多普勒雷达速度场缺测区域填补技术的数值模拟

针对多普勒天气雷达探测风场时,常因大面积无回波区的存在,对提取平均散度和平均形变信息的精度有较大影响。利用Sirmans建议的技术来模拟降水回波信号,得到含有0、1、2阶谐波的平面线性速度场并进行加噪处理,得到近乎真实的多普勒速度场。对模拟的平面线性速度场人为设定无回波区,利用VAD技术和迭代法对平面线性速度场做连续性缺口和非连续性缺口的迭代法填补。数值模拟结果表明:对于模拟的无噪声平面线性速度场,迭代法可以基本无误差填补连续性累积缺口在10°到180°的速度场无回波区;对连续性累积缺口,在σ_v=2m·s~(-1),SNR≥5 dB和SNR=20 dB,σ_v≤4 m·s~(-1)的情况下,连续性累积缺口在120°以内,迭代法能较高精度地填补速度场无回波区,填补后0、1、2阶谐波误差绝对值基本能控制在15%以内,80 km距离圈上缺口处迭代前后速度相对误差均在30%以内;对非连续性累积缺口为0°～180°的平面线性速度场,在附加不同噪声条件下,迭代法均可较好地填补累积缺口在180°以内的平面速度场,且80 km距离圈上缺口处迭代前后速度值误差均能控制在15%以内。说明利用迭代法填补多普勒速度场无回波区,填补效果较好,精度较高,这对改善从多普勒速度场中提取平均散度和平均形变信息的精度有极大的帮助作用。     

基于数值模拟的汾河二库对晋祠泉岩溶水系统渗漏补给作用研究

汾河二库的下闸蓄水,改变了晋祠泉域汾河地表水对岩溶水的渗漏补给条件,对区域岩溶水流场变化有着长远的影响。本研究通过系统梳理库区水文地质条件,勾画地表水渗漏补给岩溶水范围,考虑地层岩性、蓄水高度等因素,确定二库不同蓄水水位下晋祠泉域获渗漏量占比;构建晋祠泉三维岩溶地下水流模型,研究二库渗漏对泉域岩溶地下水补给作用,并预测不同蓄水情景下晋祠泉口水位变化趋势。结果表明：晋祠泉域获渗漏量占比随二库蓄水位非线性变化,最低为92.8%,在二库蓄水位达902 m后稳定在93.7%,而渗漏量与二库蓄水高度呈正相关;泉域岩溶水径流区受渗漏补给作用最显著,其次为排泄区、北部补给区;渗漏补给作用下,地下水位回升值受二库水位和补水距离影响;维持设计水位（905.7 m）和2017年水位（895.9~902.4 m）时,预计晋祠泉口水位分别在2021年7月和2023年1月达到泉口高程。     

离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨

粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素,近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法,比试验方法快捷、简便、经济,而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息,近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展,对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述,对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明,离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具,可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。     

一种基于灰度块匹配的视野监测算法

针对视野移动方向的判断问题,该文介绍了运动补偿的常用方法及应用,提出了基于灰度块匹配的视野移动监测算法。通过对比各种算法计算复杂度和计算时间,发现灰度投影算法准确率低、计算量较小;块匹配搜索算法中的穷尽搜索算法准确率高,但是计算量较大。为了发挥以上两者算法的优势,将两者结合形成了灰度块匹配算法,并通过实验证实了灰度块匹配算法在实时监测系统中的可行性。     

卡里马塔海峡水体交换的季节变化

Four trawl-resistant bottom mounts, with acoustic Doppler current profilers(ADCPs) embedded, were deployed in the Karimata Strait from November 2008 to June 2015 as part of the South China Sea-Indonesian Seas Transport/Exchange and Impact on Seasonal Fish Migration(SITE) Program, to estimate the volume and property transport between the South China Sea and Indonesian seas via the strait. The observed current data reveal that the volume transport through the Karimata Strait exhibits significant seasonal variation. The winteraveraged(from December to February) transport is –1.99 Sv(1 Sv=1×10~6 m~3/s), while in the boreal summer(from June to August), the average transport is 0.69 Sv. Moreover, the average transport from January 2009 to December2014 is –0.74 Sv(the positive/negative value indicates northward/southward transport). May and September are the transition period. In May, the currents in the Karimata Strait turn northward, consistent with the local monsoon. In September, the southeasterly trade wind is still present over the strait, driving surface water northward, whereas the bottom flow reverses direction, possibly because of the pressure gradient across the strait from north to south.     

北京市平原区2015年—2019年0.8 m地表反射率数据集

地表反射率产品作为最重要的定量遥感产品,是很多参量化遥感产品的基础数据源,可以被广泛应用于林业、农业、水资源、生态环境、城市环境等典型应用领域。对于米级高分辨率的遥感影像,国内外不提供反射率影像产品。目前主流的国产高分数据源大部分都是蓝、绿、红、近红4个波段的多光谱数据,缺少短波红外波段,难以满足陆地区域浓密植被算法或者清洁水体的短波红外信号近似看作零的假设条件,要完成精确大气校正、生产大范围的GF-2影像拼接的地表反射率产品,是一个挑战。为了更好的推广高分地表反射率的应用,本研究针对北京市平原区,运用全色和多光谱融合、几何精校正和相对辐射一致化算法,以Sentinel-2为参考影像,生成了一套几何精校正后的0.8 m地表反射率影像集。该数据集时间范围为2015年—2019年,每年一期,包含年度产品的覆盖情况及分布矢量,共计184景地表反射率影像,数据量总共为1.63 TB。     

荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应

以2012年4—9月树干液流速率与环境因子的实测数据,分析了荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)树干液流的时滞效应。结果表明:不同月份胡杨树干液流速率对不同环境因子的时滞不同;4—9月,胡杨树干液流速率峰值时间比太阳辐射峰值时间晚约1h,比空气温度峰值时间早约1h,比水汽压差峰值时间早约2h,比空气相对湿度谷值时间早约2h;对影响胡杨树干液流速率的环境因子进行了主成分分析,发现胡杨树干液流速率与1h以前的第1主成分、第2主成分相关性最高,相关系数分别为0.864、0.875;对错位前后胡杨树干液流速率与环境因子进行多元线性回归分析发现,在胡杨树干液流的数值模拟中,考虑液流相对于环境因子的时滞效应可以提高模型的拟合精度。     

“水-能源-粮食”视角下粤港澳大湾区生态安全格局的构建及优化

从“水－能源－粮食”3个维度对粤港澳大湾区的生态系统服务进行评价,利用珞珈一号夜光数据修正生态阻力面,运用最小累积阻力模型构建并优化湾区的生态安全格局。结果表明：1）粤港澳大湾区生态源地总面积为9 626.1 km²,主要分布在研究区东部和西部的山地、丘陵地区,对应位于江门市、惠州市中部和肇庆市;2）生态廊道共计38条,总长度为2 023.09 km,其中最短为11.76 km,最长为304.99 km,集中于植被覆盖较好的山地丘陵地区,中部无廊道分布;3）生态源地辐射区面积为28 929.5 km²,达到湾区总面积的51.88%,若要实现60%的覆盖率,则需要至少新增生态源地辐射面积4 524.856 km²;4）为了更好地优化粤港澳大湾区生态安全格局,提出在惠州市北部和南部新增两处生态源地辐射区,并构建以“一带、一轴、四组团”为核心的生态安全格局优化模式。     

高分辨率遥感图像道路分割算法

为了提高从高分辨率遥感图像(high-resolution remote sensing image,HRI)中提取道路信息的自动化程度和准确性,发展了一种HRI道路分割算法,主要包括光谱合并、边界合并和基于形状特征的道路区域提取等3个步骤。其中,前2个步骤是基于区域生长的图像分割算法。光谱合并综合考虑了区域的均值、方差等统计特征量,以提高分割精度;边界合并采用了基于矢量梯度的边界计算方法,以准确提取多光谱HRI中的边界强度;结合全局最优合并算法实现光谱和边界合并,以得到最优化的分割结果。在道路区域被完整分割出来的基础上,利用形状特征提取道路,采用圆形度特征区分道路和非道路。利用2景Orb View3多光谱图像进行道路提取实验的结果表明,该方法的道路提取结果总精度和Kappa系数分别在97%和0.8以上,明显优于SVM监督分类方法。     

一次孟加拉湾风暴和冷空气影响下滇西大暴雨中尺度分析

应用MICAPS资料, 通过天气诊断分析, 结合FY-2卫星云图及德宏CINRAD-CC雷达体扫资料, 分析了发生在2004年5月18日滇西地区的大暴雨过程。发现本次大暴雨过程天气尺度影响系统为初夏孟加拉湾风暴及南下冷锋切变; 大暴雨发生在高能高湿的水汽辐合中心、700 hPa螺旋度正值区及湿 Q 矢量散度大值辐合区内; 卫星云图上, 多个β-中尺度对流系统在大暴雨区发展; 多普勒雷达回波为絮状混合型降水回波, 强度在30~44 dBz之间, 频繁出现的逆风区、低空急流、中尺度辐合线等中小尺度系统是造成本次大暴雨的直接影响系统。