水文数据同化方法及遥感数据在水文数据同化中的应用进展

多源信息的应用是未来水文科学发展的一个重要趋势,水文数据同化(尤其是遥感数据在流域降雨径流模拟中的同化)已经成为当前水文学研究的一个热点.数据同化有2个基本途径:一是全局拟合,以变分方法为代表; 二是顺序同化,以各种卡尔曼滤波及粒子滤波方法为代表.数据同化技术已经被许多学者应用于降雨径流模拟与预报,但在遥感反演水文信息精度的改进、"最优"方法的选取、误差的定量描述、数据同化对象的选择,以及同化效果的评估等多方面,还有大量问题有待深入研究.     

水文预报不确定性的研究进展与展望

本文归纳了水文预报不确定性的来源与分类,综述了国内外对水文预报不确定性的研究进展以及相关文献、方法与模型,展望了水文预报不确定性研究的发展前景.水文预报的不确定性始终存在,并制约防洪调度决策的正确性,水文预报结果应该描述为概率的而不是确定的形式,概率水文预报实现了预报与决策的耦合.     

水文预报的人工神经网络方法

本文在水文学文献上首次应用人工神经网络模型（ＡＮＮ）对广东省目前最大的飞来峡水电枢纽工程控制水文站北江横石站的日均及逐时流量进行了预报，资料包括５年洪水季节的逐时流量和全年的日均流量。研究表明能有效的模拟非线性的实际水文系统。本文提出的模型与现有的ＣＡＲ，ＡＲ和ＲＷＴＬ等线性模型进行了比较，为此鉴别了１４９个模型，ＡＮＮ模型在明显的增加了预报长度同时提高了预报精度。     

数据同化--一种集成多源地理空间数据的新思路

陆面数据同化是一种集成多源地理空间数据的新思路。介绍了陆面数据同化系统的概念和组成，其核心思想是把不同来源、不同分辨率、直接和间接的观测数据与模型拟结果集成为具有时间一致性、空间一致性和物理一致性的各种地表状态的数据集。介绍了国际上目前正在发展的几个陆面数据同化系统，包括NASA发展的全球化和北美陆面数据同化系统、欧洲陆面数据同化系统和中国西部陆面数据同化系统。认为在陆面数据化系统基础上发展起来的陆地信息系统将可望成为未来GIS中的重要工具。     

多源遥感数据融合方法比较研究

本文基于笔者从事遥感图像处理相关工作经验，研究分析了多源遥感数据的常用融合方法，从方法机理着手，分析了采法性融合，Brovey变换融合。HIS变换融合与小波变换融合四种方法的适用范围和优缺点，文中给出的方法原理虽然在实际的软件操作中不会涉及，但对于分析方法的适用范围有着重要作用，全文是来自于笔者长期实践工作的技术和理论总结，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。     

多源遥感影像数据融合理论与方法的研究

在分析和探讨多源遥感影像数据融合原理、层次、结构及特点的基础上,归纳了多源遥感影像数据融合方法,并对未来的研究趋势进行了展望。     

基于网格的精细化降雨径流水文模型及其在洪水预报中的应用

以正交网格降雨径流模型研究为基础,提出了用于洪水预报的精细化基于网格蓄满与超渗空间组合的降雨径流模型(Grid-XAJ-SATIN)。从模型的原理与结构、地理信息空间处理、参数空间分布估算、模型的驱动场分析、模型流域状态同化几个方面对该模型进行讨论,分析模型在湿润、半湿润流域的实际应用情况。结果表明,无论是湿润流域还是半湿润流域,所提出的精细化模型均能取得良好的模拟预报精度,且模型在输出流域出口断面流量过程的同时,可实现对流域内任意网格单元流量过程的精细预报。     

多源卫星遥感溢油信息提取方法

为解决溢油监测精度较低的问题,利用多源遥感信息,提出基于多波段、多时相、多类型三方面的多源卫星遥感溢油信息提取方法.实证案例分析结果表明,该方法可有效提高溢油监测精度.     

基于蒸散发同化的流域ET过程模拟研究

采用集合卡尔曼滤波同化水文模型与遥感模型反演的蒸散发(ET)结果,获得更接近真实情况的ET,并利用同化后的ET结果进一步优化水文模型,从而获取连续精度较高的区域ET.通过对北京市沙河流域1999—2007年的ET过程研究显示,运用本方案可以改善水文模型对ET的估算精度,模拟出精度较高的流域蒸散发过程.     

多源遥感影像数据融合的理论与技术

目的 探讨多源遥感影像数据融合技术,包括融合概念、融合原理、融合算法、融合效果评价。方法 对于不同空间分辨率、时间分辨率和波谱分辨率的遥感图像进行综合分析,提出像素级、特征级、决策级遥感影像融合的方法及用信息论的理论建立融合影像评价系统。结果 信息融合可分为3个层次：像素级、特征级和决策级融合;像素级融合信息损失最小,决策级融合信息损失最大;像素级融合精度最高,决策级融合精度最低。结论 对同一地区的多源遥感影像数据进行融合,可以产生比单一信息源更准确、更完全、更可靠的估计和判断,可以提高影像的空间分辨率和清晰度,有效提高遥感影像数据的利用率等。     

基于网格平台的水文预报集成应用模式

在分析目前洪水预报及洪水预报系统存在的问题的基础上,提出了洪水预报的综合集成应用模式,即面向服务,基于平台、组件、主题和可视化的洪水预报集成应用模式.基于面向服务的体系架构和J2EE平台技术架构,采用中间件、网格、Web服务、综合集成研讨厅等技术构建洪水预报综合集成服务平台.平台采用知识图来关联信息,组织应用过程中的信息、事件描述、应用主题和业务流程.在该平台上通过实例检验洪水预报集成应用模式,实例证明该综合集成应用模式具有模型利用率高、预报准确等优点.     

海洋数值模拟中的伴随数据同化方法

从伴随方程的推导、伴随数值模型的构造以及伴随数据同化中的最优化方法3个方面对伴随数据同化基本理论的研究现状进行了较为系统的归纳和评述;从优化初始状态、优化模式中不确定参数和优化开边界条件等3方面,综述了伴随法在海洋数值模拟中的应用.最后讨论了伴随法在海洋数值模拟应用中存在的问题,指出,对于伴随法用于数值模型的参数优化,只能对其在物理意义范围内进行适当调整和估计,而不能背离物理背景使目标函数最优.     

雷达估测降雨与水文模型的耦合在洪水预报中的应用

尝试将雷达降雨数据作为水文模型的输入用于洪水预报中．流域面上的降雨分布是不均匀的．比较雨量计和雷达两种方式估测的降雨场分布,后者更接近于实际情况．从流域地形分布来看也证实了这一点．从实时洪水预报的角度出发,选择进行校准雷达降雨的雨量站个数与水情部门采用的报汛站的个数接近．由于雷达估测的降雨数据为分布式的降雨数据,需要采用分布式的水文模型．结合淮河史灌河流域蒋家集站进行洪水预报,预报结果表明,雷达测雨在洪水预报中具有广泛的应用前景.     

栅格型水文模型及其应用

选取汉江上游汉中水文站以上集水面积为研究区域,基于栅格型数字高程数据,利用数字高程流域水系模型,生成栅格水流流向,构建数字流域水系及空间拓扑关系;然后将逐步插值法处理后的栅格型降雨数据作为研究区内每一栅格单元上的雨量输入,并在各栅格上应用新安江降雨径流模型进行产流计算;再运用考虑区间侧向入流的Muskingum-Cunge法在栅格水系上进行“先合后演”的洪水演算,从而获得汉中站的流量过程．结果表明,栅格型水文模型不仅能演算出流域出口断面处的流量过程,还能方便地计算流域内各支流任一栅格点上的流量过程．     

Forming proper ensemble forecast initial members with four-dimensional variational data assimilation method

A method has been presented to improve ensemble forecast by utilizing these initial members generated by four-dimensional variational data assimilation (4-D VDA), to conquer limitation of those initial members generated by Monte Carlo forecast (MCF) or lagged average forecast (LAF). This method possesses significant statistical characteristic of MCF, and by virtue of LAP that contains multi-time information and its initial members are harmonic with the dynamic model, six groups of numerical control and contrast experiments were performed with T42 spectral 4-D VDA system. The results show that in dekad range ensemble forecast with initial members generated by this method is prior to that by LAP. The anomaly correlation coefficient (ACC) of 500 hPa height in 10-d average by employing this method is 0.01-0.04 larger than by LAP, and root mean square error (RMSE) less than 0.2-0.4 dagpm.     

数据稀缺条件下水文频率分布模拟及应用

传统水文频率分析往往需要大量样本以保证分布的拟合效果,而我国仍有部分站点水文数据记录较少,因此本文提出小样本算法：将Jackknife方法、Bootstrap方法与水文频率分析中传统参数估计方法相结合,得到新的参数估计值,以增强传统水文频率分布的拟合效果.为验证小样本算法的优越性,以泾河流域为例,将8个站点的年最大日降水量作为原样本,利用小样本算法对不同样本量的样本进行多次再抽样,将多组再抽样样本分别进行分布的拟合,得到小样本算法的参数估计值,并通过Kolmogorov-Smirnov检验和RMSE检验结果,验证小样本算法对传统参数估计方法的改进效果.结果表明：1）在小样本情况下,该算法明显优于传统方法的拟合效果,尤其部分站点的Bootstrap方法,使用较少样本量时达到了使用较多样本量的拟合效果;2）随着样本量的减少,某些站点的传统方法所求分布不能通过检验,而小样本算法可以得到较好的结果.     

中国宏观经济预测模型算法及应用

在已有研究基础上,给出了一个简化的预测模型,讨论了模型中参数的选择方法;引入了逐步法来求解该模型,并对该方法中满意目标的选择与最大宽容值的确定进行了探讨对1998～2005年中国宏观经济发展的部分指标进行了预测和分析．     

BX数据生成灰色预测方法及其在环境预测中的应用

本文提出了一种适于灰色预测的数据生成方法-BX数据生成法。该法有效地改善了GM（1,1）,模型的预测精度,并在降水量和地下水硬度的预测中取得了成功的应用,获得了满意的效果。     

基于SWAT模型的缺资料流域径流模拟研究

为实现流域水功能区水质目标管理,需要知道河道各控制断面的径流情况,然而中小河流常因水文站点缺乏而难以满足要求,为此,本文以赣江袁河流域为例,利用袁河上游芦溪、茅洲两站的实测资料构建了分布式SWAT水文模型,以月径流模拟的相对误差、相关系数和Nash-Suttcliffe效率系数3个指标为标准,对模型的敏感参数进行率定和验证.然后,利用已建立的袁河流域分布式SWAT模型模拟分析了下游无资料地区的径流数据.结果表明:以流域内有资料的区域为基础构建分布式SWAT分布式水文模型推求中下游无资料地区径流过程的方法具有物理成因、能够充分考虑流域的水循环特征,是一种缺资料流域推求径流比较实用的方法.