基于卫星测高的孟加拉湾海洋时变重力研究

针对GRACE卫星仅能探测到大空间尺度的重力变化,提出利用卫星测高数据反演高空间分辨率的海洋时变重力.首先将CryoSat-2卫星测高数据按月分组,基于每组海面高数据计算沿轨剩余大地水准面梯度和格网剩余垂线偏差,然后利用逆Vening-Meinesz公式反演月重力异常,最后基于全部月重力异常数据计算格网大小为3′的CryoSat-2时变重力.以孟加拉湾及其周边海域为例,在2011年2月—2020年4月间,CryoSat-2时变重力的周年振幅和周年相位分别为(0.10±0.03)μGal和98.84°±0.43°,同期GRACE数据的周年振幅和周年相位分别为(0.66±0.05)μGal和93.52°±0.08°,两者的周年信号基本一致;CryoSat-2和GRACE时变重力的线性趋势分别为(0.02±0.01)和(0.09±0.01)μGal/a,均表现为增长.结果表明：3′×3′格网的CryoSat-2时变重力能够反映出研究海域重力变化的季节性信号和长期趋势,验证了利用卫星测高数据反演高空间分辨率海洋时变重力的可行性.     

2013-01 科技期刊亮点

确定"海洋二号"卫星SLR精密轨道中国科学院上海天文台赵罡等分析了中国第一颗海洋动力环境卫星全球联测激光测距数据,确定了卫星精密轨道并通过多种方法评估了轨道质量,为激光测距在中国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例。随着中国第一颗海洋动力环境卫星"海洋二号"(HY-2)的成功发射并正式投入使用,中国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高。精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计     

转基因玉米MON88017测量不确定度的评定

为了解"不确定度传播"(GUM)和"概率分布传播"(MCM)2种方法在转基因成分测量不确定度评定中的差异及验证GUM法评定转基因成分测量不确定度的适用性,首次采用MCM和GUM法同时评定试样中转基因玉米MON88017质量分数的测量不确定度.研究结果表明:MCM与GUM法计算得到的转基因玉米MON88017质量分数的概率密度分布都为正态分布;MCM计算获得的MON88017质量分数的标准不确定度(0.04%)小于GUM法获得的不确定度(0.1%),MCM获得的MON88017质量分数的95%包含区间的范围(1.43%~1.59%)小于GUM法计算得到的95%包含区间范围(1.34%~1.74%).因此,采用MCM评定MON88017质量分数不确定度的结果优于GUM法的相应评定结果.由于GUM法对MON88017质量分数不确定度评定结果的概率分布呈正态分布,因此GUM法适用于转基因生物及产品的测量不确定度评定.     

某地源热泵机组能效测试不确定度分析

为保证某地源热泵机组制冷系数(COP)测试的科学性和真实性,用间接测量不确定度的计算方法对测量数据进行处理.首先对所得到数据进行有效性分析,在保证数据没有粗大误差的前提下,运用不确定度理论对间接测量得到的数据进行分析处理,并通过分析各个因素的相对不确定度来探讨是否需要通过提高仪器的精度来提高结果精度.计算结果表明:合成不确定度评定COP的结果为COP=4.87,Uc=0.19;扩展不确定度评定COP的结果为(4.87±0.36),置信度为95％;在极端情况下,温度计和功率表还有提高精度的潜力,而超声波流量计没有必要提高精度.     

范数有界的鲁棒卫星姿态估计方法

针对现有卫星姿态鲁棒滤波器中计算量大、时变系统估计效果不理想的问题,将范数有界鲁棒滤波器应用于卫星姿态估计系统中.该方法将一部分系统模型误差视为系统的不确定度,降低了系统的建模难度.通过欧几里德范数确定状态的不确定度上界,对系统进行误差有界的鲁棒估计,保证了估计精度.仿真结果表明:在假设的不准确条件下,该鲁棒滤波器展现了良好的鲁棒性,其估计性能比传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法在三轴的估计精度(RMS)方面分别提高了11.21%,17.97%和38.13%.     

海洋微型生物碳泵——从微型生物生态过程到碳循环机制效应

微型生物是海洋生态系统中"看不见的主角",在资源环境以及全球变化中扮演着举足轻重的角色.本研究通过方法创新和大量现场调查,从一类特殊微型生物类群——好氧不产氧光合异养细菌(AAPB)入手,展开了微型生物生态过程与机制的系统研究,修正了国际同行AAPB计数方法的误差,获得了全球海洋AAPB的分布规律,解释了以往现场实测结果的分歧,澄清了以往理论上的偏颇认识;建立了包括不产氧光能利用途径的上层海洋碳循环模型,并通过大量现场实测揭示:细菌光能利用关系到海区碳循环的"源""汇"格局;在这些研究基础上探讨了新的海洋碳循环机制,提出了"微型生物碳泵"理论框架,为全面认识海洋储碳机制、促进学科交叉、研发海洋碳汇奠定了基础.     

重力卫星时变重力场位系数误差Fan滤波算法分析

针对GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场模型中因高阶项误差引起的南北条带误差,分析利用滤波算法消除该条带误差的基本原理,着重研究Fan滤波和高斯滤波的理论差异,最后利用CSR(center for space research of texas university in austin)提供的Level-2 RL05版本时GRACE重力场数据对2010年全球陆地水储量月变化进行了数值计算,并分别利用Fan滤波和高斯滤波对相关误差进行了处理,并将计算结果与GLDAS(global land data assimilation system)水文模型的结果进行了验证分析。比较结果表明:Fan滤波相对于高斯滤波,能够有效地消除模型高阶项误差引起的条带误差。     

测量不确定度在海洋环境监测中的应用

测量不确定度是比较新的概念,比传统的误差理论更科学合理,是对测量结果可靠性的定量表征。全球经济一体化要求不同国家及实验室的检测数据要有可比性,用以统一评价测量结果的质量。本文介绍了不确定度在各领域的研究进展,详细论述了不确定度在海水和海洋沉积物监测过程不确定度的应用。     

全球参考站网窄巷非校准相位延迟产品时变特性

窄巷非校准相位延迟(UPD)产品的质量和可用性是影响精密单点定位模糊度固定(PPP-AR)效率的重要因素.采用全球108个国际GPS服务(International GPS Service,IGS)测站观测数据,计算了基于全球参考站网的窄巷UPD产品,分析了窄巷UPD产品的变化特性,其单日变化量最大可达0.6周.通过分析UPD改正后的模糊度残差,论证了UPD产品和用户端模糊度均受到因未被恰当模型化而造成的残余误差的影响,且UPD的时变特性与各参考站残余系统误差有关.最后,采用4个用户站进行PPP-AR实验分析UPD产品的可用性,以模糊度固定失败率、固定错误率和首次固定时间为评估指标,结果表明,全球参考站网窄巷UPD产品的最佳使用时限不大于30min.     

信息检索技术中基于语义的扩展查询研究

用户查询与文档之间语义匹配但词法不匹配现象是影响信息检索效果的重要原因之一.鉴于语义检索受限于本体自身的质量,为了降低其对检索效果的影响,通过分析目前语义查询扩展的研究现状,在已有概念相似度计算算法研究基础上进行改进和融合,提出了一种基于本体的信息检索查询扩展方法,并主要对基于本体技术的概念相似度计算算法进行修正,得到了组合向量空间模型QCR(Q,Ci)=∑k=1.….K wk*Sim_Rel(qK,Ci),作为引入查询扩展后的查询结果相关度评价方法.这种方法中,通过建立本体模型并计算本体中概念间的语义相似度来确定扩展查询词,它可以根据用户输入的名称,检索出相关文档并由用户自由设置相似度阈值,并将普通主题检索与语义检索合并,在本体乏力时返回普通检索结果,这在一定程度上弥补了垂直检索系统发展的不足.     

火焰原子吸收光谱法测定水中锌的不确定度评定

根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》技术规范的要求,对水中锌的火焰原子吸收光谱法测定结果的不确定度进行评定.方法考虑火焰原子吸收光谱法测定水中锌的不确定度的来源包括标准贮备液定值、贮备液稀释至使用液过程、校准曲线拟合、重复测量样品及分析仪器等因素,计算出各种不确定度分量并将其合成,以此计算出水中锌测定结果的不确定度,结果为(0.705±0.018)mg/L.结果表明,影响锌测量不确定度的主要因素有校准曲线拟合、重复测量样品及分析仪器误差.     

GRACE时变重力信号反演方法研究的进展和展望

为了解决GRACE时变重力研究全球或区域质量迁移中信号失真问题,学者们多采用信号反演方法,以恢复地表真实质量迁移信息．时变重力信号反演是卫星时变重力研究中最核心的关键技术之一．然而,目前反演方法众多,如单一尺度因子法、变尺度因子法、Forward Modeling、频率域反演方法、空间域最小二乘反演法等,它们之间的共性、差异性及适用性尚不十分清晰,是有待解决的重要科学与技术问题．为此总结了常用的GRACE重力信号反演方法研究的进展与现状,讨论了目前存在的问题,对比了不同反演方法的优缺点、应用领域差异,提供了反演方法选择的思路,并展望了未来重力卫星发展趋势,为卫星时变重力应用研究提供科学参考和依据．     

两点法测量圆柱体积不确定度评定

依据测量不确定度评定与表示的理论,文章针对外径千分尺两点法进行圆柱体积测量的测量结果不确定度进行了分析和计算,分别计算出合成标准不确定度和扩展不确定度。该测量属于间接测量,且涉及到相关问题。因此,在不确定度评定时充分考虑了直径和高度使用同一个千分尺测量而带来的标准不确定度分量的相关性。通过计算,结果表明,如果将明显相关的分量作了不相关处理,则合成标准不确定度发生变化,影响其准确性。     

紫外分光光度法测定海水中石油类的不确定度评定

采用紫外分光光度法测定海水中石油类浓度,并对测量结果的不确定度进行了评定。分析了实验过程中不确定度的各项来源,包括标准溶液制备、仪器重复测量、标准曲线回归、前处理方法等,同时研究了各不确定度分量的计算方法,最后合成得样品的标准不确定度。当海水中石油类含量为0.081 8 mg/L时,扩展不确定度为0.011 6 mg/L(k=2)。实验结果表明,标准曲线非线性引入的不确定度对测量结果的影响最大。     

计算文本相似度阈值的方法

基于VSM(向量空间模型)的相似度分类器的相似度阈值通常由经验确定导致分类精度不高。该文提出一种基于Boosting机制在不同文档集上自动计算相似度阈值的方法。它利用Boosting迭代生成多个基于相似度划分的子分类器,通过加权把决定这些子分类器的相似度阈值组合起来,得到对理想相似度阈值的一种逼近。实验表明:这样得到的相似度分类器的平均精度比传统方法高15%左右,甚至可以与一些复杂方法相比。它在处理网络实时文本信息处理问题(分类、过滤和检索)中的效率是这些复杂方法的3倍以上,且问题规模越大、越复杂,其优势越大。     

地球主惯性矩的精密确定及三轴分层地球自转动力学研究

该研究目标是利用重力场模型精确确定地球主惯性矩及其时变性,基于高精度地球主惯性矩建立三轴分层地球自转理论,更精确地描述地球自转状态,研究地球自转规律,特别是三轴分层地球自转及其对物质迁移的响应,揭示地球自转、物质迁移与全球变化、地球动力学事件和重大自然灾害的关联,为精化地球参考系、航天器高精度定位定向以及相关学科研究提供支持,揭示地球系统物质迁移动力学机理。根据任务计划安排及研究进展的实际情况,该年度取得的主要研究进展有:基于GRACE重力卫星观测数据,利用短弧长法成功解算出全球时变重力场模型(IGG-CAS系列模型),优于RL04模型,但比RL05略差;进一步完善了确定地球主惯性矩的理论模型,并利用重力场模型及时变重力场模型精确确定了地球主惯性矩及其时变性;建立了一组联合大气、海洋和陆地水模型(数据),显著改进了大气、海洋和陆地水对极移的激发作用;在地球极移激发中考虑了地球的频率依赖响应,计算结果表明,考虑了频率依赖响应和滞弹性之后可以更好地解释地球的极移激发。     

原子荧光法测定化探样品中砷的不确定度评定

详细介绍了氢化物原子荧光光谱法测定化探样品中的砷的不确定度的评定。详尽分析了方法测试过程中引入的不确定度的来源。提出了测定结果的主要影响因素。通过评定,证明此方法不确定度分量的主要来源为:(1)样品制备过程的不确定度,(2)校准曲线计算的不确定度,(3)标准配制过程的不确定度,(4)重复性测定的不确定度。其中,样品制备过程中的样品消解带来的不确定度为最大,校准曲线计算的标准不确定度次之,其他方面带来的不确定很小。     

2013年度执行情况报告

高程基准作为国家重要基础设施,其现代化的核心是用数字化高程基准模型,取代用高程控制水准网作为国家高程基准的传统模式,以及实现用卫星定位技术测定海拔高,满足我国社会经济快速发展对国家高程基准现代化的迫切需求。项目针对我国高程基准现代化的需求,紧紧围绕课题的八个任务进行研究:GRACE和GOCE重力卫星数据产品的预处理、全球近海区域卫星测高数据处理、重力场调和分析理论与超高阶全球重力场模型的构建、多类重力场信息融合处理理论与高分辨率格网垂线偏差的精密确定方法、高分辨率高精度全球海面高模型的构建、我国厘米级(似)大地水准面模型的构建、全球高程基准与我国高程基准差的确定、陆海高程/深度基准统一计算方法展开研究。在课题实施的第一年度,完成的研究内容成果包括:确定了更适合我国的2160阶次的超高阶地球重力场模型;初步开展了重力垂线偏差方法的研究,提出了基于重力异常和地形的现代重力边值问题实用解式的改进模型;基于GOCE观测数据确定了一个与国际同类模型精度相当的220阶次的卫星重力模型GOWHU01S;分析了近海测高数据的误差,制定了测高数据编辑准则;确定了2′×2′中国近海及邻海海域平均海平面高模型,精度与国际同类模型相当;采用Stokes-Helmert方法确定了2′×2′中国重力和1985国家高程基准似大地水准面数值模型(CNGG2011),模型全国的精度为12.6 cm;在GRS80框架下,计算了与全球平均海面最佳弥合的大地水准面位常数为,为全球高程基准统一奠定了基础;对陆海高程基准统一方法开展了研究,搜集到了陆海高程/深度基准所需的验潮站等观测资料。此外,项目组成员发表了论文11篇,指导毕业研究生9人,完成年课题第一年度的研究任务与目标。     

基于RANS和DES法船体绕流模拟及不确定度分析

基于计算流体力学（CFD）不确定度分析的推荐规程,对采用雷诺平均的纳维 斯托克斯方程(RANS)和分离涡模拟(DES) 2种模型预报的船舶阻力和波形结果分别进行CFD不确定度分析. 数值不确定度主要考虑网格尺寸,按照加细比为42生成3套网格进行计算,并估计网格误差和不确定度. 研究分析表明了验证和确认规程对CFD不同数学模型的实用性,建立了基于2种数学模型下模拟结果的验证和确认等级.     

船模Z形操纵试验不确定度分析

依据MSC.137 (76)船舶操纵性规范,采用自由自航模方式对一艘标模进行了重复性Z形(±10°/10°,±20°/20°)操纵试验.基于国际拖曳水池会议(ITTC,2017)对于自由自航模试验不确定度分析的推荐指南,对船舶Z形操纵试验进行了不确定度分析,补充细化了ITTC不确定度分析的计算步骤,设计了根据精度限和偏差限的属性区别分析主要影响因素相对不确定度的方法,计算了试验结果总不确定度.结果表明:在95%置信水平下,Z形操纵试验各超越角的不确定度约为1%～3%,重复性试验是影响结果不确定度的主要因素,与ITTC规范相关结论一致,该不确定度分析方法和计算步骤可为其他船舶运动不确定度分析提供参考.