基于云依赖背景场误差协方差的雷达资料同化及对降雨预报影响研究

传统变分同化方法中使用各向同性和均质的背景场误差协方差,忽略了背景场误差协方差的天气系统依赖性,而在变分框架下引入集合流依赖的背景场误差协方差还需要额外的集合预报。为在变分同化中引入更合理的背景场误差协方差,通过引入云指数构建“云依赖”背景场误差协方差,提出了一种云依赖背景场误差协方差的同化方案,并应用于雷达等多源观测资料同化。基于云依赖背景场误差协方差的资料同化方案,开展了一系列单点观测试验、梅雨期批量循环同化预报试验以及降雨个例详细诊断分析。从单点观测试验看,云依赖背景场误差协方差可以实时动态地调整各格点背景场误差,使分析增量具有明显的各向异性和对云雨特征的依赖;批量循环同化与预报试验表明采用云依赖背景场误差协方差的雷达资料同化可以稳定提高降水预报能力,对大量级降水评分的改善尤为明显;对强对流暴雨过程的诊断进一步表明,云依赖背景场误差协方差的应用改进了动力、热力、水汽和水凝物场的预报。基于云依赖背景场误差协方差的同化方案,能在变分同化框架下引入更符合实时天气特征的背景场误差协方差信息,为更好地同化高分辨率雷达资料提供了基础,有效提高了降雨预报的效果。     

GCOM-W AMSR2资料在CMA_GFS 四维变分中的同化应用

卫星微波仪器的辐射率资料,由于兼具卫星观测的全天空优势和微波观测的全天候特性,成为数值天气预报系统同化的日益重要的角色。微波成像仪作为被动微波辐射计的重要一类,其在数值预报中的应用潜力亟待进一步的检验和更充分的挖掘。针对全球水循环变化观测卫星GCOM-W上搭载的第2代先进微波扫描辐射计AMSR2的10个通道,建立了半径200 km的稀疏化方案;研发了包含9项检验的质量控制方案,对于污染低频通道观测的太阳耀光现象和无线电信号干扰等因素进行屏蔽;设计基于经典预报因子的偏差订正方案,对仪器系统偏差进行有效的校正;采用基于变分同化后验估计的观测误差统计,克服了观测误差难以准确估计的问题。通过以上方法,GCOM-W AMSR2共有10个通道辐射率资料在中国自主研发的全球/区域同化预报系统（CMA_GFS,原名为GRAPES_GFS）3.0版的四维变分同化系统（4DVar）中实现了直接同化应用。1个月的批量试验证明,同化GCOM-W AMSR2后,CMA_GFS湿度分析场得到了一定的改进,各量级定量降水中期预报评分有所提高,同时,GCOM-W AMSR2辐射率直接同化对CMA_GFS南半球和赤道地区预报有明显正贡献。研究证实AMSR2能够很好地弥补常规观测资料稀疏区的资料匮乏,发挥水汽敏感特性,改进湿度分析和降水预报的技巧。     

HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析

基于2020年中国近海31个浮标的逐小时数据,使用统计分析方法对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(HRCLDAS-V1.0)和欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)海面风场进行了系统的检验,检验结果表明：两者在我国近海均具有较高的可信度,风速平均绝对误差(MAE)分别为1.16 m/s和1.09 m/s,风向MAE分别为23 °和22 °。随着风力增大两者的风速准确度均有所降低,当风力等级≥10级时,前者准确度优于后者;对于风向而言,随着风力增大,两者准确度均升高。此外,选取2020年典型的两次冷空气过程和2008号台风“巴威”过程,检验两者在不同天气过程影响下的准确度,两类融合产品均能较好地再现冷空气过程引起的风向变化,而对不同强度的冷空气过程下的风速反映存在差异;对于台风引起的大风,在风速较低时两者风速均具有不错的表现,但HRCLDAS-V1.0对峰值强度的表现优于ERA5。     

地震目录数据动态可视化处理服务系统

为数据共享项目研制和构建了一个具有一定实用价值的动态地震数据处理及可视化服务的系统, 并简要介绍了该系统的网络编程模式选取, 且选择ISAPI模式作为实现服务平台的编程模式。 详细分析了Internet动态服务平台的设计及实现, 包括服务平台编程语言的选取、 系统的运行环境、 后台的数据库支撑及技术流程等。 通过SQL Server数据库存放和管理用于动态可视化服务的地震目录数据和地震序列目录数据。 在数据库中共存放中国强震目录4227条和中国小震目录188033条以及7个地震序列目录共计50072条。 最后, 着重介绍了该服务系统的主要功能, 包括地震目录服务功能和地震序列分析处理功能。     

SENTINEL-1 TOOLBOX软件在InSAR数据处理中的应用

在介绍SENTINEL-1TOOLBOX(S1TBX)软件的主要功能和特点的基础上,对采用该软件进行InSAR(interferometicsyntheticapertureradar)数据处理的具体流程及相关原理进行了详细说明。以意大利西西里岛的埃特纳(Etna)火山地区的两景ERS-1/2影像为例,验证了S1TBX软件在InSAR数据处理中的可行性。     

宁波市避难场所信息普查与统计分析

避难场所是城市居民在灾难发生后居住和生活的重要临时场所,一座城市避难场所的分布体现着这座城市的危机意识。以宁波市建成区范围内的避难场所为研究对象,对避难场所的定义、普查技术路线、数据库结构等进行研究,基于普查成果对数据进行了简单的统计分析。     

面向地理国情监测的地表覆盖变化信息提取方法

提出了一种基于矢栅协同的地表覆盖变化信息提取方法,并详细分析了其关键技术。在变化检测指标设计中,提出顾及遥感指数量化范围拉伸的变化发现算法;通过选取试验区,利用统计计算与空间叠置分析,提取出地表覆盖变化发生区域与变化类型信息,对方法的可行性进行了验证。研究表明,该方法以地理国情普查成果本底数据作为基础,可获得高精度的地表覆盖变化信息,能够为地理国情监测提供一种适用而有效的、基于高分辨率遥感影像的变化信息提取模式。     

基于签到数据的城市热点功能区识别研究

城市功能是城市整体活动特点和类型的体现,识别城市内部功能区的空间分布结构,有利于城市结构优化,城市资源优化配置和城市发展规划等。以深圳市为例,对抓取的新浪微博位置签到数据进行了有效的数据筛选清洗,结合《城市用地分类与规划建设用地标准》和居民出行目的,对兴趣点(pointsofinterest,POI)数据重分类,并针对分类完成的POI数据进行点要素空间多密度聚类,结合用户签到频率、POI数量比例以及土地利用混合程度构建了POI数据模型,以综合POI空间信息和语义信息,实现了城市空间自组织形态的功能区域主体功能识别。识别结果与深圳市城市布局结构规划图以及高德地图对比发现,该方法的聚类结果大体吻合深圳市空间布局的基本骨架,同时也能基本识别各大功能分区的主体功能和具有明显特征的功能区。     

应用3DGIS实现三维地籍：实践与挑战

人口的聚集和城市的建设使城市内形成许多复杂的三维空间,如跨街建筑、地上下一体化设施等。面对集约化土地利用和城市空间管理的需求,三维地籍应运而生。3DGIS提供3D目标建模技术,可以有效地进行3D目标几何表达与管理,并将其与空间对象的属性、语义或社会交易关联,为三维地籍的系统实现奠定技术基础。从三维地籍管理的需求和特征出发,探讨应用3DGIS实现三维地籍的产权体表达、建模、可视化等几个方面的实践和挑战。     

利用Google Earth的PS-InSAR地表形变监测可视化展示方法

提出使用GoogleEarth进行PS-InSAR形变成果展示的方法,并以成都部分PS-InSAR监测成果数据作为示例,构建了KML(keyholemarkuplanguage)文件,基于GoogleEarth三维场景进行了展示。结果表明,相对于传统二维地图的展示方法,新方法能够进行监测成果的三维展示,同时通过用户交互操作,可以查看相应PS点累积形变量变化信息,能够更全面地展示PS-InSAR监测成果,具有更好的展示效果。