异构卫星遥感数据融合的水深反演模型

为探究影像分辨率和水深反演模型对异构卫星数据融合水深反演结果的影响,本文将ICESat-2激光测高数据分别与多时相Landsat 8、Sentinel-2及WorldView-3卫星数据相融合,利用对数比值模型、多波段模型、BP神经网络、支持向量机、随机森林和极限梯度提升进行水深反演。试验结果表明,影像空间分辨率对水深反演结果精度影响不显著,且综合考虑反演结果的精度和分辨率,Sentinel-2卫星数据性能最佳,同时极限梯度提升相较于其他模型的反演性能最优,其在东沙环礁试验区域的水深反演结果RMSE最优可达0.51 m。该结果对基于异构遥感卫星数据融合的近岸区域水深测量具有很好的参考价值。

水深测量数据的组织管理与三维可视化

文章应用GIS理论思想,对水深测量数据格式进行深入分析,提出应用空间数据库来组织管理水深数据的新方法,给出了数据结构。在此基础上,对水深测量数据的应用价值进行深入挖掘,提出利用水深离散点数据进行水下地形建模,从而实现水深数据的三维可视化直观表达,并就此给出了地形建模过程和渲染步骤以及三维场景效果优化方法。

统计相关水深遥感模式的建立

利用卫星遥感图像影像光谱值和实际水深的同步资料进行统计相关分析，建立初步的水深遥感模式，应用于水下地形的反演．使用幂函数形式的非线性修正项对初步模式进行修正，弥补用局部样本点的回归方程代替整体时局部水域产生水深数值偏差的不足，得到应用于整个研究水域的水深遥感模式，使遥感水深值的平均相对误差从修正前的３７％下降到修正后的１７％，精度明显提高．

趋势面分析在水深测量数据处理中的应用

趋势面分析是用一个数学函数代表几何平面或曲面模拟事物的空间分布,以反映其分布的规律或趋势。利用趋势面分析法处理埕岛油田海区CB6C井区的水深数据,识别水深测量中出现的水深误差。

应用VBA技术实现提取水深数据自动化

VBA编程技术,实现自动化提取电子海图(CAD)中水深数据,将以往繁杂的提取工作简化,提高了工作效率,输出格式为应用广泛的文本文件,保持了良好的通用性。

积雪被动微波遥感研究进展

积雪是冰冻圈中最活跃的要素之一,被动微波遥感具有高时间分辨率且能够迅速覆盖全球,在积雪时空变化监测中作用突出.总结分析了积雪被动微波遥感的主要模型,并对其方法、特点和适用性进行了较详细评述,重点介绍了NASA算法在雪深和雪水当量反演中的应用、反演结果的不确定性以及对它的改进.讨论新兴的积雪数据同化方法,介绍了同化被动微波观测以改进雪深和雪水当量反演精度的研究案例.评述了我国积雪被动微波遥感的进展,并且对未来可能的研究方向做出展望.

多光谱遥感水深反演及其水下碍航物探测技术

针对采用传统海洋测量手段难以获取危险及争议海区的水深和水下碍航物信息,提出了基于卫星遥感进行水深反演和水下碍航物探测的新思路。探讨了多光谱遥感水深反演的数据预处理方法、遥感水深反演模型的构建及水下碍航物遥感探测方法,并开展了相应的实验验证。实验表明,采用卫星遥感手段可以快速地获取测量船只不易到达海区的水深和水下碍航物信息,研究成果对海洋测绘技术的发展具有一定的指导意义和应用价值。

近代历史海图在港口航道工程中的应用例析——浙江虾峙门口外浅段航道的历史冲淤

介绍了近代历史海图在港口航道工程中应用的一个实例。讨论了浙江虾峙门口外浅段航道自19世纪90年代至20世纪90年代期间各历史阶段的历史冲淤变化,表明该浅段航道是水深保持稳定且缓慢加深的良好航行通道。本项研究及其成果为宁波港和舟山港超大型船舶出海航道的选择提供历史依据。

基于历史水文资料的华南鲤产卵场水力参数适宜度分析

针对中国目前大多数河流保护鱼类水力生境参数需求难以定量化的问题,以云南元江华南鲤为目标物种,应用水文分析方法对平水年情况下华南鲤产卵场的逐日流量过程进行了计算分析。在此基础上,采用恒定流数学模型,计算分析华南鲤产卵期产卵场的水深和流速,同时统计分析产卵场的历史水温资料。通过对华南鲤产卵期产卵场的水深、流速以及水温分布特征的分析研究,提出华南鲤产卵期水深需求的适宜范围为0.8~1.6 m,流速需求的适宜范围为0.2~0.4 m/s,水温需求的适宜范围为16~18℃,该方法可为保护华南鲤提供理论依据和技术参考。

激流环境下水上地震反射法及效果

介绍了西气东输工程在河道穿越勘察工作中水上地震反射法的方法与技术,并讨论了在激流环境下,水上反射法的工作条件及需要注意的问题,提出了适应激流环境下的地震数据采集、处理、解释工作方法。该方法克服了激流及其噪声的影响,达到了良好的勘探效果。

雪数据集研究综述

大范围的雪盖变化是气候变化的指示剂,雪通过其自身的物理性质调节着地气之间的物质与能量循环,还能影响地表径流,调节水文循环,甚至在全球生态系统中发挥着重要的作用,因此建立数据集,实时监测雪盖的变化就变得非常必要。通过阅读大量文献,总结目前应用较为广泛的数据集,主要包括可见光/近红外数据集如NOAA数据集、MODIS数据集,微波数据集如SMMR数据集、AMSR-E数据集,以及多数据源的数据集。分析各种数据集的生成原理和优缺点,对目前雪数据集研究中可能存在的问题进行总结。

基于MOS-1b/MESSR的洪灾遥感监测

以湖南洞庭湖为研究区,MOS-1b/MESSR影像数据作为遥感信息源,应用ERDAS I MAG-INE处理系统,对枯水期和洪水期两个不同时相的各波段影像数据进行组合运算、比值变换等处理,以及影像、光谱、直方图的对比分析。基于处理与分析结果,利用分类技术,建立了水体分类模型(B1+B2)/(B3+B4)>t,可快速准确地提取水体信息;同时,还提取和建立了水深系数模型WDI=B1/B2,得出了基于非线性回归分析的水体深度探测模型。依据洪水信息提取模型,对枯水期与洪水期的分类专题图进行叠加分析,得到了洞庭湖区洪水期的洪水分布图与洪水淹没信息,可为防洪救灾决策提供重要的科学依据。

基于BP ANN和B算法的黄河口水深遥感比较研究

基于Landsat8 OLI传感器数据,用BP人工神经网络模拟水深法和底部反照率独立水深测量算法(bottom albedo-independent bathymetry algorithm,简称B算法)来反演黄河口水深,并与实测水深数据进行比较;然后,基于两种水深反演方法的结果进行了对比分析和适用性评价.发现,用BP神经网络模拟方法提取的水深在近岸水深小于15m的区域和水深大于15m的区域,反演结果与实测水深误差较大,变化趋势不一致,实测值与模拟水深值相关系数低;以B算法提取的水深与实测水深误差较小,在趋势上一致,相关系数为0.899;并基于该算法的表现,通过水深遥感制图进一步在实际应用中验证了该水深反演方法.结果表明,底部反照率独立测深算法精度高、效果好,比较适用于黄河口水深探测.

福建东山八尺门海域现代沉积物分布特征及其冲淤演化过程

本文通过对八尺门海堤两侧海域表层沉积物和柱状沉积物的分析、不同时期的海图和实测水深数据对比,对八尺门海堤两侧海域沉积环境及冲淤变化进行了分析。研究结果表明:八尺门海域表层沉积物以黏土质粉砂为主,沉积物类型趋于单一;柱状沉积物^(210)Pb活度未呈指数型下降,表明沉积物受到扰动影响,沉积速率表明八尺门海堤两侧海域的沉积速率随时间呈逐渐增大的趋势;八尺门海域总体上为淤积状态,冲淤变化的原因主要为八尺门海堤对东山湾和诏安湾之间水体交换的阻隔,养殖网箱、吊养设施和养殖池塘对海流的阻碍,养殖过程中流失和残余的饵料及养殖生物的代谢物等。

纳木错局部水域的深度和水温数据分析及研究

文章分析和研究了纳木错局部水域的深度和水温数据。数据显示纳木错西南局部水域离岸间距7.5千米范围内,最深可达50米,湖底地形变化明显,梯度平均可达0.01。湖泊表面温度11.5-12.5℃,水温最低达到4.9℃。湖水基本分为四层,上2-4米的表层变温层,4-15米的均温上层,15-40米的中间温跃层,40-50米的深水滞温层。

水位改正中的基准面空间内插及其误差约束

分析了水位改正中隐含的基准面空间内插形式,理论推导了基准面空间内插的数学描述,表明水位改正中隐含的基准面空间内插方式与潮汐比较参数的内插方式相一致,基准面空间内插误差为基准面相对平均海面的垂直差距的空间内插误差。仿真实验对此进行了验证。现阶段减弱与控制该误差的最可行手段是,由L值模型仿真不同验潮站空间配置下基准面空间内插误差的空间分布,为验潮站布设设计提供先验信息。而未来建立以平均海面为基本海洋垂直基准的综合海洋垂直基准框架是最有效手段。海洋测量水深数据的处理和计算机存储都应保留以平均海面为基准面的成果,通过垂直基准转换方式可满足多用途需求。

蒙华铁路隧道施工变形监测数据统计分析

文章依托蒙华铁路工程,对沿线双线黄土隧道和双线一般隧道在施工过程中的拱顶下沉和周边收敛变形监测数据进行统计分析,研究双线黄土隧道在Ⅳ级、V级围岩条件下以及双线一般隧道在Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下的变形最大值和变形速率最大值随埋深、含水量的变化规律。基于监测数据的统计分析,建议Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下双线黄土隧道施工变形预留量的取值分别为70~90 mm、120-150 mm,Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下一般双线隧道施工变形预留量的取值分别为30~50 mm、50~80 mm、80~100 mm。

坡面径流对斜坡散粒体稳定性影响的试验分析

坡面径流是松散介质斜坡上颗粒发生搬运滚动的水动力条件。为研究坡面径流对斜坡散粒体颗粒稳定性的影响,开展室内水槽冲刷试验。试验设置3种粒径和4种坡度,通过高速摄像仪捕获斜坡散粒体受水流冲刷起动过程,获得不同条件下颗粒冲刷起动的临界径流水深hcr。试验结果表明:在同一粒径条件下,起动水深hcr随着斜坡坡度的增大而减小;在坡度为20°、22°时,起动水深hcr随着粒径的增大,出现先增大后减小的情况,而在坡度为24°、26°时,起动水深hcr随着粒径的增大而增大,分析原因可能是当粒径增大引起坡体渗透性的改变是影响颗粒稳定性的主控因素时,颗粒更容易受水流的渗透作用而发生运移。为合理解释试验现象,建立斜坡径流-渗流耦合模型来分析坡面径流条件下颗粒的稳定性变化情况,通过将水流的流速特征与颗粒的受力起动特性结合起来,给出临界水深hcr的理论表达式,其主要受颗粒粒径、颗粒比重、孔隙率、坡体渗透率和斜坡坡度等因素共同控制。通过将试验结果与计算结果进一步对比发现,在同一粒径区间内,临界水深hcr的实测值与理论值均随坡度的增大而减小,而理论值与实测值之间的相对误差随坡度的增大而增大,但其均控制在35%以内,并对产生该误差的原因进行了分析。为修正实测值与计算值之间的误差,应用MATLAB的神经网络模块对数据进行拟合,建立含两个神经网络结构的临界水深hcr修正公式,精度较高。

单波束无验潮测深数据滤波方法

水深测量过程中,由于受到仪器不稳定、浅水混响及水中有漂浮物等因素的影响,测深数据中不可避免地存在测量粗差,无法正常反应海底地形情况。本文以RTK无验潮模式下的单波束水深测量为例,简要介绍了该测深技术要点,并针对测深数据中的粗差滤波方法进行研究,重点研究了中值滤波、加权平均法、趋势面滤波和基于M估计的选权迭代四种方法,以青岛琅琊港码头实测水深数据为例进行对比分析。实验结果表明,基于M估计的选权迭代的效果最好,其RMS值最小达0.08m,该方法能够有效削弱粗差的影响,得到更稳定的水深值。

GPU并行优化技术在水利计算中的应用综述

水利计算是水利规划、设计以及运行的基础,提高水利计算的效率对水利信息化和水资源管理具有重要实践意义。通过技术对比发现,GPU(Graphics Processing Unit)并行优化技术是性价比较高的提速策略。系统概述了GPU并行优化技术在水利计算中的应用进展;简要介绍了当前应用较多的几种并行技术;建设性提出了该项技术在水库调度、中长期水文预报和水文模型计算中的应用前景和优势;详细总结了应用该项技术的一般方法,为技术推广提供指导。最后从学科发展和应用需求的角度,有针对性的提出了技术应用难点和今后发展趋势,以期为GPU并行优化技术在水利计算中的应用提供借鉴。