基于贝叶斯多源数据融合的小子样产品性能状态评估方法

为了解决小子样产品性能状态评估过程中,可运用的测试数据较少的问题。针对小子样产品的发动机性能参数进行分析,设定性能状态参数和状态划分;利用贝叶斯多源数据融合理论,对待评估产品的发动机测试数据、同型号同批次其他产品的发动机测试数据进行融合,得到性能状态参数的融合先验和后验;利用融合后验,对性能状态参数进行贝叶斯估计;结合估计值和状态划分,完成了小子样产品的发动机性能状态评估,为小子样产品的整体性能状态评估提供了一个新的思路。

工业产品多源异构数据融合 推进智慧监管——基于Ecode的工业产品元数据模型

物联网Ecode标识将工业产品质量安全和信息技术深度融合,帮助政府职能部门解决质量监管工作中产品关键环节数据缺失问题,提高风险研判水平。目前,Ecode已广泛应用于电线电缆、童车、电热水器等行业,为实现产品追溯查询、防伪验证等提供有力支撑。

多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性评估

基于逐小时地面站点降水观测数据和国家气象信息中心研发的5 km多源融合降水实况分析产品,采用算术平均法对2021年6~9月海河流域面雨量进行估算。通过相关系数、平均误差和均方根误差等多种评估指标,客观定量评估多源融合降水实况分析产品在海河流域的适用性。结果表明:多源融合降水实况分析产品与地面观测资料估算的面雨量结果基本一致,能较好地反映2021年6~9月海河流域面雨量的时空变化特征,但在量值上存在高估且随着降水量增加,估算误差也越大。分区对比,融合实况分析产品和站点的误差与子流域的平均降水量、海拔高度和面积密切相关。对于各量级面雨量出现的频次,融合实况分析产品与站点整体相差不大,准确率可以达到90%及以上。总体而言,5 km多源融合降水实况分析产品的质量较高,可进一步应用于海河流域精细化面雨量监测业务中。

集合卡尔曼滤波与随机森林算法在异源遥感降水数据同化融合中的应用

为减小异源遥感降水产品的非均质误差,提出集合卡尔曼滤波(EnKF)联合随机森林(RF)的数据同化融合算法,选取长江流域5种遥感降水产品(ERA5、TerraClimate、GPM、TRMM和PERSIANN-CDR),在分析星地降水数据一致性的基础上,进行EnKF-RF数据同化与融合处理,并利用独立气象站点评估其精度。结果表明,异源产品在长江流域降水量捕捉精度为TRMM>GPM>TerraClimate>PERSIANN-CDR>ERA5;各产品经EnKF同化后的精度纳什效率系数N NSE增至0.93~0.96,均方根误差RRMSE降至89.48~176.03 mm,较未同化前的N NSE提升11.46%~22.34%、RRMSE减小96.35%~122.60%;RF融合进一步改进了单一源降水产品可靠性,融合后产品精度N NSE达0.99、RRMSE为43.56 mm;异源降水数据的EnKF-RF同化融合策略减少了单一源降水产品的误差,在长江流域乃至全球尺度具有较大应用潜力。

多源气象数据融合格点实况产品研制进展

阐述了中外主要的多源气象数据融合产品研究进展与趋势,重点介绍了中国气象局国家气象信息中心研制的陆面气象要素(包括气温、降水、湿度、风、气压、辐射等)、土壤温度与土壤湿度、洋面温度与洋面风、三维云等多源融合格点产品研发现状,以及中国气象局国家气象信息中心多源数据融合中试平台及统一质量检验评估系统的进展,并对未来多源气象数据融合产品研制进行了展望。

气象多数据源数据融合模型研究

在总结现有数据融合技术的基础上 ,对目前的通用多传感器数据融合技术进行了分析。基于气象网络研究领域的多数据源融合问题 ,提出了气象网络中多数据源的数据融合模型及其采用的主要技术思想 。

多源融合实况分析产品在重庆地区的适用性分析

文章利用重庆市范围内的1984个地面自动气象观测站2019年11月—2021年10月的气象观测资料,通过误差、平均误差、绝对误差、平均绝对误差、均方根误差、相关系数等评估指标对气温、相对湿度、风速、能见度、降水等5大类12种的5 km多源融合实况分析产品在重庆地区的适用性进行评估分析。评估结果表明:多源融合实况分析产品整体质量良好,温度产品最优,相对湿度和降水产品次之,风速产品最差;产品质量呈现季节性变化趋势,春、冬季优于夏、秋季,其中降水产品随季节变化最为明显。因此需结合本地特点和应用选择适合的产品。

2019—2020年1—3月降水和气温的多源数据融合产品检验评估及对比分析

对2020年1-3月CLDAS多源降水融合实况、多源气温融合实况采用平均绝对误差分析、均方根误差分析及相关系数分析等方法进行检验评估,并与2019年同时段多源降水融合实况、多源气温融合实况进行对比分析。结果表明:2月降水多源融合实况较观测实况偏多;3月多源气温融合实况最接近观测实况;西部地区的日最低气温多源融合实况较为接近观测实况。

多源气象卫星数据融合方法与应用的比较研究

随着气象卫星遥感数据趋于丰富化,如何对格式复杂、分辨率差异较大的多源气象卫星遥感数据进行合理融合,在提高分辨率的同时,剔除冗余和噪音的影响,获取更加精细可靠的融合数据,成为当前提升海量气象卫星遥感数据利用率的有效途径。本文基于多源气象卫星数据融合技术,综述了数据融合理论的主要过程与层次、常用像元级融合方法以及定量评价指标,综合探讨了不同数据融合方法的适用范围与优缺点,并且对于当前存在的问题和今后多源气象卫星数据融合的发展与应用前景予以讨论,以期为数据融合方法的进一步探索以及拓宽应用途径提供帮助。

基于集合卡尔曼滤波法的清江流域多源融合降水分析

高质量的水文气象观测数据是开展气象和水文灾害监测、预报预警及长期气候变化趋势分析的基本支撑。针对流域尺度内现有融合降水数据空间分辨率低的问题,通过集合卡尔曼滤波(EnKF)融合算法对清江流域33个地面站点和TRMM及CMORPH两种卫星产品的降水数据在日尺度上进行融合,得到了0.05°×0.05°的清江流域融合降水数据MSAP。利用留一交叉验证的方式对卫星降水、地面插值和MSAP融合降水数据进行定量分析,证明EnKF融合算法能从相关性系数R、平均绝对误差MAE和均方根误差RMSE 3个方面改善清江流域降水的精度,并且融合算法改善了卫星数据和地面数据在流域边界部分区域精度低的缺点,展现了EnKF融合算法在降水数据融合中的应用潜力。进一步地,将MSAP与CMFD、ERA5和MSWEP等3种主流再分析数据进行对比,并对1998年汛期清江流域与长江干流四次洪峰遭遇中最大的两次遭遇所对应的场次强降水进行了空间分析。结果表明,在时间尺度上,MSAP数据具有最高的R和最小的MAE及RMSE;在误差的空间分布上,MSAP数据在各站点精度评价指标的空间差异最小,四种再分析数据精度由高到低排序为MSAP>CMFD>MSWEP>ERA5;在历时5日和历时2日的场次强降水过程中,CMFD、MSWEP和MSAP均能在一定程度上反映出暴雨中心,在空间分布和降水量级上,MSAP和CMFD基本保持一致。

基于天津市全城气象观测数据的高分辨率实况分析产品质量评估

基于天津市254个地面观测站数据,通过计算多种统计指标评估了高分辨率多源气象数据融合产品对2020年9月份2 m气温和10 m风速的同化结果。结果表明,就天津市全域来看,产品对2 m气温和10 m风速的同化结果与观测具有较高的一致性,但也存在区域差异,误差较大的区域主要集中在北部蓟州山区和城区。这说明在实际预报业务与应用中,对融合产品的使用要结合各个地区的特点,如地形、下垫面等因素以及变量的选择。

中亚地区2001-2020年250 m及2020年30 m分辨率植被生长季NDVI数据集

中亚地区是北半球最大的干旱和半干旱区,其生态环境十分脆弱,对全球气候变化的响应较为敏感。由于该区域的特殊地理位置,维护该区域生态系统的稳定对全球经济社会发展至关重要。植被具有重要的生态环境指示作用,其时空分布格局和变化趋势是评估区域生态状况的重要指标。归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)作为研究植被最常用的遥感指数之一,能够表征植被的时空变化特征。本数据集利用MODIS13Q1产品生成了中亚地区2001–2020年长时间序列空间分辨率为250 m的生长季均值NDVI数据,并使用基于规则的分段回归Cubist算法,结合Landsat数据,融合得到了能够更好表征地物细节的30 m空间分辨率的2020年生长季均值NDVI数据。同时,本数据集从数据源的质控,模型训练优化,以及模型独立验证三个方面对数据产品进行质量控制,以确保数据的精度和可靠性。本数据集的生成为中亚地区植被动态变化和空间格局的分析提供了有力的数据支持。

CLDAS融合土壤相对湿度产品适用性评估及在气象干旱监测中的应用

基于2008—2017年全国自动气象观测站逐旬土壤相对湿度观测数据,综合评估中国气象局陆面数据同化系统(CMA Land Data Assimilation System,CLDAS)0~20 cm层融合土壤相对湿度产品在中国地区的适用性,评估表明CLDAS土壤相对湿度产品在中国东北、西北、江南大部及华南等地区存在较大系统性误差,总体上适用性较差。为消除CLDAS土壤相对湿度产品的系统性误差,采用回归订正法、7旬滑动平均订正法和临近加权前旬订正法对CLDAS土壤相对湿度产品进行误差订正处理,对订正结果评估发现:订正处理后CLDAS土壤相对湿度产品与站点观测的相关性显著增加,系统偏差基本消除,适用性明显提高,3种订正方法中临近加权前旬订正法的订正效果最优。最后,采用经不同方法订正后的CLDAS土壤相对湿度产品对2017年5月东北—华北地区一次气象干旱个例进行重现,对比验证表明:相对其他两种订正方法,经临近加权前旬订正法处理后的CLDAS土壤相对湿度产品能更为精准地重现2017年5月东北—华北地区气象干旱的落区和强度。

基于多源数据融合技术的高压电缆户外终端状态监测系统研究

针对高压电缆户外终端运行时状态受众多因素影响的特点,基于对监测系统多源数据的提取与处理,建立了高压电缆户外终端状态监测系统。首先采用独立的信息采集系统,通过不同的通信手段将数据收集后进行清洗与挖掘,并对其相关性进行分析,最后应用该系统对某220kV高压电缆户外终端进行为期五年以上的状态监测工作,验证了该系统的有效性,为户外终端的状态监测与老化评估提供了参考。

天津港航气象业务进展

天津气象部门近年来不断加强港航气象业务能力建设,建立天津市海洋气象重点实验室,完善海上气象观测站网,开展基于多源数据融合的海洋气象监测分析技术研究,发展海气浪耦合数值预报模式和海洋气象专业数值模式,加强海上大风、海雾、强对流以及海洋气象影响预报技术研究,建设海洋气象一体化业务平台,实现最高分辨率1 km、1 h的精细化海洋气象智能网格预报;组建天津港航气象服务中心,开展面向港口作业生产的融入式、精细化气象服务,积极拓展近海及远洋航线气象服务,提升海洋气象应急保障服务能力。

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,该课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。

星机地综合观测定量遥感融合处理与共性产品生产系统关键技术研究与系统设计

针对全球资源环境监测需求,本课题作为"星机地综合定量遥感系统与应用示范(二期)"项目的一部分,将集成和突破在"一期"研究中形成的卫星数据库分布式组网技术、多尺度遥感数据同化与真实性检验技术、面向应用的遥感数据融合处理与生成技术等关键技术,重点突破运行性多源遥感共性产品生产系统构建中的一系列相关技术,研制星机地综合观测定量遥感数据融合处理与共性产品生产系统。该年度基于项目一期相关技术成果,初步实现连通6个以上卫星数据中心的能力,建立虚拟组网分布式卫星数据服务系统;研究多源遥感数据的辐射归一化、几何归一化、定量遥感产品反演、星机地观测数据同化、时空无缝融合和多尺度真实验证等技术,对虚拟组网的分布式卫星数据服务系统、多源遥感数据辐射归一化系统、多源遥感数据几何归一化系统、多源数据融合定量遥感产品生产系统、多源数据融合产品生产系统、时间连续共性产品同化系统、定量遥感产品真实性检验系统、多中心海量遥感数据协同处理支撑系统八个子系统进行实际的系统设计工作,包括顶层设计、需求分析及概要设计。

气象大数据在运检智能管控中的应用

气象综合展示功能作为冀北智能运维管控系统的一个功能模块,以GIS平台为前端,通过对气象数据、监测数据、运维数据等大数据集成分析,建立气象灾害预测预警模型,将气象局的数值预报与其它信息相结合,进行综合分析,自动生成气象预警和告警信息,用于指导冀北电网线路运维防灾减灾工作。

基于重庆“6·22”特大暴雨的降水融合产品质量评估

为对比分析CMPAS(CMA multi-source merged precipitation analysis system)中国区域融合降水分析系统的二源和三源降水融合产品对特大暴雨降水过程的监测能力,以2020年6月19-22日重庆特大暴雨过程为例,利用重庆1977个自动气象站逐小时降水数据进行空间对比和统计评估。结果表明:(1)降水等级偏小时,两种降水融合产品数值以偏小为主,随着降水等级增大,估算误差也增大,两种产品数值以偏大为主,出现单站极端降水时,估算误差达到最大,两种产品数值均偏小,但三源产品值更接近站点观测值。(2)对于10 mm/h以下的降水区域,3种降水资料的空间分布结构完全一致;对于10 mm/h以上的降水区域,二源和三源产品的空间分布结构、量级与站点观测值分布基本吻合。出现极端降水的区域,二源和三源产品值较站点观测值偏小,在空间结构和量级的细节处理上,三源降水产品更接近实况。

海南全域旅游气象服务系统设计及应用

围绕着全域旅游气象服务的需求,研究和设计了基于多源数据融入技术的全域旅游气象服务系统模型,并根据该模型,融合海南省当地的气象、地理、旅游、生态、经济、社会等多源数据,在微信上开发了"站点式景区道路天气导航地图"。通过一段时间的实际业务运行,该系统能够提供比较准确的"衣、食、住、行、娱"综合旅游信息,为游客的出游提供趋利避害的参考,提升了海南全域旅游气象服务能力。同时,也发现了一些问题,需要进一步完善和优化。