铀矿石氡析出四维数据存储系统设计

针对实验室在记录铀矿石氡析出的时间特性和温湿度特性相关数据时,存在人为因素过多,对实验数据影响较大的问题,提出一种四维数据存储系统的设计方案.系统以IAP15W4K61S4作为主控芯片,结合串行通信与传感技术,实现对当前环境物理量的实时监测,自动存储实验所需的时间、温度、湿度、α粒子数四维数据,为后续的铀矿石氡析出分析提供可靠数据.系统外围电路包括NTC温度传感器控制电路、湿度传感器控制电路、可视化模块控制电路、α粒子探测器控制电路、时间模块控制电路和按键电路等,软件部分主要是模块驱动程序的设计.

矿山地理信息系统中的空间和时间四维数据模型

现有的许多地理信息系统（GISs）一般都没有考虑时间这一维数据。本文依据矿山的特点和需求，提出了能满足空间和时间要求的GIS的概念。针对传统数据模型所存在的缺点，以及根据处理历史数据所具有的特点，提出了一种用于矿业开发的空间和时间综合四维数据模型。这种模型通过采用四维空间线性编码技术，可大大减少数据存贮所需的辅助操作。为了适应综合四维数据处理的需要，笔者研究出了一种新的拓扑结构——四维空间和时间因素的拓扑关系。

四维数据同化在一次梅雨锋暴雨过程中的应用研究

通过2008年梅雨季内的一次暴雨过程来着重研究WRF模式中四维测站同化技术的应用情况以及不同的同化策略对模拟结果的影响,使用的同化资料包括常规高空和地面探测资料。结果表明:高空探测资料的同化能够较好地修正中α尺度系统的移动发展速度,从而有效地改进强降雨带的落区位置;湿度观测资料的同化反而降低了强降雨带的降水强度,这可能因为同化湿度观测量可能减小近饱和区域内的水汽混合比,从而导致这些区域内的潜热加热减小,对流强度变弱,降水减少;地面观测资料的同化能够对模式行星边界层进行修正,这种同化影响通常在模式最低层上表现得较为明显,向上逐渐减小,而边界层模拟质量对降水至关重要,因此地面观测资料的加入使得模拟降水更加接近于实况。区域嵌套模拟试验表明对粗网格区域进行四维分析同化处理可以有效抑制中α尺度模式误差的增长,对细网格区域进行四维测站同化处理则可以进一步抑制中β尺度模式误差增长。

基于四维数据同化技术的千米格距网格化气象数据集:构建及初步应用

利用基于张弛逼近的四维数据同化技术,构建了广东深圳的千米格距网格化气象数据集,由于同化了深圳及周边可获得的高频次观测数据,气象数据集基本准确表现出几种关键气象要素的年际变化和月变化特征。在网格化气象数据集基础上开发了"深圳市细网格气候信息平台",并通过平台推出了若干精细气候数据产品:精细风玫瑰、逐网格风能等。这些数据产品已经在格点气温预报、风能示范项目选址以及详细规划的自然通风评估中发挥了实际作用。这些探索表明,网格化气象数据集的建立,有望为城市的网格化精细管理和建设提供气象科技支撑。

一种时空四维数据模型

现有的地理信息系统软件一般没有考虑时间因素 ,难以处理时态现象。本文在对多种时态数据模型进行分析 ,对一些时间概念进行讨论之后 ,提出了一种面向对象的时空数据模型并对它的数据结构进行了描述。

建筑物四维变形监测数据模型设计

以通用性为目的,以建筑物沉降观测方法为基础,通过对扰动量和变形量进行维度扩展,建立了一个建筑物四维变形数据模型框架。

UWB-HA4D-1.0:超宽带雷达人体动作四维成像数据集

雷达人体行为感知系统具有穿透探测能力,在安防、救援、医疗等领域具有广泛的应用前景。近年来,深度学习技术的出现促进了雷达传感器在人体行为感知领域的发展,同时对相关数据集的样本规模和丰富性提出了更高的要求。该文公开了一个超宽带雷达人体动作四维成像数据集,该数据集以超宽带多输入多输出雷达为探测传感器来获取了人体目标的距离-方位-高度-时间四维动作数据,共采集了11个人体目标的2757组动作数据,动作类型包含走路、挥手、打拳等10种常见动作,有穿透探测和不穿透探测的实验场景。该文详细介绍了数据集的系统参数、制作流程、数据分布等信息。同时,基于飞桨平台使用计算机视觉领域应用较多的深度学习算法对该数据集进行人体动作识别实验,实验对比结果可以作为参考,为学者使用该数据集提供技术支撑,方便在此基础上进一步探索研究。

煤炭现代开采地下水资源四维高精度探测方法研究

针对"能源金三角"现代煤炭开采对地下水、生态环境的影响和存在的问题,以神东矿区超大工作面综采为例,研究了现代开采技术下高精度的四维地震、地质雷达、电法等探测方法,研究地下水资源空间分布及变化规律的效果,首次建立了高精度四维多属性数据体,提出采动覆岩具有渗漏-渗流-微渗流的多层结构模式和自修复能力分层递增特征,对开发与现代开采技术相适应。的地下水资源保护和生态环境减损技术,具有重要指导意义。

基于数字孪生理论的济南四维地质环境信息系统研发

将数字孪生理论应用到城市建设的地质工作中,并基于此打造一套四维地质环境信息系统。以济南泉域为例,根据已有的海量、多源、多比例尺、实时的城市地质数据,结合数字孪生理论,建立四维地质环境数据库和数字孪生模型,搭建地质环境实时监测网络,研发四维地质环境信息系统,从而实现城市地质数据挖掘分析,辅助政府在信息化、智慧化建设中的科学决策,推动创新技术支撑智慧城市建设。应用数字孪生理论,研发海量异构数据的全空间融合展示分析系统具有很好的发展前景。

四维同化新技术

文章阐述了一种连续的四维资料同化技术，即使用伴随模式的变分分析。

三维荧光光谱结合小波压缩与交替惩罚四线性分解算法测定多环芳烃

基于三维荧光光谱结合交替惩罚四线性分解(APQLD)对痕量多环芳烃(PAHs)进行检测,实验以苊(ANA)和萘(NAP)为研究对象。首先利用小波变换对得到的三维荧光光谱数据进行压缩,以消除数据的冗余信息。分别在乙醇溶剂、甲醇溶剂以及超纯水条件下测定不同浓度的PAHs的激发-发射荧光光谱,并将其组合构建四维数据,利用APQLD对构建的四维光谱数据进行分析,并对比了PAHs在三种溶剂条件下各自的回收率。实验结果表明,用不同溶剂构建的四维数据能更准确地测定PAHs的浓度,其回收率更高;对比二阶校正以及其他四维校正算法,APQLD更能体现四维算法所具有的优越性;当因子数N=3时,ANA的回收率为96.5%~103.3%,预测均方根误差为0.04μg·L^(-1);NAP的回收率为93.3%~110.0%,预测均方根误差为0.08μg·L^(-1)。

基于叠前时间偏移速度扫描的四维建模技术及应用

速度建模是做好叠前偏移的关键。主要介绍一种基于叠前时间偏移(PreSTM)的百分比速度扫描的四维速度建模技术。该技术通过对分析点的百分比速度扫描,得到一组不同百分比速度的偏移叠加剖面,经速度建模交互软件包形成四维数据体,通过速度模型的多次迭代和修正,形成最终偏移速度模型。这种速度建模技术在地质结构比较复杂的条件下也可以根据偏移成像结果提取速度函数以满足叠前时间偏移对复杂地质构造正确成像的需要。该技术在海上三维叠前时间偏移处理中得到了成功应用,并取得了较好的地质效果。

一个基于模拟退火法的陆面数据同化算法

陆面数据同化系统是近年来兴起的新领域。我们发展了一个实验型的陆面数据同化方案,它使用一种启发式优化算法———模拟退火法极小化目标泛函。与变分法和Kalman滤波方法比较,这一算法具有独立于目标泛函的优点,可处理模型和观测算子的非线性和不连续性。使用GAME-Tibet实验中的土壤水分观测值进行单点数值实验,成功地将土壤水分观测同化到陆面过程模型SiB2中。结果表明,与不进行同化相比,土壤水分的估计值有较大改善。

海洋数值模拟中的伴随数据同化方法

从伴随方程的推导、伴随数值模型的构造以及伴随数据同化中的最优化方法3个方面对伴随数据同化基本理论的研究现状进行了较为系统的归纳和评述;从优化初始状态、优化模式中不确定参数和优化开边界条件等3方面,综述了伴随法在海洋数值模拟中的应用.最后讨论了伴随法在海洋数值模拟应用中存在的问题,指出,对于伴随法用于数值模型的参数优化,只能对其在物理意义范围内进行适当调整和估计,而不能背离物理背景使目标函数最优.

Progress and future prospects of decadal prediction and data assimilation:A review

年代际预测,也称为“近期气候预测”,旨在预测未来1-10年内的气候变化,是气候预测和气候变化研究领域的一个新关注点.它位于季节至年际预测和长期气候变化预测之间,结合了初值问题和外部强迫问题的两个方面.年代际预测的核心技术在于用于模式初始化的同化方法的准确性和效率,其目标是为模式提供准确的初始条件,其中包含观测到的气候系统内部变率,年代际预测的初始化通常涉及在耦合框架内同化海洋观测,其中观测到的信号通过耦合过程传递到其他分量,如大气和海冰.然而,最近的研究越来越关注在海洋-大气耦合模式中探索耦合数据同化(CDA),有人认为CDA有潜力显著提高年代际预测技巧.本文综合评述了该领域的三个方面的研究现状:初始化方法,年代际气候预测的可预测性和预测技巧,以及年代际预测的未来发展和挑战.

数据同化方法在曲面重构中的应用

数据同化方法是气象、海洋进行数值预报的主要方法,四维数据同化的提出提高了其预报的准确性。四维数据同化的实质就是由大量观测值去确定出这些观测值所决定的曲面,而曲面重构也是依据测量所获得的大规模数据点重构实物的曲面模型。因此,本文提出了将数据同化方法应用于曲面重构的设想,文中分别介绍了如何用迭代寻优法进行网格优化和变分伴随同化法进行曲面重构。试验结果表明:优化后的三角网格更趋于正三角形,同化后的曲面逼近精度明显提高,达到了提高重构曲面与实物一致性的目的。

频谱分解技术在塔里木盆地北部TH地区碳酸盐岩缝洞型储层预测中的应用

本文从频谱分解技术的基本原理及计算方法入手,根据正演模型,通过对比缝洞型储层与地震反射特征的关系,总结出储层发育的反射特征,相应地精细调整频谱分解处理参数,进而进行预测。通过与钻井资料对比可知,频谱分解技术可以刻画不同频率强反射、弱反射的边界。

应用谱分解技术预测河道砂体

基于河流相储集层地震反射特征,采用短时窗离散傅里叶变换的频谱分解技术,实现了在频率域内通过时频四维数据体的成像特征来预测具有一定规模的河道砂体分布的目标。利用港东一区一断块地震频谱分解成果,分析了研究区南部少井控条件下河道横向展布特征,预测结果已被钻井所证实。

基于WRF与CFD的复杂地形风场多尺度耦合模拟分析

在超高层建筑结构抗风研究中,风场的准确模拟是重要的前提条件。文中综合利用WRF(中尺度天气预报)模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点,选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域,基于四维数据同化(FDDA)技术的WRF模式,以及平衡态大气边界层CFD模拟,进行这一复杂地形局部风场的多尺度耦合仿真分析。风场仿真结果验证了WRF模拟中AN(分析松弛法)与SAN(近地面分析松弛法)同化方案的适用性,相对而言,AN方案模拟精度更高;相较单一的中尺度WRF模拟,WRF-CFD多尺度耦合模式结果与气象实测数据更吻合,表明多尺度耦合模拟中,由于中尺度WRF模式可为小尺度的CFD模型提供更准确的入口边界条件,并通过网格嵌套实现边界层内的降尺度精细化模拟,从而可以提升风场本身的模拟精度。基于WRF-CFD边界层风场的多尺度耦合模拟将是提高高层建筑结构风效应模拟分析精度的有效途径。