究;海雾的微物理特征研究有助于海雾模式的改进和卫星遥感海雾反演技术的提高,但台湾海峡西岸尚未开始研究,是下一步的研究重点;台湾海峡海雾数值模拟工作较少,伴随观测技术的不断进步、动力统计方法的不断完善,可通过数值预报产品与传统的天气学方法相结合,提高台湾海峡海雾预报水平。     

开放式地理实体关系抽取的Bootstrapping方法

从网络文本中抽取地理实体间空间关系和语义关系要求高时效性和强鲁棒性。本文提出一种开放式地理实体关系的自动抽取方法,通过bootstrapping技术统计词语的词性、位置和距离特征来计算语境中词语权值,据此确定描述地理实体关系的关键词,最终组织成结构化实例,并使用百度百科和Stanford CoreNLP开展了试验。研究结果表明,本文方法能自动挖掘自然语言的部分词法特征,无须领域专家知识和大规模标注语料,适用于未知关系类型的信息抽取任务;较之经典的Frequency、TFIDF和PPMI频率统计方法,精度和召回率分别提升约5%和23%。     

顾及周期项误差和起点偏差修正的北斗卫星钟差预报

根据北斗卫星导航系统星载原子钟自身的物理特性,采用武汉大学IGS数据中心发布的2016年1月1日至2016年11月1日共306天的事后钟差产品进行谱分析。分析结果表明:北斗卫星导航系统的3类卫星钟都存在一定的周期特性;其中GEO和IGSO卫星钟的主周期相对较为明显;GEO卫星钟的主周期依次为12、24、8和6h;IGSO的主周期为24、12、8和6h;而MEO的3个主周期为12.9、6.4和24h。依据各类原子钟的周期特性,同时对各天之间钟差的起始点偏差进行修正,并利用修正模型对北斗卫星钟差进行预报和精度分析。试验结果表明,改进的预报模型能显著提升北斗卫星的钟差预报精度,北斗卫星钟差24h、12h、6h的平均预报精度分别能达到6.55ns、3.17ns和1.76ns。