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基于CHAMP卫星与地面矢量数据联合建立中国地磁模型

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地球物理学报 2017年第7期60卷 2522-2533页

作者：冯彦孙涵蒋勇安振昌姜乙刘宝嘉黄娅张华武业文南京信息工程大学数学与统计学院空间天气研究所南京210044 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190 内蒙古新天元防灾减灾研究所呼和浩特010051 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

首先对地面台站以及CHAMP卫星的矢量磁测数据进行预处理,结合12个子午工程台站最新的磁测数据,并利用第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12)对不同数据归算至统一时间点,再结合第四代地磁场综合模型(CM4)计算并移除主磁场、磁层磁场、电... 详细信息

首先对地面台站以及CHAMP卫星的矢量磁测数据进行预处理,结合12个子午工程台站最新的磁测数据,并利用第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12)对不同数据归算至统一时间点,再结合第四代地磁场综合模型(CM4)计算并移除主磁场、磁层磁场、电离层磁场、感应磁场及较为微弱的环形场,最后通过球冠谐(SCH)模型联合建立了中国地区岩石圈磁场(地磁要素X、Y、Z和总强度F)的球冠谐模型(SCH2000),结合IGRF12得到了中国地磁模型(CGRF2000).建模同时考虑了测点数据海拔高度的影响,并讨论了截断阶数的选取以及边界效应的控制问题.通过比较均方偏差(RMS),认为8阶SCH2000模型可较好地反映中国地区岩石圈磁场,其分布与SCH1936、CM4以及Taylor多项式模型具有一定的相似性.从位置和强度来看,SCH2000模型所反映的岩石圈磁场更为准确,而与CM4存在一定差异,除了测点不同,截断阶数也是原因之一.通过验证,SCH2000模型各要素随高度的变化与CM4模型较为一致,所建立的CGRF2000与IGRF12模型的分布也较为相似.

关键词：地磁场联合建模球冠谐模型子午工程 CHAMP卫星 CM4 IGRF12

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电离层总电子含量的短期预报方法的误差评估

电波科学学报 2011年第6期26卷 1141-1147,1228页

作者：武业文刘瑞源吴振森张北辰刘俊明西安电子科技大学理学院陕西西安710071 中国极地研究中心上海200136

用统计学的方法分析了用自相关分析法和改进的克里格插值法对中国地区电离层总电子含量(TEC)进行短期预报的预报误差。结果表明:预报误差的大小在地域上呈现出由北向南逐渐增大的趋势,时间上,在二分季节误差较大,误差日变化的峰值出现... 详细信息

用统计学的方法分析了用自相关分析法和改进的克里格插值法对中国地区电离层总电子含量(TEC)进行短期预报的预报误差。结果表明:预报误差的大小在地域上呈现出由北向南逐渐增大的趋势,时间上,在二分季节误差较大,误差日变化的峰值出现在午后。而相对误差则是在冬季最大,在夏季最小;相对误差的日变化为双峰结构,峰值出现的时间在8点和20点附近。从总体上看,在提前一小时预报中国地区电离层TEC时,相对误差为12%左右。通过统计对比单站预报和区域重构对最终预报误差的影响可以看出,单站预报误差起主要作用。因此,改进单站预报方法十分重要,可以有效地提高预报精度。同时,也需要增加并合理布局全球定位系统(GPS)接收台站。

关键词：电离层TEC短期预报单站预报区域重构预报误差

基于经验模态分解的地球同步轨道高能电子通量预报

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空间科学学报 2019年第3期39卷 316-325页

作者：钱烨栋张华杨建伟武业文南京信息工程大学数学与统计学院

在磁暴恢复相期间,大量相对论(高能)电子从磁层的外辐射带渗透到地球同步轨道区.其中> 2 MeV的高能电子能够穿透卫星表面并聚积在材料内部,导致卫星无法正常运行或完全损坏.磁暴期间的高能电子通量变化的非平稳与非线性特征十分明显.通... 详细信息

在磁暴恢复相期间,大量相对论(高能)电子从磁层的外辐射带渗透到地球同步轨道区.其中> 2 MeV的高能电子能够穿透卫星表面并聚积在材料内部,导致卫星无法正常运行或完全损坏.磁暴期间的高能电子通量变化的非平稳与非线性特征十分明显.通过实验发现,经验模态分解法能够极大地降低高能电子通量非平稳性问题造成的预报影响.以2008-2009年的数据作为训练集,2010-2013年数据作为测试集.结果表明:2010-2013年的预报率约为0.84;在太阳活动较为复杂的2013年,预报率达到0.81.引入经验模态分解后预报效率得到显著提高.

关键词：磁暴高能电子通量非平稳性经验模态分解

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中国地区电离层TEC暴扰动研究

地球物理学报 2012年第7期55卷 2177-2184页

作者：邓忠新刘瑞源甄卫民刘钝武业文武汉大学电子信息学院武汉430079 中国电波传播研究所青岛266107 中国极地研究中心上海200136

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI,对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6h及以上的DI满足该值来判定电离层... 详细信息

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI,对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9h(10.5h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.

关键词：电离层总电子含量电离层TEC扰动指数电离层暴磁暴

XGBoost算法在二手房价格预测中的应用

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运筹与模糊学 2023年第2期13卷 734-744页

作者：王美朱珊艳陈鹏蕾武业文南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京浙江科技学院理学院浙江杭州

随着近些年社会经济的快速发展,房地产的开发也如火如荼展开,二手房市场也得到迅猛发展,在如今存量房时代,二手房交易成为房地产市场的重要部分,二手房的价格是诸多购房者的关注点,因此对二手房价格预测是有必要的。本文围绕XGBoost算... 详细信息

随着近些年社会经济的快速发展,房地产的开发也如火如荼展开,二手房市场也得到迅猛发展,在如今存量房时代,二手房交易成为房地产市场的重要部分,二手房的价格是诸多购房者的关注点,因此对二手房价格预测是有必要的。本文围绕XGBoost算法学习,借助网络爬虫技术,从链家网站采集了杭州九堡1500条在售二手房信息,将数据清洗并提取特征后,在Shiny平台进行展示,并以2023年2月江干区二手房均价34,381元/平米为分界线,将该地二手房分为高、低价格共两类。本文就影响二手房房价的因素进行深入研究,进而对房价进行分类预测。通过对影响二手房价格的特征因素提取并排序,结果显示第一重要的特征是房屋面积,其次是二手房屋关注的人数及发布时间、建筑结构、房间数量、房屋装修情况这四个特征,而房本时间、客厅和餐厅数量是重要性最弱的特征。本文基于XGBoost算法对房价预测,结果分类效果较为理想,说明算法的应用性较好,同时为后续我国二手房价格预测或其他问题的预测扩充探索的道路。

关键词： XGBoost 网络爬虫分类预测二手房

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太阳活动对中山站F2层峰值电子浓度的影响

极地研究 2013年第2期25卷 142-149页

作者：徐盛张北辰刘瑞源郭立新刘俊明武业文胡红桥黄德宏西安电子科技大学理学院陕西西安710071 中国极地研究中心国家海洋局极地科学重点实验室上海200136

利用中山站1995—2006年的电离层垂测数据统计分析了当地电离层F2层峰值电子浓度(NmF2)对太阳活动变化的依赖性,研究发现在中山站NmF2月中值随修正太阳10.7厘米通量指数F10.7P增大而增大,其饱和或放大趋势不明显。除冬季12—16 UT、20—... 详细信息

利用中山站1995—2006年的电离层垂测数据统计分析了当地电离层F2层峰值电子浓度(NmF2)对太阳活动变化的依赖性,研究发现在中山站NmF2月中值随修正太阳10.7厘米通量指数F10.7P增大而增大,其饱和或放大趋势不明显。除冬季12—16 UT、20—2 UT与夏季2—11 UT以外的绝大部分时刻,两者具有良好的线性关系。NmF2月中值随F10.7P变化斜率随季节、地方时而变化。在日变化中,NmF2随F10.7P变化斜率极大值出现在磁中午附近,明显大于其他时刻,在夜侧变化斜率整体较小,且在分季和冬季的夜侧以及夏季全天,其斜率随地方时变化不大。在年变化中,日侧斜率最大值出现在两分季,冬季次之,夏季最小;而夜侧斜率在夏半年(10月—3月)整体上要大于冬半年(4月—9月)。结合中山站位于极隙区纬度的特殊地理位置,分析了上述NmF2变化特征的可能原因。

关键词：电离层 F2层峰值电子浓度太阳10 7厘米通量指数

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中国社会消费品零售总额的时间序列分析

运筹与模糊学 2023年第2期13卷 919-932页

作者：陈鹏蕾连雨欣王美武业文南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京吉林建筑大学经济与管理学院吉林长春

本文基于2000年1月~2022年12月的社会消费品零售总额数据,通过时序图和确定性因素分解初步了解该序列具有明显的季节性和趋势性。ARIMA模型为时间序列数据分析中最常用的模型,在对模型添加季节因素后可以很好地对具有该性质的数据进行建... 详细信息

本文基于2000年1月~2022年12月的社会消费品零售总额数据,通过时序图和确定性因素分解初步了解该序列具有明显的季节性和趋势性。ARIMA模型为时间序列数据分析中最常用的模型,在对模型添加季节因素后可以很好地对具有该性质的数据进行建模,Holt-Winters三参数指数平滑模型中的指数包含了季节项和趋势项,也可以很好地分析和预测该数据,因此本论文采用ARIMA乘积季节模型和Holt-Winters三参数指数平滑模型对社会消费品零售总额数据进行建模,并根据建立的模型预测未来五个月(2022年8月~2022年12月)的社会消费品零售总额,探究不同模型在处理该类数据时的优劣。从结果来看,Holt-Winters三参数指数平滑模型优于ARIMA模型,我国短时间内社会消费品零售总额仍然将保持增长状态。

关键词： ARIMA模型 Holt-Winters三参数指数平滑模趋势预测

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极区极夜期间E层占优电离层的分布特征

极地研究 2013年第2期25卷 132-141页

作者：武业文刘瑞源张北辰吴振森徐盛刘俊明西安电子科技大学理学院陕西西安710071 中国极地研究中心上海200136

E层占优电离层是指E层的峰值电子密度大于F层的峰值电子密度(NmE>NmF)时的电离层,记为ELDI(E-Layer Dominated Ionosphere)。针对ELDI,利用2007—2010年的COSMIC(Constellation Observing System for Meteorolo-gy,Ionosphere,and Climate satellite)掩星数据,在修正地磁纬度-磁地方时标系下统计分析了它在南北极区极夜期间(南北半球的冬至日前后30天)的分布特征,结果表明极夜期间电离层ELDI特征明显,其分布与极光椭圆位形基本一致,而且其在夜侧的发生率较高,特别是磁子夜之后,北极为70%左右,而南极为90%左右;另外南极的ELDI特征在磁纬度分布上要略宽于北极的分布范围。在ELDI高发区,电离层峰值电子密度要高于其两侧地区,特别是在夜侧,尤其是磁子夜前的峰值电子密度要接近甚至大于磁正午的峰值电子密度,在南极地区格外明显;而且ELDI高发区内的E层的电子含量(TECE)、电离层总电子含量(TECI)及TECE占TECI的比重(TECEI)都高于其两侧地区,北极TECE和TECI大于南极,而TECEI则是南极大于北极。这些现象主要是由于极夜期间极区高能粒子沉降引起底部电离层电离率增大所致;同时,由于地磁轴偏离地理轴的程度在南极要大于北极,使得极夜期间南极地区的电离层的电子密度,特别是在F层要相应地小于北极地区,从而导致了极夜期间南北半球极区电离层ELDI特征之间差异。

关键词： E层占优电离层极区电离层峰值电子密度电离层总电子含量

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地磁暴恢复相中间层低热层高纬温度响应

空间科学学报 2021年第5期41卷 724-736页

作者：罗钦顺李婧媛吕建永苏烨魏光纯李正武业文何昉余尧南京信息工程大学空间天气研究所南京210044 中国极地研究中心自然资源部极地科学重点实验室上海200136

利用TIMEGCM模拟了2005年9月10日至20日由日冕物质抛射引起的地磁暴事件,研究了此地磁暴恢复相高纬度中间层低热层(MLT)区域温度的变化,揭示了磁暴恢复相时温度、垂直风、总加热项和NO辐射冷却的内在联系.结果表明:地磁暴恢复相刚开始时... 详细信息

利用TIMEGCM模拟了2005年9月10日至20日由日冕物质抛射引起的地磁暴事件,研究了此地磁暴恢复相高纬度中间层低热层(MLT)区域温度的变化,揭示了磁暴恢复相时温度、垂直风、总加热项和NO辐射冷却的内在联系.结果表明:地磁暴恢复相刚开始时,温度对磁暴的响应在晨侧为负扰动(降温),在其他地区都为正扰动(增温);随着磁暴的恢复,整个北半球都变为正的温度扰动(增温).这种高纬MLT区域的温度响应主要与垂直风密切相关.当垂直风为正时,总加热为负,增温减弱;当垂直风为负时,总加热为正,增温变强.辐射冷却特别是NO辐射冷却作用在热层被称为恒温器,降低了磁暴期间80%的热层增温.但是,在MLT区域NO辐射冷却作用不明显,一般比总加热项小一个量级,对温度响应造成的影响较小.

关键词： TIMEGCM 高纬度地磁暴温度垂直风