基于HTM网络的多源海洋实时观测数据异常检测

在时下海洋观测系统中,往往通过分布于不同地理位置的智能传感器来获取实时观测数据。然而由于通信环境不稳定、观测仪器故障、数据采集或传输软件运行异常等原因,观测数据的完整性、可靠性和时效性往往得不到保障。本文基于层级实时记忆(Hierarchical Temporal Memory,HTM)网络设计多源数据异常检测算法,对不同测点海洋实时观测数据流进行质量监控。首先考虑海洋观测系统中存在的数据缺测、网络丢包现象,对观测数据进行预处理;接着基于HTM网络,生成观测数据的稀疏离散表征,动态更新神经元活跃和预测状态,并根据赫布法则奖励或惩罚突触连通值,模拟时序数据的空间和时间关系,从而学习和识别数据内部特征,实现单源海洋实时数据流的异常检测;最后在此基础上,利用不同测点间观测数据的距离相关性,对多源海洋实时数据流进行质量监控,降低异常数据漏报率。实验结果表明,本文提出的算法能有效检测出海洋实时观测数据异常点,且识别速度快于数据采集速度,能保证异常检测过程的准确性和实时性,符合实际应用需求。     

高空大型无人机下投探空观测资料分析

基于2020年8月2日在南海开展的中国首次高空大型无人机观测试验获取的下投探空观测资料、邻近站点常规探空资料和ERA5再分析资料,通过分析资料间的误差、平均绝对误差、均方根误差、相关系数、标准差和变化趋势,研究了下投探空资料的质量水平及其与ERA5再分析资料间的差异,并讨论了引起下投探空观测误差的原因,结果表明：各组下投探空之间温度一致性最优,好于湿度,明显好于风向风速;以常规探空为标准进行对比,下投探空温度、湿度、风速误差水平接近WMO CIMO的精度要求,风向受探空仪下落速度和下垫面差异影响导致误差较大;ERA5的温度、中下层湿度与下投探空偏差较小,风向相差较大,风速在1 000～2 000 m高度区间偏差较大,下投探空上层湿度明显偏干;探空仪高速下落对湿度、风向、风速测量准确度影响明显,湿度还受传感器测量性能影响,可能受环境温度突变影响.     

浅析L波段移动探空雷达探测常见注意事项

自2006年移动L波段探空雷达落户龙岩以来,成为首部民用探空雷达,雷达运行以来,承担每年的常规4-6月的高空探测业务和福建省内三个常规探空站的临时备份任务,7-9月的台风季还承担台风业务加密观测业务。2007-2009年承担华南暴雨野外试验观测任务,在暴雨野外试验观测任务期间,发挥了重要作用。通过近几年的连续观测,基本掌握了移动L波段探空雷达野外观测任务的基本流程和要求,也为移动探空雷达野外观测取得了宝贵的经验,本文从L波段移动探空雷达的出发准备、寻北仪使用、临时阵地选择、雷达检查、探空仪检查、电池浸泡、探空仪器装备、瞬间观测及数据输入、气球施放、旁瓣抓球判断、探空中途丢球、放球软件出现故障等非正常现象、问题入手,认真分析原因,从而找出一些解决问题的办法,为L波段移动探空雷达的野外观测积累一些经验,供相关台站参考。     

臭氧垂直分布个例观测中次峰现象的诊断分析

根据臭氧探空观测数据,结合气象和卫星观测资料,对1999年8月2日北京地区10～18km高度范围出现的臭氧次峰进行分析.研究表明:臭氧次峰的出现与切断低压这一天气过程有密切联系,并伴有显著的高空急流.用国家气象中心高分辨率同化预报系统(HLAFS)再分析网格点数据对臭氧次峰的动力过程进行了诊断分析,结果说明非地转平流输送和对流层顶折叠是对流层臭氧次峰形成的重要原因.     

基于海洋气象浮标云高观测系统应用性研究

该文阐述一种全新的海洋气象云底高观测方式,通过对陆用型云高观测系统的升级改造和技术攻关,增加两个方向的角度传感器来实现云高设备姿态自动修正。通过对主控时序控制和设备改造降低云高设备功耗,以适应浮标供电系统要求,将云高设备激光发射和接收端口贴特殊保护膜,实现镜头防盐雾和污染改造,实时观测数据根据北斗传输字节要求和时间进行重新编码,每10min发送到岸站中心站;从而真正实现10m浮标平台云底高度实时观测,并通过对两台设备海上试验,进一步验证浮标平台云高观测系统的可行性,填补海洋气象云高观测空白,为福建省开展海洋气象探测和专业服务提供可靠的数据支撑。     

路基沉降观测数据分析

在道路的施工过程中,道路路基沉降的观测对于工程设计方式有着非常重要的作用,能够极大地影响道路的施工质量。该文从沉降观测的方案入手,通过对某工程实例的分析,引出路基沉降观测数据的分析过程。     

利用区域GPS观测网探测夏季降雨中大气可降水量

采用南京区域GPS观测网的观测数据,结合地表大气参数,计算出夏季降雨过程中的相对GPS大气可降水量;再加入国内3个IGS参考站的观测数据组成超长基线,计算出同时间段内的绝对GPS大气可降水量,并与探空数据所得的大气可降水量进行对比.结果表明:GPS大气可降水量与探空数据所得的大气可降水量有较强的一致性;在精确性和相关性...     

地面最高温度自动观测与人工观测数据的差异分析

在日常的地面气象观测中,自动与人工两种观测技术体制所获取的气象数据之间存在差异,自动气象站的地面最高温度观测值与人工站地面最高温度表的观测值之间的差异相对更大,正确的分析产生这些差异的原因,对于观测数据的使用及仪器性能的判定有重要的作用,本文从实际工作出发,分析了两者产生差异的几种原因。     

基于局域参考站网络伪距观测的钟差估计及应用

系统地推导了基于局域参考站网络伪距观测进行实时钟差的运算公式,并讨论了以估计得到的钟差进行实时单站定位的数学模型.采用所推导的公式及数学模型,以上海参考站网络和同济大学GPS基准站的伪距观测数据,进行了GPS卫星钟差的实时估计和实时动态单点定位解算.结果表明,单历元伪距观测动态定位结果在北、东、上三个方向的均方根(RMS)值可达到0.444 2,0.522 7,1.110 9m.     

家属楼倾斜纠偏中的变形观测

以某单位家属楼倾斜纠偏为例 ,介绍了用水准测量方法间接测定基础相对沉降而确定建筑物随纠偏变形情况的有关方案精度估算和设计 ;通过对变形观测数据的分析 ,得到了该楼随纠偏的变形情况 ,为实时调整纠偏方案提供了可靠依据。     

海底观测网络关键技术研究进展

海底观测网络在海洋地质、生物、海洋地球化学与海洋地球物理等领域实现对海洋参数的长期、实时和连续观测。本文介绍了世界各国海底观测网络的研究进展,探讨了海底观测网络的关键技术,如能源供应技术、海底接驳技术、网络基础设施、工程布设技术等,并提出了初步解决方案,最后对海底观测网络的发展方向进行了分析和展望。     

基于归一化轮胎模型的路面附着系数观测

针对已有的最大路面附着系数观测算法存在收敛速度不够快以及观测精度不够高的问题,提出一种新型的基于归一化轮胎模型理论的路面附着系数观测算法。该算法通过引进归一化轮胎模型,提出基于滑移斜率(slip-slope)的参考路面附着曲线识别算法,并据此开发了一种基于线性插值的最大路面附着系数观测方法,同时引入了回归最小二次算法(RLS)方法对观测结果实时进行数据后处理。仿真分析表明,该算法能准确识别路面附着系数,可使观测精度提高约30%,同时能有效提高识别的收敛速度。     

基于归一化轮胎模型的路面附着系数观测

针对已有的最大路面附着系数观测算法存在收敛速度不够快以及观测精度不够高的问题,提出一种新型的基于归一化轮胎模型理论的路面附着系数观测算法。该算法通过引进归一化轮胎模型,提出基于滑移斜率(slip-slope)的参考路面附着曲线识别算法,并据此开发了一种基于线性插值的最大路面附着系数观测方法,同时引入了回归最小二次算法(RLS)方法对观测结果实时进行数据后处理。仿真分析表明,该算法能准确识别路面附着系数,可使观测精度提高约30%,同时能有效提高识别的收敛速度。     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

GPS技术在山区地表岩移观测中的应用

该文在论述矿山开采沉陷相关基本概念和GPS技术的基础上,针对在山区开展地表岩移观测工作难的问题,结合GPS技术的的优势,提出采用GPS技术对山区地表沉陷进行实时快速测量。并以具体矿区地表岩移观测工作为例,结合工作面的地质采矿条件和矿山测量规程的相关规定,对工作面上方观测线进行了设计;论述了采用GPS进行连接测量、全面观测和日常观测的相关注意事项;最后通过对测量数据的分析,获得了该矿区的地表岩移规律,并证实了采用GPS技术在山区进行地表岩移观测是完全可行的。     

双层协同对地观测卫星星座设计

针对日益增长的卫星对地观测需求,提出了一种双层卫星星座设计方案.首先,分析了我国目前对地观测卫星的覆盖性能,以时间分辨率和空间分辨率作为对地观测星座的评价指标;然后,通过优化卫星轨道高度,得到满足任务要求的最优轨道;最后,通过设置轨道相位使得整个星座构成全连通链路,单个地面站与卫星相连便可以与整个星座相连,从而摆脱了对中继卫星的依赖.该方案充分结合了中轨星座时间分辨率高、低轨星座空间分辨率高的优点,相对于传统的单层卫星组网方案,双层星座能够以高空间分辨率和时间分辨率对全球任意目标1 d观测多次,并实现遥测指令与观测数据的实时传输.     

黄海海洋观测研究站主观测系统建成并投入运行

6月6日11时58分,随着一声汽笛的长鸣,中科院海洋研究所黄海海洋观测研究站丰观测系统的第五个观测研究浮标——2m常规观测研究浮标锚泊就位于预定地点,至此,黄海海洋观测研究站主观测系统——五套浮标系统已全部完成布放,浮标观测数据发送系统和岸基数据接收系统工作正常。     

气象自动观测数据的监控方法与难点

民航气象观测的主要任务之一,是对气象自动观测系统数据进行监控,及时发现数据的差错、缺失以及数据变化等情况,保证数据的准确。高质量的数据监控有利于减少观测错情,防止差错等不安全事件的发生,提高观测工作质量。本文基于vaisala气象自动观测系统介绍了民航观测数据监控工作,结合工作经验研究总结了数据监控方法,分析了数据监控难点,最后阐述了三个数据监控的经典案例,以期提高民航气象观测人员对气象自动观测系统数据监控的工作质量。     

承德台垂直摆观测曲线畸变原因分析

本文通过对承德台地壳形变精密观测仪器垂直摆观测数据与气象三要素辅助观测相结合,通过相关性分析,研究承德台温度、气压、降雨量对观测数据的影响。同时,对承德台垂直摆观测数据的其他影响因素进行分析,如潮湿度引起的垫块生锈、仪器墩不平对数据观测所带来的影响,并得出相应的结论。     

科学家首次观测到实验鼠脑神经细胞发育过程

以色列研究人员利用先进的成像观测技术，首次成功地对实验鼠大脑神经细胞的发育过程进行了实时观测。