基于深度学习的2D-3D地下密度异常体反演方法

地下密度异常体反演需要由二维数据反演三维结果,为了高效、高精度地反演地下异常体的位置及密度信息,本文提出2D-3D InvNet深度学习反演方法.方法的编-解码器结构,在编码阶段利用二维卷积网络结构提取地表重力异常及重力梯度异常数据信息,解码阶段利用三维卷积网络结构恢复异常体地下形态,实现了二维和三维网络结构的结合.为了精确地反演异常体密度,提出利用加权均方误差（WtdMSE）作为损失函数,同时为了更好地评估反演结果,引入核密度函数作为评价手段.与均方误差（MSE）相比,利用WtdMSE作为损失函数对异常体密度的反演结果更为准确,异常体所在区域的密度误差减少50%以上.对理论样本的反演结果表明,2D-3D InvNet在准确反演异常体地下位置的同时,也能给出准确的密度信息.应用此方法对西澳大利亚Kauring地区实测数据进行反演,我们成功获得了此区域地下异常体的密度分布.理论与实际应用结果表明,2D-3D InvNet深度学习方法稳定且具有较强的泛化性能,能在无需规定限制条件的情况下快速获得准确的反演结果.

     

被动微波遥感反演地表发射率研究进展

微波地表发射率是表征地表特征的重要参数,也是反演地表、大气参数的重要条件.相比较物理模型,其模拟计算需要若干输入参数,且相当一部分地表、植被特征参数很难从常规资料中获取,应用星载被动微波辐射计资料可以在更大空间和时间尺度范围内直接反演地表发射率.从目前常用的几种被动微波遥感反演方法(包括经验统计方法、辐射传输方程方法、指数分析方法、神经网络方法、一维变分方法等等)回顾了微波地表发射率反演的国内外研究进展及其研究中存在的问题,并对这些方法的优、缺点进行了评价.最后指出,今后应开发识别和订正直接影响卫星观测值的无线电频率干扰(RFI)算法,改善云、雨检测算法,并且加强微波波段大气辐射传输等过程的机理研究.     

新安江模型与水箱模型在柘溪流域适用性研究

为提高柘溪流域洪水预报精度,充分合理利用洪水资源,缓解该流域下游的防洪压力,同时为水库防洪调度以及经济运行提供科学合理的决策依据,研究了集总式概念性水文模型新安江模型及水箱模型在该湿润流域的适用性。选取该流域2004~2015年实测数据,应用三目标MOSCDE算法分别优选三水源新安江模型以及水箱模型参数,从而对该流域划分的多个子流域单元进行了场次洪水模拟计算,并对比分析不同流域单元两种模型的模拟结果,探究不同模型结构在柘溪流域场次洪水模拟中的差异,分析总结这两种模型在该流域的适用性。结果表明:两种模型模拟效果比较接近,均可以达到《水文情报预报规范》规定的作业预报精度要求,且对于流域内的大洪水的模拟效果也比较理想。从洪量以及洪水过程方面分析,两个模型的模拟效果比较接近;从洪峰拟合角度分析,新安江模型比水箱模型更适合该流域。     

昆承湖水质状况遥感监测与空间特征分析

针对镇域水资源常规的监测方法不能满足对水质适时、大尺度的监测评价要求等问题,该文以江苏常熟辛庄镇昆承湖为例,分析叶绿素a(Chl-a)和悬浮物(SS)浓度值与水体归一化反射光谱、一阶微分反射光谱特征的关系,运用PEARSON法分析两者之间的相关性,确定Chl-a和SS的敏感波段,利用Chl-a和SS敏感波段归一化光谱反射值和实测浓度数据建立了水质参数反演模型。采用同时相ETM遥感数据对水质参数(叶绿素a和悬浮物)浓度进行遥感定量反演,并根据反演结果分析镇域水体污染空间分布特征。结果表明,对水质参数几个最大正(负)相关的光谱值进行波段组合处理可以提高反演精度,并且模型反演值和实测浓度值之间误差较低。通过对叶绿素、悬浮物等水质参数反演实现了对昆承湖水体污染状况的快速、准确和动态的信息获取和评价,有效地实时监测镇域水体在空间和时间上的变化状况和特性。     

重磁数据的线性滤波与反演失真问题

文中对国内研制的4种主要线性滤波方法进行了对比分析.选出一种具代表性的滤波方法,用计算机模拟观测场,探讨了在复杂干扰下重磁异常因滤波引起的失真,并就重磁异常在因滤波而引起失真的情况下如何反演解释,提出了可行的办法和建议.     

相空间反演方法在表层水温预报中的应用

利用相空间理论及方法对渤、黄、东海共4个站位近十几年的旬平均SST进行分析。结果表明：表层水温具有混饨特性，其吸引子关联维数平均约为1．23、嵌入相空间维数为6（渤、黄海）和7（东海178号站位）、二阶Renyi熵平均约为3．7×10-4（1／d）及平均可预报时间尺度平均为27个点；基于以上分析结果运用相空间反演方法建立了旬平均SST的反演模型，并且在试预报的前5旬的最大相对误差约为4．2％。     

中性大气掩星标准反演技术

结合JPL和GFZ的中性大气标准反演算法，发展了上海天文台中性大气掩星标准反演算法流程．对CHAMP观测资料进行中性大气反演，并将反演结果与ECMWF(the European Center for Medium Range Weather Forecasting)的预报大气数据进行比较．作为讨论，指出将来的发展方向．     

直流激电测深二维反演的若干问题研究

目前,激电数据的二维反演主要针对高密度激电数据,而对于常规的激电测深则很少涉及.据此,针对常规激电测深二维反演所涉及到的一些技术难点进行探讨.在正演过程中,根据实测数据实现有限元网格自动剖分,并采用双网格系统,用相邻节点电导率双线性连续进行有限元模拟,并对模拟的误差进行校正.在反演过程中,利用互换原理和Broyden的方法计算偏导数矩阵;采用与奇异值分解算法精度相当的共轭梯度算法求解偏导数矩阵方程.最后通过对模拟数据和实测数据进行反演试算,验证本计算方法是可行的.     

联合GPS与重力资料反演福建地区地壳运动

联合福建省近几年的GPS基本网、基准站观测数据和重力复测数据,反演福建块体的分块运动参数和主要活动断裂运动状态。结果显示,受欧亚板块、菲律宾海板块和太平洋板块相互碰撞的影响,福建地区块体的运动样式大体呈现顺时针方向的运动,造成北东向断裂作左旋走滑运动,而北西向断裂以右旋走滑为主。其中,长乐-诏安断裂带、邵武-河源断裂带和永安-晋江断裂带是块体内最活跃的断裂带,其左旋走滑速率分别为0.7±1.3、0.7±1.7和0.6±1.8mm/a,九龙江下游断裂带具有0.5±1.7mm/a的右旋走滑速率。     

位场反演计算的场比值法及在宽城地区磁异常解释中的应用

在磁异常的反演计算中,为了避免由于选错了磁性体的形状而产生很大的误差,前人已研究了多种所谓自动反演的计算方法.与传统的方法不同,用这些方法,可以同时确定磁性体的几何形状和埋藏深度等参数.但是前人研究的方法需要计算磁异常的三阶导数,因此所受高频噪声干扰十分严重,以至于影响到计算结果的可靠性.因此很难用到实际资料处理中.本文提出的场比值法可以同时确定磁性体的形状和埋藏深度.场比值法通过场比值field-ratio来确定磁性体的形状,field-ratio的物理含义与Euler反褶积公式中的形状因子类似.场比值法的优点是在反演计算中只需要计算磁异常的一、二阶导数,因此比前人的方法受高频随机干扰小,可以用于实际资料的处理中.模型实验证明了场比值法的正确性,在河北省宽城地区用场比值法对磁异常反演计算,展示了方法的实用性.