基于CSA-PLS算法的养殖水体水质快速高光谱预测反演模型研究

养殖水体水质的优劣直接影响养殖对象的成长,准确、快速、全面地掌控养殖水环境的水质参数变化情况具有重要意义。传统的水质指标监测方法都通过人工采样的方式,不仅耗费时间长,且只能体现局部水体情况。针对这些问题,提出了一种乌鸦搜索算法(CSA)结合偏最小二乘回归(PLSR)的高光谱特征波段筛选方法,快速构建回归模型,实现光谱数据的精准预测反演。以连片的养殖小区为研究对象,采集养殖水体样本并拍摄同时期的高光谱影像数据。首先对提取的采样点光谱数据利用多种数据变换方法分别预处理;其次利用这些数据,对水质指标总氮(TN)、氨氮(NH₄⁺-N)、总磷(TP)和化学需氧量(COD)分别构建全波段的SVR和AdaBoost回归模型,同时与提出的CSA-PLS自动筛选波段方法和传统的连续投影算法(SPA)筛选波段后构建的模型进行比较分析;最后根据决定系数(R²)和均方根误差(REMS)选出适合各水质指标的最优模型。从实验结果可以看出,所提波段筛选方法的AdaBoost模型预测结果优于SVR和传统SPA方法提取特征波段后构建的模型,与全波段最优模...     

考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置

针对水土资源空间不匹配、水资源总量不足及土地资源利用程度不高等问题,以二元水循环理论为基础,构建考虑水土互馈关系的区域水土资源联合优化配置模型。该模型包括产水模块、水土联合配置模块和土地模拟模块,以GDP最大和基于生态绿当量的区域植被覆盖率(EGE-RVC)最高为目标函数,并提出了一种耦合约束法、逐次逼近法和非线性规划的三层嵌套算法进行求解。以河南省洛阳市为例对模型和方法进行验证,结果表明,洛阳市可利用水量增加了4 463万m³,GDP提高了12.5%,EGE-RVC增加了2.6%,各用地类型缺水率不同程度下降。研究成果能够为区域水土资源优化配置研究提供新的思路和技术参考。     

一种基于立方体小栅格的K邻域快速搜索算法

提出了一种新的基于立方体小栅格的K邻域搜索算法。首先,采用二次划分的方法将点云划分到相应的立方体小栅格中;然后,为采样点所在的立方体小栅格确定最终子空间、内子空间和外子空间,结合采样点的球空间,就能很快确定该采样点的K邻域的搜索范围。与已有方法相比,该算法具有更高的搜索效率。     

一种可用于藏北高寒条件的土壤空气采集器

一般的土壤空气采集装置在藏北除不同程度存在着结构复杂、不便携带、土壤固液态杂质干扰等问题外,适用性和经济性也受到了极大的限制。基于"原位防扰动、隔离降误差、手动便携更实用"的思想,介绍了一种呈管状多层次嵌套结构且具有防水透气采气窗的便携式土壤空气原位采集器,该装置能抽掉残留空气又能防止土壤水分入渗及土壤固体组分的干扰,且工艺简单、便携易用、经济耐用,适用于藏北高寒草原的复杂自然环境。     

嵌套网格空气质量预报模式系统的发展与应用

主要综述中国科学院大气物理研究所自主开发的嵌套网格空气质量预报模式系统(NAQPMS,Nested Air Quality Prediction Modeling System)的历史发展与应用情况.模式发展伊始为欧拉污染物输送实用模型,利用其研究东亚硫氧化物的跨国输送问题,得出中国对于周边国家的输送量不大的结论; 在系统中嵌入适合东亚的起沙机制模块,用来模拟沙尘发生、输送及沉降等过程,估算亚洲大陆沙尘气溶胶对海洋地区的输送与沉降通量,为研究海洋生物地球化学循环提供基础数据; 利用该系统研究沙尘及其土壤粒子对酸雨的中和作用,发现沙尘输送对东亚酸雨的分布影响很大; 发展城市尺度高分辨率气象和空气质量预报技术,使模式水平分辨率达到500 m,并应用于台北高浓度臭氧和PM10的模拟; 研究和集成区域及城市尺度大气污染预报理论和模拟技术,研制成目前的嵌套网格空气质量预报模式系统,以探讨不同尺度各种污染(如沙尘暴、城市光化学烟雾、酸雨、高浓度悬浮颗粒物等)的变化规律.在模式系统中初步建立资料同化模块,开展大气化学成分及沙尘输送模拟的资料同化研究.系统已经在北京、上海、深圳、郑州等城市环境监测中心实施空气质量的实时预报.未来,系统将集成到全球环境大气输送模式(GEATM),以实现从城市群到全球具有双向耦合功能的模式系统.     

南海热带气旋数值预报模式与全球谱模式的嵌套试验

分析了各嵌套变量的作用和效果，发现采用部分变量嵌套就能取得一定效果，各变量的作用也不完全相同。这样，可以选取作用大，质量好，易处理的变量进行嵌套。并相应地提出了一个边界嵌套处理方案，应用于南海带热带气旋数值预报有限区模式（ＴＬ１０）与全球谐模式（Ｔ６３）的嵌套过程，通过数值预报试验，表明采用该嵌套处理方案能够取得良好的效果。     

深度优先搜索的地图着色算法

在分析地图着色本质以及深度优先搜索算法优缺点基础上,本文提出一种基于深度优先搜索的地图着色方法,并以全国地图和全国县级行政区划图对本文算法进行了实验验证,取得了较好的着色结果.     

网格嵌套技术对一次中尺度对流系统降水过程模拟的影响

利用非静力中尺度模式MM5对2002年7月22日12:00~23日12:00(世界时,下同)长江流域的一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟试验,主要讨论了网格嵌套技术对降水和中尺度对流系统的影响。结果表明:三重嵌套在D1,D2域选用积云参数化方案后,模拟的雨区收缩,虚假降水中心相对减少,降水强度及分布更接近观测值。在模式非线性动力、热力及湿物理过程共同驱动下,通过嵌套网格的双向相互作用,使可分辨云尺度的细网格域D3将其信息通过嵌套边界向次细网格域D2传递,然后再通过D2域边界向粗网格域D1域传递。同样,动力、热力反馈也会反向进行。结果将有助于改进各网格域的预报效果。但对D1网格域系统位置及其发展演变过程的影响相对小些;另外,通过双向多重嵌套,可提高模式预报区域的分辨率,特别是提高模式关键预报区域的分辨率,这也就有可能改进预报的中尺度物理场,使其能够较真实地描写大气实况。     

基于改进麻雀搜索算法的瑞利波频散曲线反演

非线性优化算法在给定的参数搜索范围内对最优解进行全局搜索,在全局搜索方面具有先天的优势,具有一定的跳出局部极值的能力。本文将一种新兴的非线性优化算法——麻雀搜索算法引入瑞利波频散曲线反演问题,针对频散曲线反演问题瑞利波频散曲线反演问题多参数、多局部极值的特点,引入自适应t分布对算法进行改进。三种理论模型的反演实验数据表明,改进的麻雀搜索算法与传统麻雀搜索算法相比具有更好的反演精度和稳定性,同时具有较好的抗随机噪声的能力。与粒子群算法和差分进化算法两种较成熟的非线性优化算法进行对比,改进的麻雀搜索算法较好地平衡了迭代前期的全局搜索和迭代后期的局部搜索,取得了与粒子群算法和差分进化算法相比更好的效果。     

一种减少有限区气候模式嵌套误差积累的方法

介绍了一种用于减少有限区气候模式中嵌套误差积累的新方法——三维嵌套方法 ,详细阐述了这种方法提出的原因、必要性和它的理论基础。在有限区气候模式上进行三维嵌套与二维嵌套的对比试验 ,试验结果表明三维嵌套方案可减少嵌套预报误差的积累 ,并且对于降水的预报也有很大的改善。