面向原位数据的海洋观测客户端软件设计与实现

原位数据在海洋观测过程中具有重要作用。本文针对面向原位数据的海洋观测客户端软件开发复用率低、不同观测平台之间数据通用性差的问题,结合已有的海洋观测软件,利用ActiveX控件开发技术、WebGIS以及WebService技术,提出面向原位数据的海洋观测客户端软件设计模型,通过原型系统验证了模型设计的有效性。该设计模型对于面向原位数据的海洋观测客户端软件的高效率开发具有重要作用。

基于DBSCAN聚类算法的卫星数据分区异常检测

随着我国第一颗电磁监测卫星的发射,卫星探测的海量数据不断涌现,探究空间载荷数据变化特征已成为当前研究热点。为了对张衡一号卫星LAP载荷数据进行异常检测,该文将处理后的数据按地理纬度划分为南纬50°到南纬20°,南纬20°到北纬20°,北纬20°到北纬50°三个区域,依次采用DBSCAN密度聚类算法进行聚类异常检测。结果表明,该方法可用于对LAP数据的异常检测。DBSCAN密度聚类算法可用于检测卫星异常数据,为检测卫星探测数据异常、研究空间数据变化特征提供思路参考。

便携式野外传感器原位数据采集系统设计

针对地质水文勘测等领域对数据采集系统便携性与时效性的需求,设计了一种便携式野外传感器原位数据采集系统。详细介绍了系统的总体设计思路、软硬件平台架构、各组件实现方案等。系统具有小型化、原位化、低功耗、可移动、通用性强等突出优点,便于操作人员在野外快速开展参数就地测量或者定期巡检。系统可自动保存采样点时间、温湿度、采样点参数、传感器类型以及采样数据等相关信息,并通过运行于计算机上的数据管理系统实现采集系统的参数配置与采样数据的离线管理。系统可靠便携、人机交互和谐、数据存储量大、性价比高、移动性能好、对不同传感器适应性能优异,可较好满足野外观测学科领域的参数测试需求。

ZH-1卫星LAP数据校正及与Swarm B数据差异分析

针对ZH-1卫星朗缪尔探针(LAP)原位电子密度观测数据远小于其他系统观测数据的问题,本文利用COSMIC及COSMIC 2在中纬度地区的掩星数据,得到对LAP数据的校正关系,并进一步利用与ZH-1具有相似飞行高度的Swarm B卫星全球等离子观测数据对校正后的LAP数据进行检验,以评估校正结果的准确性和可靠性.检验结果认为:(1)校正后的LAP数据与Swarm B数据基本一致,两者在中纬度地区符合较好,在赤道地区仍有明显偏差.(2)这一偏差与观测数据值的大小有关,在较小观测值时两者符合较好,较大观测值时差异变大,可能与两个卫星载荷的不同动态响应特性有关.(3)经过线性校正的LAP数据不会改变相对变化关系,但拓展了数据的应用场合.

ZH-1卫星得到的中国及邻区顶部电离层背景特征

利用ZH-1(CSES)卫星LAP载荷原位电子密度数据对中国及邻区(0°—54°N,70°—140°E)的顶部电离层背景分布及随季节变化进行了详细分析,研究结果显示:(1)研究区赤道异常的纬度延伸范围、随经度分布形态及它们的季节变化,具有与其他研究结果一致的规律性.(2)中纬度区,白天电子密度存在一个低值带,夜间电子密度呈现高值带.昼夜对比结果显示夜间电子密度升高现象在研究区中纬以上所有季节都存在,但在向低纬延伸时与赤道异常现象呈互补分布,此强彼弱,反之亦然.(3)白天观测的电子密度,半年异常表现为随纬度升高,两峰值出现时间由春秋季向夏季演变,最终过渡到中纬只有夏季峰值的年变形态;季节异常仅在赤道附近4°范围内出现.夜间观测的电子密度,北纬22°以上、50°以下出现半年异常,22°以下出现季节异常.(4)月均值背景总体上表现为夜间电子密度较白天相对波动更剧烈;其中白天电子密度,分季、夏季较冬季波动更剧烈,赤道异常区较中纬区波动更剧烈;夜间电子密度,在所有时、空上波动水平大致相当.(5)研究区电离层背景时空变化特征较为复杂,数据波动亦随时空有变化,对电离层相关科学问题的研究需关注数据背景的分析.综合这些结果及与其他同期观测数据的比较结果,我们认为ZH-1卫星原位电子密度观测数据的相对变化与其他数据集一致.同时,研究区背景数据也呈现了以往研究中未被发现的特征.ZH-1卫星观测数据具有一致的地方时和观测地点,为电离层相关科学问题的系统性研究提供了一个很好的数据集.

基于ZH-1卫星探测的太阳活动低年顶部电离层不规则结构的时空特征

利用ZH-1卫星2019、2020年的原位电子密度观测数据,对卫星观测范围,即地理纬度南北65°之间午夜后顶部电离层的不规则结构进行研究,得到如下结果.(1)午夜后顶部电离层不规则结构集中区主要分布在地磁赤道、中纬度以及较高纬度区,白天赤道异常峰值区为不规则结构的谷值区.(2)不同纬度区不规则结构随地理经度分布呈现出明显的空间演化规律,由南北半球较高纬度区不规则结构集中在各自地磁极所在经度区的2波结构分布,到南北2个半球中纬区相位和数量相反变化的2波结构分布,逐渐过渡到赤道区的4波结构分布.(3)不同纬度区不规则结构的季节变化在较高纬度区为当地夏季峰值,到中纬区夏季峰值的持续时间明显缩短,逐渐过渡到赤道区夏冬两个峰值、春秋两个谷值的季节变化规律.(4)除季节规律与以往研究结果有较大差异外,赤道附近大西洋区不规则结构较少,与以往研究中该区事件较多的结果也大相径庭.赤道区不规则结构沿地理经度分布表现为东太平洋、非洲区事件比较集中而亚洲、大西洋经度区事件较少的4波结构,与夜间电离层背景的4波结构分布一致.(5)北大西洋在地磁中纬区有一个事件集中区,该区与南大西洋异常区(SAA)共轭,事件集中可能与SAA区的离子沉降有关;这个区域的事件大都发生在北半球夏季,与赤道处大西洋区事件较少形成对比.本文得到一些不同于以往的研究结果,有助于我们对电离层更深入的认识.由于所得结果为太阳活动低年午夜后的电离层不规则结构的时空分布,与以往研究不一致之处,既有地方时差异的原因,也有太阳活动水平差异的原因,其中仍有一些问题尚未得到解决,期望在ZH-1卫星积累更多观测数据后对这些问题进行更深入的研究.

太阳极轨天文台

太阳极轨天文台利用高轨道倾角(≥80°)和小椭偏率轨道,将首次实现正面对太阳极区磁场和速度场高精度成像观测,结合多波段遥感和原位测量,为解决太阳磁活动周起源的世纪难题提供决定性观测,为破解“原始”高速太阳风的起源效应之谜提供直接观测支撑,为理解日球层整体结构突破性创建数据驱动的日球数值模型.

宽频带地震仪性能现场检测方法进展研究

宽频带地震仪具有采样信号频带宽、动态范围广及采样精度高的特点,常布设于野外流动地震台站中进行长时间的地震观测,利用宽频带地震仪及由其组成的观测系统进行科学研究已成为近年来的发展趋势.由于野外环境存在大量不确定因素,这些变化可能会导致宽频带地震仪性能改变,从而影响数据质量.现场检测作为地震仪器性能检测的一种方法,无需改变仪器的布设位置能够保证仪器采集的连续性,同时考虑野外现场因素的影响.因此,宽频带地震仪性能的现场检测也越来越受到国内外学者的重视.本文以野外宽频地震仪性能检测为研究方向,从仪器性能的影响因素、原位校准方法以及利用观测数据评估仪器性能这三个角度出发:(1)论述了布设位置及方式、温湿度及大气压力变化对仪器性能的影响;(2)介绍了仪器原位校准中的电测法和对比测量法;(3)总结了利用地震信号、地震背景噪声以及潮汐信号对宽频地震仪性能进行现场检测的方法.最后,本文对目前宽频地震仪性能检测方法存在的问题进行分析总结,并对其发展前景提出展望.