基于核函数NPSSB模型的HY-2A卫星雷达高度计海况偏差研究

利用机器学习的方法,对14个周期HY-2A卫星高度计数据:风速、有效波高和海面高度差值进行训练,探究海况偏差和风速、有效波高之间的关系,创建海况偏差核函数非参数模型(NPSSB),并与参数模型中具有代表性的BM3、BM4模型进行对比。研究表明:(1)核函数NPSSB模型能够很好的反映SSB与U、SWH之间的关系,SSB与U呈二次函数关系,SSB与SWH呈反比例函数关系;(2)核函数NPSSB模型对SSB的模拟能力与训练数据集相关,数据量越多,模拟能力越好;(3)核函数NPSSB模型与BM3、BM4模型都存在0^-0.03 m的差值,随着风速和有效波高的增加,差值的绝对值越大。     

结合非下采样剪切波变换的BM3D去除图像噪声方法研究

强噪声图像去噪一直是图像处理技术应用领域研究的热点,为进一步提高强噪声图像的去噪质量和对图像边缘的保护,针对三维块匹配（Block Matching 3D,BM3D）方法对强噪声图像去噪效果不佳及图像线状奇异性（如边缘）缺乏最优表示的问题,提出了基于二维非下采样剪切波变换（Non-subsampled Shearlet Transform,NSST）和BM3D的组合去噪方法。该方法首先对含噪图像进行NSST正变换,得到不同尺度和不同方向高频子带的剪切波系数;然后对每个尺度不同方向的高频子带求取贝叶斯阈值,并利用渐进半软阈值函数对各高频子带进行去噪;最后对低频子带和各去噪高频子带进行NSST逆变换,得到去噪结果。将去噪图像作为BM3D中基础估计阶段的预滤波,能够进一步提高基础估计阶段分组的正确性,为BM3D去噪奠定良好基础。组合去噪方法结合了NSST与BM3D的各自优势,仿真试验结果表明,对于低噪声图像,本方法和BM3D方法去噪效果相同,略优于非局部平均法;对于强噪声卫星影像,本方法去噪效果优于BM3D和非局部平均法。     

球面小波模型在GPS高程拟合中的应用

本文利用某地共99个GPS水准点的大地高和正常高求取高程异常,使用DOG球面小波模型和多面函数,分别对高程异常进行拟合。拟合时剔除模型残差大于2倍中误差的点,并在剔除粗差后重新进行拟合。通过比较外部检核点的已知高程异常值和球面小波模型值、多面函数拟合值之间的均方差评价模型的精度。数据结果表明,以外部检核均方差最小为准则,球面小波模型拟合精度较优,其拟合精度为1.65 cm,多面函数拟合精度为2.35 cm。     

矢量曲线的视觉清晰度及在网络地图综合中的应用

互联网用户参与的地图制图容易出现视觉冲突、压盖、拥挤等地图表达问题,需要引入地图自动综合协助解决。网络地图中由于原图比例尺和综合后比例尺均难以准确量化,常规地图自动综合基于“原图比例尺-综合后比例尺”判断是否需要综合的方法已不再适用。矢量数据在可视化后会产生视觉粘连,视觉粘连越明显,地图表达效果越差,综合的需求也越强烈。基于此规律,本文提出对视觉粘连进行定量描述并据此判断是否需要综合。首先,从人类视觉感受出发,结合栅格化思想设计了矢量曲线视觉粘连的量化指标——视觉清晰度。然后,基于“金字塔式”的尺度空间计算曲线在多个比例尺表达的清晰度,并拟合了清晰度的变化函数。最后,将该函数应用于众源地理数据的网络地图综合决策。试验结果表明,本文方法可准确判断每条矢量曲线是否需要综合,能有效解决地理数据尺度异质性带来的可视化难题。同时,清晰度变化函数将曲线的尺度描述由静态数值扩展到连续函数,有望更好地支持多尺度空间数据处理及网络地图综合等问题。     

经验模态法在中国沿岸海平面变化中的应用研究

我国现代海平面变化的系统研究,开始于80年代前后,主要集中于海平面年变率和预测。早期所采用的方法有直线回归法、周期法外推预测等,之后有本征分析方法、随机动态预测模型及灰色系统方法等,以上方法各有利弊,但都因为不能较精确得到海平面变化中的各种周期变化而使得预测精度较差,尤其是对于海平面变化中较长周期的分辨方面。     

海道测量定位数据后处理的拟合算法研究

根据海道测量定位数据后处理的要求,对定位数据后处理中的拟合算法进行了研究,提出了一种基于多面函数拟合的后处理方法,并给出了相应的数学模型。实例结果表明,后处理中采用多面函数拟合法处理测线定位数据可提高定位数据的可靠性,拟合精度可将精密动态定位控制在厘米级。上述方法有利于提高海道测量中海上定位成果的质量。     

内陆碱化湿地土壤有机质和全磷的时空分布特征

以付老文泡湿地为研究对象,分析了内陆碱化湿地土壤有机质和全磷含量的时空分布特征。研究结果表明7月表层土壤有机质和全磷空间分布格局的异质性高于亚表层,而9月亚表层土壤则呈现出较高的异质性。2采样期内有机质和全磷含量均呈现由表层向下呈减少趋势,除9月土壤有机质外,上下土壤层内的有机质和全磷含量均存在显著性差异。湿地全磷随土壤有机质增加呈幂函数增长变化。湿地土壤有机质和全磷随土壤水分含量增加均呈对数衰减变化,但土壤有机质和全磷随pH值增加则分别呈现指数和幂函数衰减变化。     

波浪破碎诱导的海-气无机盐通量的参数化

波浪破碎诱导生成的海盐粒子是海洋向大气输运无机盐的主要机制,海气界面的无机盐通量对于全球气候变化有重要影响。本文开展了实验室实验模拟海盐粒子生成实验,定量考察了温度和盐度对海盐粒子中离子质量分布的影响,揭示了初生海盐粒子中各离子的富集和亏损现象与温度和盐度的关系。基于实验室观测分析结果和推测假定,提出了1个既包含海面风速、又反映海表温度和海表盐度影响的海-气无机盐通量参数化方案。将此参数化方案应用于估计海盐粒子向大气输运的各种无机盐离子质量通量,并与传统方法估算结果进行了比对分析。     

分层水体对表层辐照度比影响的蒙特卡罗分析

众多海洋观测数据表明,在真光层深度范围内,海水固有光学特性和光学有效组分的剖面分层分布是广泛存在的,而很多遥感反演模型的建立基于均一分布假设,尤其是在经验模型的建立中,往往只利用某一深度或各深度平均的光学有效组分浓度与水体光谱的统计关系。文章通过模拟平静水面水下光的辐射传输,分别研究了叶绿素、无机悬浮物浓度垂直分布结构对水下辐照度比的影响,并对比了两类分层水体权重函数等效浓度计算式及相应水下辐照度比,结果表明,对于分层水体,透射深度和层化强度是影响等效浓度值计算误差的主要因素,透射越深,表层层化越强,水体层化对水下辐照度比的影响就越大,但其计算误差也越大。Gondon等效浓度计算结果比较接近实际值,而Zaneveld计算式则高估了分层水体的等效浓度值。     

一次“双谷”型ENSO冷事件的成功预测

2011年春季利用基于Morlet小波分析的余弦函数叠加法对中东太平洋的ENSO冷事件(La Nina)未来发展进行预测,结果成功地预测出了一次呈现"双谷"型的ENSO冷事件发展过程。此方法拟合的1980年1月—2011年2月的Nino3.4指数序列与原序列的相关系数为0.68;对2000—2011年间7次ENSO事件预测结果检验,发现提前3、6、9和12个月时Nino3.4指数的平均预报相关系数(R)分别为0.79,0.81,0.83和0.64,平均预报技巧得分(SS)分别为0.87,0.80,0.80和0.27。此方法具有计算简便,易于运行,预报时效稳定的特点,特别在提前6—9个月时对ENSO的预测仍有较好效果。