基于双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算

过闸流量的精确计算是保障调水工程安全运行的基础,过闸流量计算模型是数字孪生调水工程建设的重要水力模型之一。调度运行中虽积累大量的实时水情数据,但受控制模式和用水需求等因素的影响,实际监测数据多集中于少量的局部范围内,难以获得覆盖范围广且具有代表性的数据,导致过闸流量模型的泛化能力不足。针对上述问题,提出了一种双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算方法,在样本点较少的实际情况下,通过充分利用样本点的位置信息进行数据插补后,利用量纲分析法进行过闸流量计算。以南水北调中线工程岗头节制闸和西黑山节制闸为研究对象,对比分析双调和样条插值和量纲分析方法与单一量纲分析法在过闸流量计算中实测样本与拟合曲线的决定系数、计算精度等。结果表明,相比于单一量纲分析法,在代表性数据缺乏的条件下,基于双调和样条插值和量纲分析的弧形闸门过闸流量计算方法具有较高的计算精度,过闸关系曲线拟合决定系数约提高8%,过闸流量计算结果的绝对误差和相对误差都有所降低。

一种基于双调和样条插值的完全非规则地震数据重建

在地震勘探过程中,由于地形、环境等影响,采集到的地震数据常常是不规则且不完整的,这会对后续地震数据的处理造成不良影响,因此地震数据重建是一个常用的处理手段。目前已经发展了多种地震数据重建方法,大部分的地震数据的重建工作都是建立在一个规则网格上进行,而对于完全非规则地震数据的重建研究较少。本文基于双调和样条插值的方法提出了一种非规则地震数据重建方法,通过求取一个能够通过n个点的双调和样条函数,将残缺的且非规则的地震数据插值到规则的网格中,从而得到完整的地震数据。本文进一步提出了分块插值的思想,在插值之前将每一时间或频率切片进行分块,对每一块分别进行插值。此方法改善了插值对内存需求过大的弊端,并极大的提高了计算效率。通过合成地震数据进行测试,实验证明了提出的双调和样条插值方法的插值效果。

双调和样条内插方法在测井和地震资料整合中的应用

利用格林函数,研究了双调和样条内插方法的原理及特点,推导了一维空间到多维空间双调和样条内插公式。这种算法的一种特点是滤波的曲率最小。在运用双调和样条内插方法的基础上,利用网格节点值会聚算法,把网格节点的值向着被它们包围的测井构造数据处的值的趋近、会聚,将分散的各口井的测井构造数据以一定的形式影响、改变附近的地震构造数据。从而,实现了测井数据和地震数据的整合。通过胜利油田永3断块典型的复杂构造油气藏测井和地震数据的应用实例,并对其地质效果进行了讨论,证明了双调和样条内插方法的有效性。实际应用地实例显示,采用双调和样条插值算法,基于高精度三维地震数据作出的构造图的分辨率较高的特性,较好克服了单纯利用测井资料作出的构造图的分辨率较低而产生的误解。双调和样条插值算法,较好地解决了这两种资料在预测地层构造面中的有效整合,消除了单一资料的不确定性,使预测结果更准确、更合理。

基于双调和样条内插和高斯曲率极值的多面函数拟合高程异常方法

利用双调和样条函数对GPS/水准数据进行内插,从而得到高程异常曲面的网格数据。为了能更准确地描述高程异常曲面的弯曲变化,本文提出以高程异常网格数据点上的高斯曲率极值为判定条件,对所有GPS/水准数据点进行筛选,以高斯曲率极值大于零与否选择不同的核函数,利用多面函数拟合方法对高程异常曲面进行拟合。拟合结果表明,基于双调和样条内插及高斯曲率极值的多面函数拟合方法优于二次多项式、移动二次曲面及单独采用某种核函数的多面函数拟合方法。

基于插值的球面近远场变换精度提升方法

天线的远场方向图是研究天线特性的重要依据,近场测量技术能够通过天线的近场测量数据计算出天线的外推远场方向图,具有不依赖天气、成本低、速度快等优点,是一种有效的研究方法。有时探头故障、取样点间取样间隔过大或取样点不够密集会给结果带来较大的偏差。该文以球面近远场变换算法为基准,针对球面近场测量中探头有时出现故障的问题,利用HFSS仿真得到取样间隔不同的天线近场数据,利用计算机进行算法构建,通过将正常数据代入算法的手段验证球面近远场变换算法的正确性,而后引入双调和样条插值法对仿真出的问题近场测量数据进行修正,最后将所得结果与未修正前进行对比。对比结果表明,两方向的方向图平均误差分别减小了0.774 dB和1.3103 dB。

基于时间-空间的进场航迹聚类分析

空中交通管制的核心任务是保证飞行安全,提高航班的运行效率。在航空器进场过程中,很多因素会导致航空器不能严格按照计划航线飞行。由于传统的航迹聚类分析没有将航空器进场飞行当作一个过程来考虑,缺乏时间信息,为了更加符合实际运行情况,采用时间窗、空间聚类的方法,合理地提取航空器在进场飞行过程中每一分钟的标准中心航迹。然后采用双调和样条插值法计算出整个空域内航班进场过程的航迹分布概率。实验表明,此方法快速有效,更加符合管制指挥的实际情况。

控制点排列对图像校正的影响及重复校正

针对在DSPIV(Digital Stereo Particle Image Velocimetry)的图像几何校正中,校正板上控制点的排列方式对图像校正误差所产生的影响,在使用双调和样条函数构建校正映射函数的条件下,分别使用了11列×21行、21列×21行、11列×41行、21列×41行和16列×31行5种控制点等列距、等行距排列的校正板来进行图像校正,计算了这5种控制点排列方式对应的校正准度和校正精度.另外,为进一步减小图像校正误差,还提出了对经过校正所得的图像进行重复图像校正.实验结果表明:随着控制点数目的增加,校正准度和校正精度会相应提高;经过重复图像校正的校正准度和校正精度优于一次校正的结果,但需要耗费更多的图像处理时间.

基于历史运行数据的风电机组风向标测量误差校准方法

为消除风电机组风向标测量误差对偏航控制精度的影响,减少因偏航误差过大造成的发电量损失,提出基于历史运行数据的风向标测量误差校准方法。首先采用改进的DBSCAN聚类算法清洗数据样本,然后通过消除多余影响因素、双调和样条插值及发电性能量化等分析方法辨识出风向标的测量误差,最后根据辨识结果对偏航控制系统零位参数进行修正。现场实验表明,该方法能够有效校准风向标的测量误差、提升机组的发电性能,风向标测量误差大于3°时,校正后风电机组的理论年发电量能够提升1%以上。

基于T/P和Jason-1/2卫星高度计海面高度数据获取南海同潮图的研究

随着卫星高度计资料的不断丰富,通过对卫星高度计所得潮汐调和常数进行插值或拟合得到潮汐同潮图成为可能。本文拟对T/P(TOPEX/POSEIDON)、Jason-1和Jason-2卫星高度计数据进行分析,得到南海区域星下观测点处四个主要分潮(M2、S2、K1和O1分潮)的调和常数,进而利用双调和样条插值方法对其进行插值,获取南海同潮图。首先,以1992~2016年T/P和Jason卫星高度计所得海面高度数据为基础,利用调和分析方法计算了南海星下观测点处M2、S2、K1和O1四个主要分潮的调和常数,并与40个验潮站数据进行了对比,最大矢量均差为4.99cm,说明分析所得调和常数与利用验潮站资料提取的调和常数的误差较小。进而采用双调和样条插值方法对星下点调和常数进行插值,得到了南海四个主要分潮的同潮图,所得结果与全球潮汐模型TPXO7.2模式结果的矢量均差分别为4.69、2.46、3.13和2.42cm,与141个验潮站处观测结果的矢量均差分别为22.59、10.26、10.24和8.51cm。此外,插值所得四个主要分潮的无潮点位置与前人研究结果相近。上述实验结果表明:利用双调和样条插值方法对卫星高度计所得调和常数进行插值能够获取较为准确的同潮图。