一种基于平稳小波变换的海底管线边缘检测方法

海底影像存在着对比度低、噪声污染严重、图像质量差等问题,采用传统算子的海底管线边缘图像中含有大量的无用和断裂边缘信息。文中将多尺度边缘检测和匹配跟踪相结合,提出利用平稳小波变换的海底管线边缘检测方法;在提取边缘的同时利用匹配跟踪手段对噪声干扰进行抑制,提高图像目标边缘检测质量。通过对海底管线和测试图像边缘检测实验表明,文中所提出的方法在抑制图像噪声的干扰、提高水下目标边缘完整性方面明显优于传统的边缘提取算子,证明该算法的有效性。     

激光掩星探测大气UTLS温度和水汽的方法及仿真

以高精度和高垂直分辨率探测大气区间对流层顶—平流层底UTLS (Upper Troposphere/Lower Stratosphere,5—35 km)的温度和水汽廓线是提高大气条件变化监测水平的关键,而利用激光掩星方法同时探测温度和水汽则是对现有探测技术的重要补充。本文研究了激光掩星协同探测和反演温度和水汽分子数密度的方法,其中重点研究了双吸收波长近红外激光反演温度的方法,具体为从近红外波段氧气吸收光谱中,选择2个不同跃迁能级对应的特征吸收峰,在每个吸收峰附近各选出1个吸收线,利用2个吸收线对应的双吸收波长激光以及参考线对应波长激光进行掩星探测,进而由探测数据反演出温度。整个温度和水汽协同反演步骤是先反演温度廓线,然后由温度廓线以及5 km参考高度处的压强先验值计算得到压强廓线,最后在温度和压强廓线基础上,结合水汽单吸收波长和参考波长激光掩星数据,反演得到水汽分子数密度廓线。此外,本文对探测和反演过程进行了模拟仿真,通过在近红外波段选择合适的氧气吸收波长和水汽吸收波长,模拟得到掩星透过率数据,以此反演得到温度和水汽分子数密度廓线。并通过对整个过程的分析,明确了反演过程中的误差项及其...     

近岸水体异源遥感反射率产品的融合方法研究

数据融合能够综合利用多源遥感数据优势,获取高空间分辨率和高测量精度的遥感影像,对于近岸水体生态环境监测和灾害预警均具有重要意义。但目前使用的数据融合方法多是针对内陆水体或大洋水体的,其在近岸水体的适用性仍需进一步评估,因而本文开展了近岸水体遥感数据融合方法的对比研究。本文以高空间分辨率的Sentinel-2 MSI影像和中等空间分辨率的Sentinel-3 OLCI影像为数据源,分别开展了基于小波变换（WTBF）、生物光学模型（BOBF）和混合像元分解（IUBF）三种方法的数据融合实验,并在此基础上借助现场实测遥感反射率（Remote-sensing Reflectance,Rrs）数据与融合影像对应点的平均相对误差（MRE）、均方根误差（RMSE）、偏差（bias）和平均梯度对各种方法的融合数据质量和区域适用性进行了评估。结果表明：（1） OLCI的Rrs数据精度高于MSI。其中MSI在443 nm、560 nm和665 nm三个波段的MRE、RMSE均高于OLCI,表明MSI的Rrs精度相对OLCI较低;目视效果和平均梯度表明MSI的清晰度高于OLCI。（2） BOBF是三种方法中...     

Hilbert-Huang变换在提取阵列声波信号动力特性中的应用

阵列声波信号是典型的非线性、非平稳信号,其动力特性的量化提取对于进行地层结构构造分析提供了必要的基础资料.而Hilbert-Huang变换(HHT)是一种处理非线性、非平稳信号的新方法.它通过经验模态分解(EMD)将信号分解为有限个固有模态函数(IMF),并对每个固有模态函数进行Hilbert变换得到Hilbert谱.本文将这种方法应用于阵列声波信号动力特性的提取,有效地获得了信号能量的时频分布,瞬时能量、Hilbert能量、最大振幅对应的时频分布等动力特性,显示了HHT的优势以及对于进一步实现地层结构构造分析的重要意义.     

基于显式垂直比例因子的显式分形插值地震数据重建

在前人工作的基础上对分形插值方法作了详细的探讨,给出了分形插值函数的显式表达方式.在量纲分析的基础上给出了垂直比例因子的局部显式表达式,旨在提高地震道插值重建的精度及突出局部信息,并从单道地震图的角度分析其在地震道插值重建中的应用效果.研究了垂直比例因子的变化对分形插值精度的影响.数值实验表明,随着垂直比例因子的增大,分形垂直的误差逐渐增大,二者之间呈显出指数增长的趋势.该法克服了随机分形插值方法必须进行多步迭代的弱点,提高了计算效率.通过对理论地震道插值重建的分析,说明了本文分形插值方法的高精度和高效率.本文提出的显式分形插值方法既能够突出地震道数据的局部信息,又较好地保持了地震道数据的总体变化趋势.     

Stratospheric N2O5, CH4, and N2O profiles from IR solar occultation spectra

Stratospheric volume mixing ratio profiles of N₂O₅, CH₄, and N₂O have been retrieved from a set of 0.052 cm^–1 resolution (FWHM) solar occultation spectra recorded at sunrise during a balloon flight from Aire sur l'Adour, France (44° N latitude) on 12 October 1990. The N₂O₅ results have been derived from measurements of the integrated absorption by the 1246 cm^–1 band. Assuming a total intensity of 4.32×10^–17 cm^–1/molecule cm^–2 independent of temperature, the retrieved N₂O₅ volume mixing ratios in ppbv (parts per billion by volume, 10^–9), interpolated to 2 km height spacings, are 1.64±0.49 at 37.5 km, 1.92±0.56 at 35.5 km, 2.06±0.47 at 33.5 km, 1.95±0.42 at 31.5 km, 1.60±0.33 at 29.5 km, 1.26±0.28 at 27.5 km, and 0.85±0.20 at 25.5 km. Error bars indicate the estimated 1- uncertainty including the error in the total band intensity (±20% has been assumed). The retrieved profiles are compared with previous measurements and photochemical model results.Laboratoire associé aux Universités Pierre et Marie Curie et Paris Sud.     

TROPICAL SEA SURFACE TEMPERATURE ANOMALY AND INDIAN SUMMER MONSOON*

The time series of the sea surface temperature(SST) anomaly,covering the eastern (western) equatorial Pacific,central Indian Ocean,Arabian Sea.Bay of Bengal and South China Sea(SCS),have been analyzed by using wavelet transform.Results show that there exists same interdeeadal variability of SST in the tropical Pacific and tropical Indian Ocean,and also show that the last decadal abrupt change occurred in the 1970s.On the interannual time scale,there is a similar interannual variability among the equatorial central Indian Ocean and the adjacent three sea basins(Arabian Sea.Bay of Bengal and South China Sea).but the SST interannual changes of the Indian Ocean lagged 4-5 months behind that of the equatorial central-east Pacific.Meanwhile,the interannual variability and long-range change between SST anomaly and Indian summer monsoon rainfall in recent decades have been explained and analyzed.It indicates that there existed a wet(dry) period in India when the tropical SST was lower(higher)than normal,but there was a lag of phase between them.     

三种不同天气系统强降水过程中分钟雨量的对比分析

通过使用高时间分辨率的分钟级雨量资料并结合雷达回波,对比分析了近年来飑线、梅雨锋和热带系统影响下的三次强降水过程,并通过降水率、降水持续时间和降水变率的统计,探讨三次强降水过程的特征,最后给出强降水时段对应所有站点最初1小时降水的平均状态。结果表明:用分钟雨量资料辨识出的强降水时段降水序列,结合雷达回波和小波分析发现其可以很好地表现γ中尺度对流系统的降水特征,弥补了小时雨量时间分辨率低的缺陷。分析三个过程中强降水时段的样本发现华北飑线的强降水过程单站只有一次强降水时段,累计雨量基本在50 mm以下,具有降水率大,持续时间短,突变性强的特点,预报难度较大;在热带对流系统的影响下,单站降水由多次强降水时段构成,且强降水时段样本累计雨量可达100 mm以上,降水率较其他系统偏小,但持续时间最长,降水均匀稳定;梅雨锋对应的降水持续时间以1～2 h为主,但降水率高于热带系统,强降水时段样本累计雨量基本在100 mm以下,降水性质的特点是介于飑线和热带强降水系统之间,预报最为复杂。     

正压原始方程的谱和初值问题的解I：＝常数

本文运用Ｌａｐｌａｃｅ变换法和围道积分法分析线性化的正压原始方程组的谱问题。通过严格的数学推演从形式上给出了方程组的初值问题的解，从而原则上决定了连续谱、离散谱的出现条件。与已有的研究结果相比较，本文最大的特点是保证了了解的完备性，因而相应的展开定理便是自然的了。     

正交小波变换研究复杂下垫面边界层的湍流特征

小波变换方法具有较好的时频局部特性,非常适合于分析非平稳的湍流信号。本文对35 m铁塔的超声风速测量数据进行了离散正交小波变换,计算了各向同性系数(ISO isotropy coefficient)及小波功率谱,以此对实验场所代表的水陆交际复杂下垫面的近地面层湍流特征进行了研究。ISO系数可以很好地描述实际大气在不同尺度的各向同性特征。根据ISO系数的分布,我们可以通过设定一定的阈值(ISO=0.7)来得到各向同性小涡的分离尺度(记为ISO0.7),即湍流的各向同性尺度范围。研究表明,下垫面对于边界层湍流各向同性特性具有相当大的影响,当风从不同下垫面吹过时ISO0.7尺度的均值具有较明显的差异。同时湍流度和稳定度对湍流各向同性也有一定的影响。对湍流小波功率谱研究表明,功率谱谱幂率在分离出的小涡所处的频段接近于-5/3。而当风从陆面吹过且湍流度较弱时,湍流小波功率谱小涡以分离尺度所对应的频率(fms)为界具有明显的两段趋势:高于fms的频段,谱幂率一般接近-5/3;而低于fms的频段的谱幂率接近-3/3。这反映了下垫面特征对湍流功率谱的影响。同时在不同的风向转变过程中下垫面对功率谱的影响具有差异。