基于地形因子的土壤有机碳最优估算模型

基于数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM),同时考虑因子组合和分辨率构建土壤有机碳(SOC)最优估算模型。在7 100 km2范围内,选取了71个分辨率和22个地形因子中不多于5个因子的所有可能组合,构造了2 514 820个模型。采样点随机分为两组,6 362个训练样点构造数据挖掘模型,其他2 208个为验证样点。根据模型相关系数r值大小从中选取了不同个数因子组合以及相应分辨率的最优模型,并根据这些模型生成对应的土壤有机碳图。结果表明:单个地形因子模型和栅格大小之间的关系表现出多样化,并不是分辨率越高模型结果越好。单因子模型r值的大小并不能决定其在因子组合模型中的重要性。不同的因子及其组合有其特定的最适分辨率,最佳分辨率范围约为60~150 m。综合数据的存储空间和计算量、模型复杂度、预测精度以及空间表达能力,该地区最优模型由相对坡位、高程、归一化高程及多尺度山谷平坦指数等4个变量组成,对应分辨率为121.6 m。同时与多种克里格空间插值方法生成的土壤有机碳空间分布图进行了对比分析,发现无论几个变量的组合,其空间预测能力均较克里格空间插值方法更能表达SOC的空间变化,预测精度也较高。

基于多轴差分吸收光谱技术的最优估算法反演气溶胶消光廓线研究

研究了多轴差分吸收光谱技术的气溶胶消光系数垂直廓线反演方法,基于非线性最优估算法,通过地基多轴差分吸收光谱仪观测的O4气体差分斜柱浓度,结合大气辐射传输模型,反演气溶胶消光廓线和光学厚度.2017年7月和8月在淮北地区开展了外场观测实验,低仰角(小于15°)的O4差分斜柱浓度模拟结果和测量结果相关性高于0.9,较好反演了对流层的气溶胶状态.研究表明淮北地区夏季气溶胶含量整体较低,出现的两天高值天气(7月24日和8月12日)的光学厚度日均值为0.65和0.59,分别为季节均值的1.6倍和1.4倍.通过气溶胶消光廓线时序图可知,两天的气溶胶高值都位于0.5km以下,污染主要为本地积累产生.

用卡尔曼滤波与有限元结合对地下水位进行最优估算

本文主要论述了卡尔曼（Kalman）滤波法与有限元结合进行地下水位最优估算的基本原理，并用实例进一步论证了卡尔曼有限元法的优点。

硬塑薄壳屈服条件下的最优线性化估算

介绍了利用内接或外切多边形去取代原有的非线性超凸曲面进行硬塑薄壳承载能力计算的方法。该方法涉及构造多边形边界的选取、计算矩阵K1和K2的构造、薄壳承载能力计算等过程,阐述了计算过程中的关键问题,给出了具体的计算实例。

量身定制制服最优裁剪方案的理论研究

用微分方法及拉格朗日乘数法求得量身定制制服裁剪方案的最优估算法,即定制制服归并后各规格的件数相等可使用料总量最小,以此总结量身定制制服的理论最优裁剪方案,并通过与企业实际操作的多个案例进行比较,验算各项指标,验证最优裁剪方案的可行性。

有理二次Bèzier曲线的导矢量模长的最优界限

为了简化与方便估算,有理Bèzier曲线R(t)的导矢量模长估计问题通常转化为||R'(t)||≤λmaxi||P_i-P_(i+1)||中常数l的估计问题,其中P_i为R(t)对应的第i个控制点.针对有理二次Bèzier曲线的导矢量模长估计问题,提出参数l的最优下界估算方法.首先将有理二次Bèzier曲线的三个权因子的所有情形归结为8种类型;然后分别对每一类情形显式地给出参数l关于三个权因子的表达式,并证明了这是参数l对应的最优下界;最后综合所有的8类情形,给出了相应的结论.通过数值例子,进一步验证了该方法得到结果的最优性.

碳循环反演大数据模型的探索与分析

本文在分析碳源排放清单(R_(排放))、生物过程模拟植被净生态系统生产力(NEP_(植被))、大气层碳卫星监测CO_(2)浓度(CO_(2月平均浓度))三种反演时空分布数据的基础上,利用LM最优估算法结合球冠谐模型解析碳的基础量值及空间分布关系,通过计算机深度学习,构建基于上述三个模型融合的大数据模型,以期探明工业碳源排放清单CO_(2)较为明晰准确的反演过程和各个环节的数学关系,为有效的消碳提供技术路径支撑。

基于GPS矢量观测信息的姿态确定算法(英文)

用于GPS姿态确定的矢量化算法可等价于两级最优问题。第一级把GPS载波相位观测量转换为矢量观测量。第二级是Wahba问题,即从矢量观测量获得最佳姿态解。Wahba问题可用四元数法求解,如QUEST方法。本文采用基于小角度的迭代法求解Wahba问题。在均衡星座或均衡基线条件下,两级最优解亦是全局最优解。实验结果表明迭代解的精度与QUEST解相同。实验中也应用了改进的TRIAD算法以比较两级最优解。

基于流行度的自适应Web预测模型

目前基于局部匹配预测(PPM)模型的研究关注的焦点是在保证预测精度的前提下,尽量缩减PPM的空间占用,但缺乏自适应动态更新机制,难以实现在线预取。针对Web访问特点,提出了基于流行度的自适应预测模型。该模型的核心是基于Web对象流行度的PAPPM预取算法,通过模型构造、模型预测和模型更新三个过程实现了动态自适应的Web预取。讨论并实现了确定性上下文预测,最优阶估算以及上下文LRU替换策略等功能。在Web缓存与预取一体化条件下的实验表明,该模型具有较高的性能,适用于在线预取。

格尔木地区整层大气臭氧浓度激光外差测量与反演研究

搭建了便于外场观测的3.3μm激光外差光谱仪,实测其光谱分辨率为0.004 cm^(-1)。利用该设备测量了青海格尔木地区整层大气臭氧的吸收光谱,并结合最优估算法反演了该地区的臭氧浓度。测量期间,格尔木地区臭氧柱浓度均值约241.7 DU,且浓度随观测时间呈上升趋势,上升速度约4 DU/h。结果表明,该激光外差光谱仪结合最优估算法能够实现高海拔地区整层大气臭氧浓度的测量,在环境、气象及激光大气传输等研究领域具有重要的应用前景。

3.66μm激光外差光谱仪设计与水汽柱浓度反演

激光外差光谱测量技术具有光谱分辨率高、探测灵敏度高、成本低等特点,近年来在温室气体探测、激光大气传输等领域得到了广泛的应用。以3.66μm分布反馈式带间级联激光器作为本振光源搭建了一套高分辨率激光外差太阳光谱测量装置,实现了水汽吸收光谱的实时测量,并利用最优估算法对整层大气中的水汽柱浓度进行了反演,得到合肥地区2019年5月22日和23日的水汽柱浓度。反演结果与同步进行观测的傅里叶变换光谱仪EM27/SUN测量结果变化趋势一致,相关性优于0.8,偏差小于15%。研究结果表明,搭建的激光外差光谱测量装置能够实现大气中水汽吸收光谱的实时测量以及水汽柱浓度的精确反演,同时为后续的水汽浓度廓线测量与研究奠定了基础。

Nonlinear least square estimation using difference quotient instead of derivative containing different classes of measurements

Using difference quotient instead of derivative, the paper presents the solution method and procedure of the nonlinear least square estimation containing different classes of measurements. In the meantime, the paper shows several practical cases, which indicate the method is very valid and reliable.

被动多轴差分吸收光谱技术监测大气NO_2垂直廓线研究

痕量气体垂直廓线的监测,对大气污染研究具有重要意义。介绍了被动多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术监测痕量气体垂直廓线的光学遥感方法。研究中MAX-DOAS测量多个角度的斜柱浓度、结合大气辐射传输模型,利用最优估算法反演出痕量气体垂直廓线,并对最优估算法参数选取和反演评估进行了详细描述。将该技术应用于合肥地区NO2垂直廓线的监测:通过与长光程差分吸收光谱仪的测量结果对比,相关系数达到0.80。该技术为大气环境立体监测提供了一种简便的方法。

多轴差分吸收光谱技术测量NO_2对流层垂直分布及垂直柱浓度

研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的对流层NO2垂直廓线及垂直柱浓度反演方法.该方法采用了先反演气溶胶廓线,然后在此基础上反演痕量气体垂直分布的两步反演方法.其中痕量气体廓线反演时采用了非线性最优估算法,使反演更少地依赖于先验信息,更有利于自动获取痕量气体廓线.首先研究了应用非线性最优估算法的痕量气体垂直廓线反演算法中权重函数、先验廓线及其协方差矩阵的计算方法,设计了适合于痕量气体垂直分布变化剧烈地区的迭代方案.通过计算机仿真,研究了算法重建盒子型和抬高型NO2廓线的效果,研究表明两种典型分布下算法都可以较好地重建2 km以下的NO2分布,在近地面的反演精度达到0.6%.然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种典型条件下,研究了算法重建同一NO2廓线的效果,研究表明不同气溶胶条件下反演算法都可以得到相似的结果.分析了错误的气溶胶状态对于NO2廓线反演的影响以及反演算法的误差来源.在合肥地区开展连续观测实验,并将观测的NO2垂直柱浓度与卫星对比,相关性系数达到了0.85.将MAX-DOAS反演的近地面NO2浓度与长程DOAS结果对比,相关性系数达到0.76.此外简化的MAX-DOAS痕量气体垂直柱浓度反演方法中常采用固定典型的气溶胶状态,将两步法结果与简化方法结果进行对比,两者的最大相对偏差为112%.因此准确获取气溶胶状态,尤其是气溶胶光学厚度,对准确反演对流层NO2垂直柱浓度十分必要.

多轴差分吸收光谱技术反演气溶胶消光系数垂直廓线

研究了多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)的气溶胶消光系数垂直廓线反演算法.该算法应用非线性最优估算法,通过MAX-DOAS测量的氧的二聚体(O4),反演气溶胶消光系数垂直廓线和光学厚度(AOD).首先研究了非线性最优估算法中权重函数、先验廓线协方差矩阵、测量不确定度协方差矩阵的计算方法,针对中国气溶胶浓度较高且变化剧烈的特征,设计了非线性迭代方案.然后在低气溶胶、高气溶胶和抬高型气溶胶三种状态下,通过计算机仿真模拟验证了MAX-DOAS气溶胶消光系数垂直分布反演算法,讨论了误差来源.之后在合肥地区开展了连续观测实验,并将反演的AOD与CE318太阳光度计对比,两者的相关性系数达到了0.94.AOD反演的相对误差约为20%.又将反演的最低层(0—0.3 km)气溶胶消光系数与能见度仪对比,两者的相关性系数为0.65.近地面气溶胶消光系数反演的总相对误差约为10%.模拟验证和对比实验均说明本文研究的气溶胶消光系数垂直廓线反演算法可以较好地获取对流层的气溶胶状态.