模拟退火优化BP神经网络进行云相态分类

为利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)多通道云图数据对云相态进行分类,提出了一种利用云图红外、可见光谱段数据,基于SABP神经网络的云相态分类算法.算法基于BP人工神经网络学习算法及模拟退火算法.在两算法结合的基础上,作出了有益于云相态分类的改进.基准网络模型为3层前馈BP网络,其中,隐层和输出层使用不同的激活函数.选取了5种光谱特征作为网络输入,输出两单元判定结果.为加速收敛速度,避免振荡,采用了一种自适应的变学习系数、惯性系数策略.个例分析表明,算法在中低纬度地区效果良好.     

层状云人工催化物理效应的数值模拟

对于自然云催化过程的数值模拟可以再现人工催化后云的宏微观物理响应特征,有助于提高对人工催化机理的科学认识、优化人工催化方案。本文在WRF（Weather Research and Forecasting Model）模式Thompson微物理方案中加入碘化银人工催化过程,对2018年河北省一次层状云催化过程开展数值研究。数值模拟结果表明,采用与实际催化过程相似的催化剂量,层状云降水个例催化后冰晶含水量、数浓度及地面降水显著增加。该次降水个例自然云中冰相粒子较少,自然云中冰相过程不活跃,数值模拟结果再现了降水个例催化后从过冷却到冰、雪晶含量明显增加的转变。相同催化剂量下,催化层厚度的减少提高了播撒率,进一步优化了催化效果,可见,应该在云中过冷水含量丰富的云区开展冷云催化作业。人工催化过程增加的冰晶通过凝华过程增长并自动转化为雪晶,雪晶增长下落过程中以凇附过冷云水增长为主。本次催化过程导致地面降雪显著增加。     

青藏高原地表参数的被动微波遥感反演研究

利用被动微波遥感数据TMI和GAMB-Tibet加强观测期的地面观测数据，改进和发展了一个被动微波遥感反演地表温度、土壤湿度和植被含水量的三维查表算法(3-D LUT)，并在青藏高原中部中尺度范围内进行了反演试验．对1998年7月1日的数据进行了个例处理，给出了3个地表参数的空间分布结果．进一步考虑了高原对流云对反演结果的影响，对5个月的TMI数据进行了10天的合成处理，利用合成图像运行算法得到了10天平均的结果．结果显示1998年5～9月5个月的土壤湿度反演结果的时空分布与实际情况符合较好；从选取的几个测站的数据比较看，去云处理后得到的土壤湿度反演结果有了明显改善．     

基于GPS掩星技术反演大气参数模型的优化

准确掌握地球大气中的水气分布，了解水气变化趋势对天气现象、全球气侯变化、数值预报有重的理论价值和实用价值.以无线电掩星技术为基础，利用掩星数据反演大气参数剖面，论证了原反演模型的不足，并给出了反演个例.引入ECMWF先验温度T，再通过线性迭代的方法反演对流层下部水汽廓线原理，给出了优化后模型反演个例，并对模型优化后反演廓线中存在的问题进行了分析，提出了下一步优化方向.     

重要天气过程个例资料数据集网络管理系统

重要天气过程个例资料是气象科研人员进行研究和分析的重要依据，这些珍贵的历史资料一直以来缺乏有效的管理，导致用户获取途径不便，效率低下。本文介绍了解决上述问题的途径重要天气过程个例资料数据集的创建及对数据集的网络化管理机制。在建立了个例资料的收集平台、存储平台和访问平台的基础上实现了对个例资料数据集的有效管理和用户通过网页友好访问的功能，本文对于该系统的功能、设计思想、实现方法等作了详尽的论述。     

卫星闪电定位校正

从卫星资料处理出发，分析了雷暴云在多通道卫星云图上的基本特征，提出了利用多通道数字化卫星云图判识雷暴云的方法。在判识出雷暴云的基础上，对其中心进行定位，并利用其定位结果，对闪电定位仪测得的闪电资料进行校正，以提高闪电定位仪的定位精度及卫星资料判别雷暴云的正确率。初步分析表明，利用卫星定位对闪电定位进行校正，对闪电资料的定位精主工有较大的提高，得到了较好的结果。     

基于温湿廓线反演的风云三号D星微波探测仪云区资料同化试验

为了探究云区卫星微波资料的同化应用,利用中国风云三号D星(Fengyun-3D,FY-3D)微波温度计二型(microwave temperature sounder-2,MWTS2)和微波湿度计二型(microwave humidity sounder-2, MWHS2)资料,基于人工神经网络算法研制了云区温湿廓线反演模型,建立了云区资料的间接同化方案。于2019年6月开展晴空和云区同化试验,评估加入云区MWTS2和MWHS2资料对区域模式预报的影响。试验结果表明：MWTS2和MWHS2资料的同化对温湿度预报场有改善,主要体现在模式中高层均方根误差和平均偏差的减小,云区同化的改善幅度比晴空同化更大;同化MWTS2和MWHS2资料对于提高降水预报技巧有积极影响,云区同化对降水预报的改善主要体现在同化后的12～24 h,较晴空同化更明显。针对强降水个例分析表明,MWTS2和MWHS2资料对温度场、湿度场、水汽通量散度场的调整有利于降水预报的改善,而云区同化能够直接对天气系统的初始场进行调整,降水的位置与强度预报效果更好。     

在Delphi应用程序中提高录入效率的方法

利用Delphi的ComboBox组件和系统初始信息、DBGrid组件、代码和设置文本输入框的输入模式等4种方法，提高了录入效率。给出1个例程的详细代码。     

卫星资料在中尺度模式ARPS中的应用

利用美国"风暴分析预报中心"开发的中尺度模式ARPS (Advanced Regional Prediction System)的资料分析系统ADAS (ARPS Data Analysis System),成功地把地面报文资料和卫星红外云图资料加入到数值模式中.通过加入卫星资料的综合云分析过程能够改善水汽初始条件,进而得到更准确地反映中尺度特征的初始场.对一次暴雨个例的模拟对比试验结果的分析表明:加入卫星资料的综合云分析过程,预报和模拟效果有较明显的提高.     

卫星云分类产品在低纬高原强雷暴过程中的闪电特征分析

利用卫星云分类产品资料和云南省地闪资料,对云南省4次强雷暴过程进行分析,得出:对于闪电产生时,积雨云生成0~1 h,开始有闪电活动;对于强闪电时段,积雨云也是发展阶段,积雨云面积不断增加,形状为椭圆形或带状,而且闪电均发生在积雨云移动发展方向的边缘区域;对于闪电减弱阶段,积雨云也逐渐减弱,面积不断减小,在闪电结束时,积雨云的面积发生剧减或者积雨云面积剧减且积雨云发生断裂.同时强闪电活动与积雨云的发展移动有一定的对应关系,主要是闪电的移动、发展与积雨云的移动发展基本保持一致,这样可以用云分类资料来判别闪电的发展减弱,进行闪电监测及预警.通过强雷暴个例分析,把云分类产品也加入到闪电分析资料中,拓宽闪电预警的资料使用,同时也是云分类产品资料在低纬高原的适用研究.     

基于视点的三维点云自适应多细节层次模型动态绘制

在计算机几何图像设计、医疗研究诊断、物体判定识别、自动化测量等领域应用的迫切需求下,需要对三维点云动态绘制方法进行研究。目前存在的基于图形处理单元(GPU)的三维点云动态绘制方法。首先根据高度场的形式获得三维点云数据;然后利用高通滤波法对获得的三维点云进行消噪处理;再根据Scene Graph的方法表示三维点云之间的逻辑关系;最后利用GPU完成三维点云的动态绘制。为了降低噪声对三维点云绘制的影响,绘制更加流畅清晰的画面,提出一种基于视点的三维点云自适应多细节层次(LOD)模型动态绘制方法。首先利用激光扫描仪器或结构光扫描仪器等获取三维点云数据,并利用双边滤波器进行平滑去噪;然后根据特征配对的方法对三维点云进行特征对的提取与配准;最后以三维点云特征对配准结果为依据,利用三维点云的内外存调度完成三维点云的自适应LOD动态绘制。实验结果分析证明,所提方法能有效地去除噪声,可以更好地描述目标物体或背景,使绘制画面更加流畅。     

大型储罐的三维点云精简方法研究

针对大型储罐三维点云数据散乱、冗余点多等影响计算机显示及容积计算的问题,改进了一种储罐三维点云精简算法。该方法先利用均匀网格法,将待处理的三维点云数据分割成若干小栅格;然后根据随机抽样一致(random sample consensus,RANSAC)算法对每个栅格中的点云数据建立球模型,以保留特征点并滤除冗余数据点,达到精简点云的目的。将该方法与传统的均匀网格法和非均匀网格法进行对比,实验结果表明该方法在保证较高精简率的情况下可以更好地保留储罐点云数据特征。     

MODIS数据的云检测处理

结合MODIS数据的通道特性,分析了云在不同波谱范围的光谱特性,提出了一种基于多光谱综合阈值法的简便新方法.该云检测算法从可见光反射率、热红外亮温出发,逐步建立云检测模板,实现分离云和晴空,通过对不同下垫面类型数据进行云检测检验,结果表明,该算法对中低纬度地区云检测处理有显著效果,尤其能够检测出可见光波段难以识别的薄卷云.该法可使遥感数据特别是MODIS数据在云检测领域的应用提高一个层次,进而提出的云区数据修补方法,使数据反演应用的精度提高更为显著.     

基于粒子系统的海量云层数据的可视化研究

云层数据的可视化对于场景的真实展示十分重要,但是由于PC终端硬件设备的限制以及市场对于云层数据可视化仿真精度要求的不断更新,云层数据可视化一直以来都是研究人员研究的热点。本文在总结前人多种绘制方法的基础上,提出了一种利用粒子系统进行云层数据可视化的方法,并使用了LOD（Levels of Detail,简称LOD）的方法,在不影响整体可视化效果的前提下,降低了某些云层的绘制精度,从而减少了CPU的运算量,提高了场景的实时性和适应性。     

云计算及其架构模式

为了构建有效、稳定的云计算平台环境并对其应用性能进行研究,采用理论分析和实践设计的方法,研究了云计算的关键技术,包括云数据中心串联、云数据存储管理技术和云编程模型,提出了一个通用的云计算架构模型,实现了一个基于Hadoop的实际云平台。研究结果表明:该通用架构模型与NIST模型具有良好的一致性,构建的云平台具有较好的分布式计算性能。该成果对云计算架构模型的研究具有一定的理论指导意义和实际应用价值。     

点云格网化滤波方法及其在隧道变形监测中的应用

将三维激光扫描技术应用于地铁隧道变形监测,针对点云数据的预处理问题,研究基于小波分析的点云格网化滤波方法。结合南京地铁隧道扫描点云数据及其特性,分析和选择合理的插值方法对隧道点云进行格网化处理,采用小波变换对格网点数据进行异常值探测,采用小波阈值去噪对格网点数据进行整体去噪,获得滤波后的点云并进行封装对比,获得了很好的滤波效果。     

基于RGB-D 数据的实时人体检测算法

为实现体感控制器中的人体骨架识别功能, 提出了基于RGB鄄D 数据的实时人体检测算法, 并在人体检测中予以实现。首先对原始3D 点云数据进行简化, 对地平面进行移除, 然后对剩余的点云数据进行初步分类,得到人体点云数据簇, 对初步分类后的人体点云数据簇进行二次精细分类, 进而实现了地面上的多个人体的检测。该方法不仅能检测出静止的多个人体, 而且能检测行走中的多个人体。实验结果表明, 该方法实时性好, CPU 实时处理速率可达到25 帧/ s, 而且无论对于静止的人体还是行走中的人体, 该方法的人体检测准确度都能达到86%以上。     

面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法研究

针对高精度、高保真的点云数据在精简后点云数据重构网格精度降低误差增大的问题，提出了面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法.首先通过空间八叉树法建立点云数据和网格的拓扑关系，并利用原始点云到重构网格的距离确定网格的误差，以目标精度为阈值，然后利用增点法对面片进行划分，最后根据插入点算法重新定位插入点.实验验证表明：利用该文方法对兔子和龙进行一次细分使得精简率90%兔子重构网格误差由0.81 mm提升到0.48 mm，精简率90%龙重构网格误差由0.36 mm提升到0.11 mm.     

基于密度噪声应用空间聚类算法的机载激光雷达建筑物点云提取与单体化

针对机载激光雷达建筑物点云提取过程中自动化提取困难,以及提取后的建筑物单体化过程繁琐等问题,提出一种基于DBSCAN算法的机载雷达建筑物点云提取与单体化的方法。该方法对预处理后的点云数据基于DBSCAN算法进行去噪与初步的提取,通过三维密度聚类,将建筑物的点云进行提取与自动单体化。根据建筑物点云密度的特点,进行二维的密度聚类,结合DOM进行点云分割。最后将处理后的点云数据进行优化处理,并将建筑物单体化簇类进行提取,得到单体化建筑物点云。结果表明：本文采用的提取方法提取的建筑物点云数量正确率为97.36%,轮廓边长的中误差为0.077,可以有效的提取出建筑物点云并将其单体化。     

云计算中存储数据安全性研究

针对云计算中存储数据安全性问题,提出了一种基于显式精确最小存储再生代码(explicit exact minimal storage regenerating code, EEMSR)的云存储数据安全性新方法,该方法采用EEMSR和哈希函数通过Challenge-Response协议实现云计算存储数据的可用性和完整性。该方法使用EEMSR代码对数据进行编码,再将此编码数据上传到云中,该编码有助于重新生成丢失的数据,以此确保数据的可用性。而加密哈希函数通过Challenge-Response协议可以验证云数据的完整性。EEMSR代码是一个再生代码,可以用较少的修复流量精确地恢复丢失的数据块,EEMSR代码由参数(n,k,d)定义,该参数允许从n个节点中的任意k个节点恢复数据,并且还具有通过连接到任何d个节点来修复故障节点的能力。实验表明,提出方法安全性能高,与其他方法相比,该方法的运行时间较少,而编码速率较高。