基于气象卫星分形纹理的云雾分离研究

在研究了卫星图像上雾的光谱和纹理结构特征的基础上 ,采用差分盒维数计算模型对气象卫星遥感图像中的云雾进行了纹理分析和分离。采用划分、计算卫星图像各连通域 ,分别求取各连通域加权分形维数 ,进而设定维数阈值的方法进行了雾信息提取。利用GMS 5卫星红外通道资料 ,进行了云雾分离试验 。

基于非惯性运动状态的气象无人机测风方法研究

针对气象无人机必须匀速直线飞行探测的条件限制,在气象无人机加速平动的状态下,通过引入等效压力,利用能量守恒定律,得出了非惯性运动状态的伯努利方程,建立了气象无人机非惯性运动状态的空速模型,并对非惯性运动状态空速模型的合理性进行了分析,最后进行了仿真实验。结果表明:当气象无人机处于加速平动状态时,本文所提出的气象无人机非惯性运动状态空速模型具有一定的实用价值。

基于转动状态的气象无人机测风方法

针对气象无人机转动探测时精度较低,本文通过引入等效位能和等效伯努利方程,得出了气象无人机转动空速方程;通过坐标变换,建立了空速和地速之间的角度关系,最后得出了气象无人机转动测风模型,并进行了仿真分析和数值试验。结果表明:转动测风模型测量精度较高满足气象无人机探测精度要求,为解决转动探测精度较低的问题,提供了参考。

可视化技术在气象数据场分析中的运用

现代战争,特别是高技术条件下的局部战争,数字化战场及高、精、尖技术在军事领域的广泛应用,对气象保障的及时性,精确性和综合性提出了更高的要求。利用可视化算法并结合OpenGL对气象数据进行处理,实现了对于二维、三维标量场和矢量场数据的可视化。实验表明,充满视觉效果和交互能力的气象数据可视化使得原本冗繁的气象数据分析工作变得简单直观。

Parsivel~激光降水粒子谱仪及其在气象领域的应用

降水粒子特性是大气运动和云内微物理过程的综合结果,在云降水物理及人工影响天气领域有着重要的意义。传统的测量方法不适合对大量数据分析寻找规律,德国OTT公司的Parsivel激光降水粒子谱测量系统可以较好解决自动测量难题。该仪器是以激光测量为基础的粒子测量传感器,采用平行激光束和光电管阵列结合,当有降水粒子穿越采样空间时,自动记录遮挡物的宽度,通过穿越时间计算降水粒子的尺度和速度,根据各种参数的综合信息对降水粒子进行分类,并能够以数字形式显示瞬时降水强度、降水粒子总数、累积降水量、降水时的能见度和雷达反射因子,以图形方式显示降水粒子尺度谱、速度谱、降水粒子分类且自动生成天气现象代码,实现天气现象的自动识别。激光降水粒子谱仪主要用于气象水文观测。在雷达气象学领域可用于Z/R关系的拟合修正,比传统的用雨量筒观测数据拟合效果好得多;由降水粒子谱仪测量雨滴的降落速度,可以对天气雷达垂直向上测量的粒子径向速度谱进行校正。人工影响天气的效果检验一直是一个难题,自然降水粒子谱分布形式与人工催化以后的降水粒子谱型理论上应当具有较大的差别,人工增雨作业降水滴谱变化物理响应和降水强度时间变化响应都有明显的区别。如果能够实时检测到这些差别,就能够充分说明人工催化的有效性。未来如果能够进行联网观测记录区域性降水、降雹,就有充分证据表明人影作业的有效性,在定量化作业效果评估以及灾害损失评估等方面应用潜力巨大。利用该仪器已经对一年的自然降水过程进行了连续观测,并将所获得的降水粒子谱、雨滴浓度值随时间变化状况与卫星反演的云顶有效粒子半径时间变化趋势进行了对比,发现有较好的一致性。

基于BP神经网络的气象威胁度建模和评估方法研究

对执行非作战任务的无人机航迹规划而言,气象要素是必须考虑的主要因素之一。重点针对气象要素对无人机航迹规划的影响进行分析,给出了8种严重影响飞行安全的气象相关因子。结合BP神经网络算法建立了气象威胁度模型,并对气象威胁度进行了仿真评估分析。仿真结果表明,该气象威胁度模型简单实用,评估方法具有良好的效用,能较迅速、准确地反映实际的气象威胁度等级。

基于气象威胁的无人机航迹规划方法研究

针对复杂气象条件下的无人机航迹寻优问题,用栅格法进行环境建模;在基本蚁群算法的基础上,用确定性选择与随机性选择相结合的方法对节点的状态转移规则进行改进。用精英蚂蚁系统、最大最小蚂蚁系统及最好最差蚂蚁系统思想更新信息素规则,对部分参数进行自适应处理,并将遗传操作融入航迹搜索过程中,同时对航迹进行平滑处理。仿真结果表明,改进的蚁群算法具有较强的航迹搜索能力,较好地克服了基本蚁群算法早熟及陷入局部最优等缺点,通过规避风险及禁飞区,找到适合无人机飞行的最优解或近似最优解。

气象条件对大气波导的影响

在介绍大气折射基本类型及其对电磁波影响的基础上,概述了三种类型大气波导的形成机制,分析了不同天气系统、气象要素和天气现象对大气波导的影响,总结了易于出现大气波导现象的天气条件。研究气象条件对大气波导的影响,对于研究和预测电磁波在大气中的传播特性以及在军事上的应用都具有十分重要的意义。

气象资料三维化技术中的插值问题

通过对不同源气象资料及数字地理信息资料的插值,实现了不同气象资料与地理信息资料分辨率的协调;从而将多种信息叠加到一起,实现了多源资料的二维、三维仿真显示。这对于模拟真实的大气空间结构、理解地形及植被对大气运动的影响、辨识各种天气系统及多种信息的融合等有积极意义。

水文气象条件变化对长江口盐水入侵影响研究

分析论述了长江口盐水入侵的研究现状、影响因素、入侵变化规律及时空分布特征,将三维数值模式EFDC应用于长江口及其邻近海域,对长江口、杭州湾及邻近海区的水动力特性及盐度进行数值计算,研究结果表明,北港的盐水入侵强度高于北槽,北槽的盐水入侵强度又高于南槽,并且北港淡水往外冲淡的强度也高于南、北槽。在模拟长江口水动力特征和盐度分布的基础上,通过15组数值试验计算研究了枯季三峡水库调节量和南水北调最大调水量等不利状况下,径流量、海平面上升、风速、风向等水文气象环境因子变化单独和综合作用对长江口盐水入侵趋势和影响距离等的不同影响。结果表明,枯季不利状况径流量对长江口盐水入侵影响显著,径流量减少,盐水入侵加重;南水北调工程枯季流量、南水北调和三峡工程联合调节后的枯季流量时,南支水体盐度均超过0.5。径流量所引起的影响变化并不等效,径流量越小,影响程度越大,且对表层作用大于底层,南水北调工程枯季流量较多年枯季平均流量减小4 310 m3/s,表层1.5等盐度线影响距离则增加21.9 km,底层增加25.6 km。海平面上升后,盐水入侵加剧,上升越多,作用越显著,表、底层影响距离变化接近,海平面上升0.3 m,表层1.5等盐度线最大影响距离较海平面不上升的正常情况增加了约4.0 km;海平面上升0.6 m,影响距离则增加了7.6 km。不同的风速、风向对长江口各个汊道的盐水入侵有着不同的影响,10 m/s的北风较10 m/s的东北风影响距离增加了5.5 km,较5 m/s的东北风和北风增加了近24.0 km。综合径流量、海平面上升和风共同作用的最不利状况对盐水入侵影响最大,2等盐度线已接近南北支分叉口。

融合遗传算法与BP神经网络的气象威胁度建模与评估

针对无人飞行器航迹规划中的气象威胁要素模糊性强、复杂多变等特点,提出一种融合遗传算法与BP神经网络的气象威胁度评估方法。利用遗传算法的全局寻优能力优化BP神经网络的初始参数及结构,结合GA-BP神经网络对气象威胁度进行建模与评估。通过Matlab仿真验证,结果表明该方法能够准确评估气象威胁度,与BP神经网络相比,具有更快的收敛速度、更好的全局收敛性,提高了评估效率与准确度。

COSMIC及其在气象领域的应用

COSMIC是利用现代遥感技术、通信技术和计算技术解决当今地球科学重大问题的地球科学卫星探测系统。作为 GPS/ MET的后续计划 ,主要是为了进行气象与气候研究、气候监测、太空天气和大地测量等研究。 COSMIC计划于2 0 0 3年之前发射 8颗低轨卫星 ,8颗卫星每天可进行 4 0 0 0次 GPS观测。本文介绍COSMIC系统组成及

最优三角形剖分在常规气象观测网上的应用

在 Delaunay三角形剖分理论的基础上 ,分析了三角形剖分算法的经典优化原则存在的缺陷 ,研究了三角形形态比的特性 ,提出了最大三角形形态比优化原则 ,该原则克服了经典优化原则的不足 ,且计算方便。根据常规气象资料分析的需要 ,提出了一个基于最大形态比优化原则的最优三角形的剖分算法。

基于BP神经网络的气象格点数据无损压缩方法

格点资料是目前气象数据存储、传输和应用的主要形式,爆炸性增长的资料给数据的存储、传输带来了巨大压力,设计适合格点资料特点的压缩方案越来越重要。大气是一种连续介质,格点资料是反映其动力学及热力学性质的连续物理量的采样和量化,相邻格点间存在很大的相关性。在二维线性预测基础上引入BP神经网络,建立了基于神经网络的二次预测模型,有效剔除气象格点数据的冗余信息,结合熵编码,提出了一种高效无损压缩新方案。该方案具有极高的压缩比,并能保证在有效精度内数据完全无损。与广泛应用的netCDF格式压缩效率对比试验表明,该方案的编码效率是netCDF格式的3～5倍,接近压缩的理论下限,能极大地减少存储空间及传输时间,适合大气以及地球科学中海量数据的存储和传输,有很好的实际应用前景。

基于统计模型的气象数据无损压缩新方法

对当前广泛使用的气象格点数据结构进行了统计分析,通过分析常用气象要素格点资料相邻格点之间的相关性及计算要素场的符号熵和信息冗余度,认为气象格点数据中存在着明显的信息冗余,具有很高的可压缩性,且相关性越好,可压缩性越高。在此分析基础上建立了气象格点数据的二维线性预测统计模型,剔除冗余信息,并结合Huffman编码,提出了一种气象格点数据无损压缩新方法。该方法可极大提高气象格点数据的压缩率,且能保证在有效精度内数据完全无损。最后对常用气象格点资料进行了压缩对比试验,结果表明,该方案压缩效果明显优于当前国际通用的气象数据压缩编码格式(如GRIB和netCDF码),从而能够大大提高气象以及地球科学中海量数据采集、存储和传输交换的业务应用效率。

对气象卫星亮温的一种云、地分离方法

利用静止卫星资料 ,引入“最高亮温法”和“地表亮温底图”的概念 ,以“最高亮温法”为基础 ,得出“地表亮温底图”分析地表亮温分布。同时分析地表和云在两个窗区通道上的亮温差异以此为基础 ,提出一种实现云地分离的方法 ,所得结果对定量化分析云高及云的分类识别有积极的意义。

基于虚拟仪器技术的自动气象站数据采集与处理系统

在XYZ06型地面遥测气象仪的基础上,基于虚拟仪器技术研制了一套气象要素自动采集与处理系统,替代了该气象仪的数据采集器和数据预处理器的功能,可进行温度、湿度的采集、处理、显示、保存和发送。插入该气象仪终端计算机的数据采集卡ACL-8216能与气象仪的观测业务软件通讯,通讯命令字及其意义可实时显示于屏幕上。该虚拟气象数据采集器可方便地应用于自动气象站的教学实践,并可大大降低实验的设备费用。

山地条件下的无人机气象威胁度建模与评估方法

针对无人机在山地条件下飞行时气象威胁因素复杂多变,提出一种基于贝叶斯网络的山地气象威胁度建模与评估方法。结合专家知识与EM算法构建贝叶斯网络模型,利用多树传播推理算法对山地气象要素进行威胁等级评估。评估结果表明,基于贝叶斯网络的气象威胁度评估能够正确直观地划分山地气象要素对无人机的威胁等级,对无人机智能决策具有重要意义。

一种基于神经网络的气象要素插值方法与分析

为解决三维气象要素场的插值问题,利用神经网络的多维非线性映射功能,结合气象要素的特点,提出了一种方便灵活、精度好的插值方法。并利用NCEP再分析气象要素格点资料,对插值模型在空间域的插值精度进行了分析,对其中的一些数据现象,根据气象要素的分布特性,用信息量的观点做出了解释。得到了插值精度受迭代次数和样本点选取方法影响,不同气象要素由于空间变化率的不同而具有不同的最佳训练次数和最佳训练点选取方法的结论。根据分析结论给出了提高插值精度的方法。

台北高空气象要素年变化特征分析

本文利用 1991～ 1995年台北高空气候资料年报表分析了该地区平流层下部的高度、温度和风的年变化特征 ,另外还分析了台北站对流层顶的高度、温度和风等气象要素 ,指出台北高空对流层顶的高度变化呈双峰双谷型 ,温度与之有反相关关系 ;台北平流层下部的高度变化则为一峰一谷型。