气象技术与工程专业思政育人模式探索

气象技术与工程是一个理工融合、实践性强、多学科交叉、具有鲜明特色的气象类新专业。当前气象技术与工程专业核心课程的思政育人模式尚不成熟,迫切需要开展有效思政育人模式的探索。结合气象技术与工程专业核心课程的教学实施,围绕思政育人教学内容改革,重点探索如何将思政育人道理讲深、讲透;围绕思政育人教学方法改革,重点探索如何将思政育人道理讲活,总结归纳了多项具体措施,以提升专业课程思政育人水平,以期为国内相似课程思政建设提供有益参考。

机载SAR探测图像中归一化雷达截面随入射角变化规律应用

机载SAR对海探测时,探测范围小和时空匹配难等局限使其无法借助风条纹和辅助资料反演海面风矢量.本文在仿真研究CMOD5.N地球物理模型参数的函数关系,实例分析机载SAR探测图像中距离向均值曲线变化规律的基础上,发现相同风向、风速条件下,CMOD5.N模型构建的标准曲线和探测图像的距离向均值曲线遵循统一的归一化雷达截面随入射角变化规律,且两者具有良好的相关性.据此,本文提出将距离向均值曲线与标准曲线逐条匹配,采用相关系数判定两者的相关程度,选择使得相关系数绝对值最大的标准曲线作为最优匹配曲线,进而直接确定风向和风速的海面风矢量反演方法.机载SAR飞行探测实验结果表明,海面风矢量反演结果与浮标观测结果的均方根误差为风向11.3°,风速0.9m·s-1,高于反演精度指标要求,原因在于该方法既避免了机载SAR探测图像中斑点噪声的影响,又不会产生局部最优解,提高了海面风矢量反演精度.

基于墨西哥帽小波变换的机载SAR海面风场反演

针对从机载SAR探测图像中反演风向中如何提取图像中的风条纹信息的问题,给出基于墨西哥帽小波的风条纹信息提取方法,结合二维快速Fourier变换反演海面风向。以中国南海海域一组机载SAR实测数据为例,采用该方法反演风向,并运用CMOD4、CMOD-IFR2和CMOD5模式反演风速,验证海面风场反演方法特性。结果表明,墨西哥帽小波法较好地解决了机载SAR探测图像的风条纹信息提取问题,反演精度优于局部梯度法,3种风速反演模式均可用于机载SAR探测数据风速反演。

基于毫米波雷达、无线电掩星和探空仪资料的云边界高度对比研究

为准确评估基于相对湿度廓线法反演云边界高度的有效性,以CloudSat和CALIPSO联合探测结果为基准,对2008年1月至2009年1月COSMIC无线电掩星和探空仪的云底高与云顶高反演结果进行定量对比验证,结果表明:CloudSat、掩星和探空仪检测到高云的比例差异较大,掩星和探空仪云检测效率相近,但云检测质量掩星优于探空仪,云层沿高度的发生概率同样掩星与CloudSat具有更好的一致性;陆地与海洋地区掩星和探空仪云底高反演精度大于云顶高,且反演精度与云层高度有关,二者对不同类型云的边界高度具有不同的反演优势,云底高发生概率掩星和探空仪与CloudSat都有很好的一致性,但云顶高概率掩星与CloudSat的吻合程度更好;CloudSat云边界高度随纬度升高而减小,其与掩星和探空仪的反演偏差同样是低纬大于中高纬,且具有不同的季节分布特点.此外,三者检测的底层云中低云所占比例从冬季到夏季逐渐减小,顶层云中云顶高于10km的比例从冬季到夏季却逐渐增加.

基于掩星资料的中国地区云垂直分布研究

基于相对湿度廓线出入云层时发生突变反演云边界的思想,利用气象、电离层和气候卫星探测系统(COSMIC)2007年1月至2009年1月的探测资料,对中国及周边地区云的垂直结构特征进行统计分析。结果表明:所研究区域内的云层主要为单层云、双层云和三层云,云层发生概率呈现"夏高冬低"的特点,且沿经纬方向各有不同的变化趋势;云量近似为"双峰"分布,并具有一定的季节变化规律;云高度、厚度和云层间晴空厚度具有不同的变化范围,在夏季较大,冬季较小。

基于支持向量机的CloudSat卫星云分类算法

从基于云角色的分类思想出发,利用星载毫米波雷达探测资料提取云的特征参数,建立支持向量机(support vector machine,SVM)模型实现云的分类。通过与BP(back propagation)网络模型的分类结果进行对比,发现两种模型都具有较好的分类能力,但SVM模型的识别准确率更高,计算速度更快。基于CloudSat资料的云分类实例表明,SVM模型的分类结果与CloudSat数据处理中心(Data Processing Center,DPC)发布产品具有很好的一致性。

基于深对流云的夜间微光传感器定标技术

NPP（National Polar-orbiting Parternership）卫星于2011年10月28日发射升空,其上搭载的VIIRS（Visible Infrared Imaging Radiometer Suite）传感器包含DNB（Day Night Band）波段,该波段采用三增益设置,可在白天、晨昏甚至夜间实现地球观测.其中,在夜间月光条件下,主要采用高增益,定标实现较为困难.以此为目的,首次提出了基于深对流云的夜间微光传感器替代定标方法.将月亮辐射模型引入到SCIATRAN中,实现了全天候的辐射传输计算,并利用该改进的辐射传输模式,通过确定深对流云光学属性、地表特性及大气廓线等的参考值,对接收大气层顶反射辐射进行敏感性试验,分析得到主要影响因子为云光学厚度COT（Cloud Optical Thickness）与有效粒子半径Re（Effective Radius）,且利用固定参考值得到最大模拟误差小于5%.为了检验该替代方法的可行性,通过改进的辐射传输模式,对2012年08月∽2013年01月共6个月夜间DNB数据所确定的深对流云替代目标像素进行辐射传输模拟,结果表明基于深对流云的替代定标方法效果较好,基于日变化的辐射不确定度在±10%之内,可实现对DNB夜间高增益阶段的直接辐射定标.

基于影像纹理特征和外部风向的星载SAR海面风场反演研究

在合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)海面风场反演中,基于风条纹影像纹理特征的海面风向反演方法精度高,但是依赖于图像风条纹的存在,而外部风向信息与SAR资料时空分辨率不易匹配、精度较低,从而影响大面积、高分辨率海面风场反演的精度。针对此问题,提出一种将SAR图像风条纹线性纹理特征与外部风向信息相结合的星载SAR海面风向获取方法,在SAR影像线性纹理特征明显的区域采用二维连续小波变换得到高精度的海面风向,其余区域采用与之时空相匹配的数值预报模式风向填充;并利用地球物理模型函数进一步得到海面风速,进而实现高精度、大范围海面风场的反演。为验证本文方法的有效性,利用ENVISAT/ASAR数据进行风场反演试验,并将反演结果与浮标实测数据进行比对。结果表明:在线性纹理特征明显的区域,小波方法的反演精度优于快速傅里叶变换(FFT)法和数值预报模式风向;外部风向精度略低,但与SAR观测资料时空匹配性较好,弥补了风条纹风向的不足。二者的结合为星载SAR海面风场反演的业务化应用提供了支持。

基于GLCM和小波特征的SAR海冰分类

为了减少相干斑噪声对合成孔径雷达(SAR)海冰分类结果的影响,综合灰度共生矩阵(GLCM)和小波特征,提出了融合空间域和频域的纹理特征的SAR海冰分类方法,利用航天飞机成像雷达3号(SIR-C)探测数据,开展了SAR海冰分类研究。结果表明,该分类方法能在保留图像边缘细节信息的基础上,提取小波特征,减少噪声影响,解决了灰度共生矩阵方法无法克服的斑点状分类不准确问题,提高了分类精度。

基于交叉谱法的C波段机载SAR海浪反演

传统的初猜谱海浪反演方法,需要先使用海浪预报模式来获取初猜谱,其优劣直接影响着反演的精度。为了摆脱对初猜谱的依赖,在不需要先验信息的情况下实现海浪反演,提出了基于交叉谱法的海浪反演方案。该方案采用C波段全极化机载SAR探测数据,利用全极化信息反演海面风矢量,作为WVW算法的风场输入,再通过WVW算法获取海浪谱,进而提取海浪信息。研究结果表明,海浪反演精度得到显著提高,海浪传播180°模糊问题也得到了有效解决。该方案对机载SAR海浪反演业务化应用具有借鉴意义。

甲状腺癌切除术后^(131)I清除甲状腺残余组织疗效的相关因素分析

目的探讨影响分化型甲状腺癌切除术后131I清除甲状腺残余组织(清甲)疗效的相关因素。方法选择2004年5月～2009年6月在我科接受甲状腺癌切除术以及131I清甲治疗的分化型甲状腺癌患者135例作为研究对象,根据131I清甲治疗的效果将患者分为清甲成功组(n=81)与清甲失败组(n=54)。采用χ2检验、非条件Logistic回归分析探求影响131I清甲疗效的相关因素。结果①经χ2检验,两组患者的残余甲状腺质量、24 h甲状腺吸碘率、131I剂量比较,差异有统计学意义(P<0.05)。②经非条件Logistic回归分析,残余甲状腺质量、131I剂量是影响131I清甲疗效的独立相关因素(P<0.05)。结论根据相关因素的分析结果,采取相应的干预措施以提高分化型甲状腺癌切除术后131I清甲的疗效。

抗野值强跟踪Kalman滤波在风场估计中的应用

由于受周围环境干扰和传感器短暂性失效等因素的影响,无人机风场测量数据中包含较大野值或成片野值,影响测量数据的准确性。根据无人机测风的特点,结合Kalman滤波算法、强跟踪滤波算法和抗野值修正算法的优点,通过对滤波发散趋势的分析,提出上述滤波算法的使用条件,构造了一种抗野值抑制发散滤波算法,并进行了实验论证。实验结果表明:该算法能有效克服野值对滤波造成的不良影响,具有良好的抗野值能力、跟踪能力,保证了滤波精度,可适用于无人机风场测量。

气象无人机风速解算新模型的设计及仿真研究

气象无人机探测过程中,风速矢量由无人机飞行参数解算得到,解算方法和对应参数的测量直接影响测风精度。从现有风速解算模型出发,考虑了气动角、欧拉角、航迹角,最终确定引入"航迹倾斜角"和"俯仰角",建立了一种新的风速解算模型。模型推导过程中发现,当无人机平稳飞行时,航迹倾斜角、俯仰角是影响测风精度的关键因素。与现有模型相比,新模型能有效提高测风精度,当航迹倾斜角与俯仰角不等时,必须对风速偏差进行修正。基于新模型的测风误差仿真分析结果表明:存在某一角度,当偏流角小于该角时,风速误差受航迹倾斜角、俯仰角及偏流角共同影响;当偏流角大于该角时,风速误差受航迹倾斜角、俯仰角影响较小,该角的大小与传感器的测量值和误差值有关。

气象无人机探测数据野值处理方法研究

针对气象无人机探测数据量大、野值剔除和数据补偿困难、准确率低等问题,提出了一种自适应阈值的野值识别和基于探空数据经验模型的野值补偿算法。仿真结果表明:该算法简单、野值处理效果明显,能够满足探空的实际应用要求,很大程度上消除了野值对测量精度的影响。

基于粒子系统的新型三维云绘制技术

在视景仿真中,尤其是在三维云建模领域,对云的建模和实时渲染是一项十分具有挑战性的研究课题。针对现有三维云建模逼真程度低、计算复杂等问题,提出从元球模型的角度进行研究,建立了基于变形球融合模型的三维云建模方法。与以往云建模方法相比,该方法具有云团生成快速和云渲染效果好的特点。

^(131)I与放化疗治疗分化型甲状腺癌骨转移的疗效比较

甲状腺癌是一种临床上常见的头颈部恶性肿瘤，甲状腺癌以溶骨性病变为主，多为骨转移，且大多数甲状腺癌患者伴有骨痛。现代医学认为分化型甲状腺癌骨转移中，最为常见的是远转移部位为肺和骨，近年来，

类比法在大气探测学课程教学中的应用案例

为了促进大气探测学精品课程的建设,探讨类比法在课程教学中的应用。针对记忆效应与热滞效应、气球测风与飞机测风、蝙蝠与气象雷达遥感、称重与气象卫星遥感四对特色内容,分析个别性、特殊性和普遍性等典型类比法教学应用示范案例。教学实践表明,类比法可以培养兴趣、激发联想、举一反三,是一种事半功倍的教学方法。

海洋环境探测装备效能评估研究

海洋环境探测装备系统效能评估是一个十分复杂的问题,目前尚属研究的初步阶段。为能实现海洋环境探测装备探测效能的定量评估,在分析海洋环境探测装备的体系与效能的基础上,构建了海洋环境探测效能评估指标体系,提出了一种基于模糊综合评判法的效能评估方法,并建立了评估数学模型。初步实现了对海洋环境探测装备系统探测效能的定量评估,为海洋环境探测装备的发展提供了科学的依据。经仿真验证及对海面风场探测的实例分析,证明了效能评估方法及模型的适用性和可行性。

图示法在大气探测学课程教学中的应用案例

为了促进大气探测学精品课程的建设,探讨图示法在课程教学中的应用。围绕大气探测体系、气象能见度的换算、气象辐射测量和气象雷达探测四个重点内容,设计并分析图表法、图形法和图像法等典型图示法的教学应用示范案例。教学实践表明,图示法有利于提高学生的学习效率、创新能力和综合素质,是一种行之有效的教学方法。

基于模拟退火和区域划分的海表流场反演算法研究

经典的海洋表面流场迭代反演算法采用固定的校正系数对探测区域进行整体分析和计算,因此耗时较长且反演精度也受到了一定程度的限制。本文提出利用模拟退火算法对反演过程中的校正系数进行优化,使其能根据每一次反演的结果进行自适应的调整和改变,从而减少迭代次数;同时根据流场分布的特点,提出划分探测区域的反演方法,最终,在经典算法的基础上给出了改进的海表流场反演算法。仿真反演实验结果表明,改进后的反演算法,其时效性和精度都有了明显提高。