检索结果-内蒙古大学图书馆

海洋科学 2023年第9期47卷 12-27页

作者：田丰林王昊刘巍马颖陈戈中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛市计量技术研究院山东青岛266000

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋... 详细信息

海洋中尺度涡旋可视化可以将海洋中尺度涡旋的运动规律以图形图像等直观的方式加以展现,是研究海洋中尺度涡旋强有力的工具。然而,现有的可视化方法存在一些不足,如时空连续可视化框架中的流线不能表现全时空连续的运动过程,应用到海洋涡旋提取的特征值受阈值影响严重,交互式传输函数依赖用户经验等。为解决已有的不足,本文首次提出了全时空连续框架和传输函数标准形态模式,将基于区域的涡旋提取技术(Ω准则)应用到海洋中尺度涡旋可视化中,并提出了全时空连续可视化框架二维及三维的GPU实现方案。实验结果表明,本文的可视化方案达到了实时可交互的级别,对于海洋中尺度涡旋交互式可视化具有重要意义。

关键词：涡旋可视化传输函数时空连续迹线流线

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基于CALIOP和MODIS的北极地区海雾检测研究

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大气与环境光学学报 2022年第2期17卷 267-278页

作者：陈标吴东中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266200

极地地区的海雾给极地科考和海冰研究带来了挑战,但由于相关监测数据较少,因此对极地地区海雾的研究还相对匮乏。基于CALIOP传感器可以观测垂直方向上云雾信息的特性,使用准同步观测的MODIS中分辨率成像光谱仪对北极地区的云雾信息进行... 详细信息

极地地区的海雾给极地科考和海冰研究带来了挑战,但由于相关监测数据较少,因此对极地地区海雾的研究还相对匮乏。基于CALIOP传感器可以观测垂直方向上云雾信息的特性,使用准同步观测的MODIS中分辨率成像光谱仪对北极地区的云雾信息进行分析。首先使用深度神经网络模型反演云顶高度,再根据云高确定是否为海雾。并且就不同波段对反演结果的影响进行了分析。结果显示使用深度神经网络反演的云顶高度平均绝对误差要比传统方法的结果低1774.280 m,可以更好地对云顶高度进行反演,提高了海雾检测精度。

关键词：正交偏振云-气溶胶激光雷达中分辨率成像光谱仪海雾检测云顶高度深度学习

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南海北部陆坡海区春末第一模态内孤立波观测及特征分析

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海洋科学进展 2022年第3期40卷 399-407页

作者：王火平鞠霞孙佳于龙中海石油(中国)有限公司深圳分公司深水工程建设中心广东深圳518067 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

为获取南海北部陆坡海区第一模态内孤立波的动力结构及时间变化特征,本文利用该海区1套内孤立波浮标观测数据,对陆坡海区的内孤立波现场观测数据分析,识别判定了2021年5月5日至6月3日共30 d的179次第1模态内孤立波过程,并进行了内孤立... 详细信息

为获取南海北部陆坡海区第一模态内孤立波的动力结构及时间变化特征,本文利用该海区1套内孤立波浮标观测数据,对陆坡海区的内孤立波现场观测数据分析,识别判定了2021年5月5日至6月3日共30 d的179次第1模态内孤立波过程,并进行了内孤立波的特征分析。南海北部陆坡海区第1模态内孤立波剖面流场为双层结构,上层主要为西偏北向流动,下层流向与之相背,流速转向发生在100~150 m深度处。内孤立波期间,最大流速多发生于上层,流速为60~120 cm/s,底层流增强,上层流与下层流流向相反。受内潮影响,研究区域内孤立波存在半日和全日2个周期,主要以20~30 min间隔的波列形式向西偏北方向传播。本文关于南海北部陆坡海区第一模态内孤立波的分析研究有助于提升对该海区内孤立波时空变化特征的认识,为工程水下施工提供参考和依据。

关键词：内孤立波南海陆坡现场观测传播方向

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基于海流的水下滑翔机出水位置预测研究

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舰船科学技术 2023年第3期45卷 66-73,181页

作者：门腾飞王岩峰官晟丁军航青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 康复大学康复科学与工程学院山东青岛266113

水下滑翔机具有低成本、长航程、自主性强、可重复使用等优点,广泛应用于各种海洋现象观测。为使水下滑翔机观测达到对海洋现象进行立体化、多维化和精确化的描述,在操控中提高水下滑翔机出水位置的预测精度尤其重要,而海流是影响运动... 详细信息

水下滑翔机具有低成本、长航程、自主性强、可重复使用等优点,广泛应用于各种海洋现象观测。为使水下滑翔机观测达到对海洋现象进行立体化、多维化和精确化的描述,在操控中提高水下滑翔机出水位置的预测精度尤其重要,而海流是影响运动轨迹的重要环境因素。本文以“海燕-Ⅱ”为研究对象,首先建立考虑海流与浮力损失的数学模型,之后利用海试数据验证数学模型的可靠性。通过Simulink仿真分析浮力损失与海流对水下滑翔机出水位置预测的影响,进而引入深平均流算法并实现了算法在螺旋桨推进模式下的应用。最后通过海试运动周期验证了加入深平均流后,对于水下滑翔机出水点的预测精度显著提高。

关键词：水下滑翔机出水位置预测深平均流运动仿真

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面向短时地铁客流量预测的混合深度学习模型

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计算机工程 2022年第5期48卷 297-305页

作者：彭桐歆韩勇王程张志浩中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛市市北区党建引领基层治理推进中心山东青岛266000

城市交通客流量精准预测是智能交通系统的重要环节,是有效管控交通、规划最佳出行线路的关键。目前城市交通客流量短时预测研究主要集中在利用深度学习模型进行时空特征的提取,忽略了对模型优化的研究。针对短时地铁客流量预测存在的问... 详细信息

城市交通客流量精准预测是智能交通系统的重要环节,是有效管控交通、规划最佳出行线路的关键。目前城市交通客流量短时预测研究主要集中在利用深度学习模型进行时空特征的提取,忽略了对模型优化的研究。针对短时地铁客流量预测存在的问题,提出一种混合深度学习模型ResGRU_(Metro),将卷积神经网络、残差单元和门控循环单元相结合,捕获流量数据的时空特征。针对深度学习模型常用的损失函数难以对交通客流量峰值进行精准预测的问题,引入面向短时交通流量预测的加权平方误差,根据交通客流量的大小为预测误差赋予不同权重,并加大对交通客流量峰值处误差的惩罚,使神经网络在反向传播时更加关注峰值处的预测和误差,从而提升交通客流量峰值的预测精度。此外,通过耦合天气、空气质量等外部因子,改善模型的整体预测性能,增强模型的稳定性。实验结果表明,相比LR、PSVR、CNN等典型的预测模型,ResGRU_(Metro)模型有更高的预测精度,能够准确预测交通客流量的峰值。

关键词：智能交通短时客流量预测时空特征残差神经网络门控循环单元加权平方误差

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相同尺度地形与背景流共振生成内孤立波机制

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海洋科学进展 2022年第2期40卷 197-208页

作者：吴凡杨永增熊学军陈亮宫庆龙自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266061 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100

为研究内孤立波的地形和背景流共振机制,用地形和背景流共振机制计算了3个潜标观测的内孤立波(不同模态、不同波长)的流速和传播速度,并与观测到的内孤立波进行比较。潜标观测的第一模态内孤立波(波长分别为6.4和3.3 km)都是下凹型内孤... 详细信息

为研究内孤立波的地形和背景流共振机制,用地形和背景流共振机制计算了3个潜标观测的内孤立波(不同模态、不同波长)的流速和传播速度,并与观测到的内孤立波进行比较。潜标观测的第一模态内孤立波(波长分别为6.4和3.3 km)都是下凹型内孤立波,2个内孤立波的传播速度约为1.4 m/s、最大振幅约为48 m,水平流向结构都是上层西北向、下层东南向,波长3.3 km的内孤立波波峰前后有更明显的下降流和上升流。用共振机制计算出的第一模态和第二模态纬向流速的垂向结构与观测相同,最大纬向流速出现的深度与观测一致,分别相差5和12 m。用共振机制计算出的内孤立波传播速度与用KdV方程计算的传播速度相当,共振机制计算波速为0.66~1.21 m/s,KdV方程计算波速为0.79~1.40 m/s。

关键词：地形傅里叶级数展开背景流共振内孤立波

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BP和RBF神经网络应用于海表温盐短期预测效果对比

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海洋科学进展 2022年第2期40卷 220-232页

作者：李亚蒙丁军航孙宝楠官晟青岛大学自动化学院山东青岛266071 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 山东省工业控制技术重点实验室山东青岛266071 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 山东省海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

为了对海表温度(Sea Surface Temperature,SST)和海表盐度(Sea Surface Salinity,SSS)数据进行精确的短期预报,基于多站位海洋观测浮标获取的海表温度和海表盐度数据,利用反向传播(Back Propagation,BP)和径向基函数(Radial Basis Function,RBF)两种神经网络方法开展了短期预测。首先,在预测时长固定为5 d的情况下,对比不同训练时长的预测结果的均方误差(Mean Squared Error,MSE),进而确定以20 d的观测数据作为训练集的预测结果均方误差最小。然后,以PAPA站观测浮标获取的2009年1月、4月、7月和10月各月的前20 d温盐数据作为训练集,分别训练BP和RBF神经网络,将训练好的2种神经网络模型应用于各月第21至25日的温盐数据预测。结果表明:BP和RBF神经网络均能有效预测海表温盐数据的季节性变化,但RBF神经网络对不同预测时间的整体预测效果优于BP神经网络。多站点数据的预测实验进一步验证了RBF神经网络模型具有较强的适用性和更高的准确性。RBF神经网络模型可以作为海表温盐数据短期预报的有力工具。

关键词： BP神经网络模型 RBF神经网络模型海洋观测浮标数据预测海表温度海表盐度

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南海内波研究前沿与热点

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海洋科学进展 2022年第4期40卷 564-580页

作者：郑全安陈亮熊学军胡筱敏杨光兵马里兰大学大气海洋科学系美国马里兰州学院市20742 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 自然资源部海洋环境科学与数值模拟重点实验室山东青岛266061

内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是... 详细信息

内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是全球海洋中超强内波多发海区之一。长期现场观测表明,吕宋海峡以西海域内孤立波振幅高达150~200 m,且终年发生。因此,南海是目前海洋内孤立波观测与研究热点海域。本文以2015年至2021年间发表的论文为依据,评述南海内波研究新进展,认为7 a来研究成果取得质的提升。第一,实现了由卫星为主要手段2D观测到以卫星与潜标同步3D观测为主要手段的提升。由此催生出振幅240 m超强内孤立波、中尺度涡对内波的调制作用、重现周期23 h内孤立波、浅海内孤立波裂变现象、深海盆内波及动能级串等创新成果。第二,研究区开始呈现向中部深海盆扩展趋势。迄今为止,南海内波观测与研究集中在吕宋海峡以西和北部陆架,现已出现向中部深海盆扩展趋势。第三,海洋探测高新技术应用于南海内波观测与研究,取得了突破性成果。由卫星高度计沿轨海面高度场二维平面波分解技术得出的南海M2内潮辐射图,解决了多年争论不休的南海北部内波生成机制和生成源地问题。人工智能技术成功应用于建立南海邻近的边缘海内波传播预报模式。模式预报的一个潮周期之后内波波峰线位置与后续卫星图像上显示的位置之间的平均相关系数达95%,平均距离均方根差为3 km。快速深潜剖面浮标技术应用于南海北部深海盆,得出0~3 500 m全水深内波波段(周期为0.1~1.8 d)波动引起的水温起伏幅度垂直分布。高分辨水下声成像技术,包括人工地震技术和回声探测仪,成功应用于南海北部陆架内波观测与研究。其中回声探测仪图像空间分辨率达10 cm,清楚显示出内孤立波波包精细结构,可精确测得水平尺度仅为2 m的孤立波特征半宽度。可以预期,大量科学研究成果的积累,特别是采用人工智能技术建立内波传播预报模式的成功实例,必将为开发南海内波精准预报模式奠定基础。

关键词：内波孤立波裂变内潮辐射图水下声成像南海

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基于SAR图像速度聚束调制的海浪反演研究

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海洋学报 2021年第12期43卷 111-121页

作者：许荞晖张彦敏王运华中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

本文首先对合成孔径雷达(SAR)海浪成像中的3种调制(倾斜调制、流体力学调制与速度聚束调制)的影响进行了对比分析,结果显示:速度聚束调制对SAR图像的影响最为显著。另外,由于SAR图像中固有相干斑噪声的存在,较低波数范围的噪声难以滤除... 详细信息

本文首先对合成孔径雷达(SAR)海浪成像中的3种调制(倾斜调制、流体力学调制与速度聚束调制)的影响进行了对比分析,结果显示:速度聚束调制对SAR图像的影响最为显著。另外,由于SAR图像中固有相干斑噪声的存在,较低波数范围的噪声难以滤除或抑制,利用经典MPI方法反演海浪谱会造成低波数范围谱值偏大。基于此,本文借鉴经典MPI海浪谱反演算法,建立了基于速度聚束调制的海浪方位向斜率谱和有效波高的反演算法。通过将经典MPI方法、同极化调制法及本文算法等3种海浪反演方法所得有效波高与浮标数据进行比较,结果显示:本文方法反演得到的海浪有效波高与浮标数据获得的有效波高之间的均方误差为0.79 m,为3种方法中最小。

关键词：速度聚束调制海浪反演相干斑噪声有效波高

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基于CALIOP双波长数据的海面测风信号筛选方法研究

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大气与环境光学学报 2024年第3期19卷 371-380页

作者：罗敦艺吴东贺岩中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室上海201800

基于海面后向散射模型,提出了一种利用CALIOP双波长海面信号进行数据质量控制的星载激光雷达数据筛选方法。选取CALIOP 2018年1―9月Version 4.1.0 level 1数据进行全球海面风速反演,为提高数据可利用率,在无云海域探测海面风速的条件... 详细信息

基于海面后向散射模型,提出了一种利用CALIOP双波长海面信号进行数据质量控制的星载激光雷达数据筛选方法。选取CALIOP 2018年1―9月Version 4.1.0 level 1数据进行全球海面风速反演,为提高数据可利用率,在无云海域探测海面风速的条件下增加了可穿透云CALIOP数据,经过大气校正和双波长信号质量控制后进行风速反演,以准同步AMSR-2风速数据作为参考值进行检验。分别采用Cox-Munk和Hu模型的经验关系反演风速,对于1―3月数据,前者标准偏差分别为1.14、1.18、1.16 m/s,相关系数分别为0.90、0.91、0.91;后者标准偏差分别为1.17、1.19、1.17 m/s,相关系数分别为0.91、0.91、0.91。而相较于无云海域的反演研究,可利用数据量提高约45.5%,表明利用该方法既能保证反演精度同时又能有效提高数据可利用率,可为海面风场研究提供更多的数据源。

关键词：遥感星载激光雷达海面后向散射海面风速信号提取

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