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COSMIC-2掩星反演资料的精度评定与Tm模型构建方法研究

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COSMIC-2掩星反演资料的精度评定与Tm模型构建方法研究

作者：韦海福桂林理工大学

学位级别：硕士

无线电掩星技术已被广泛应用于地球大气环境的探测和研究,作为新一代的掩星任务,COSMIC-2掩星计划在数据的数量和质量上都有了显著提升,对GNSS实时水汽反演具有极大的应用价值。随着人们对实时、高精度水汽探测的需求日益增长,对GNSS水... 详细信息

无线电掩星技术已被广泛应用于地球大气环境的探测和研究,作为新一代的掩星任务,COSMIC-2掩星计划在数据的数量和质量上都有了显著提升,对GNSS实时水汽反演具有极大的应用价值。随着人们对实时、高精度水汽探测的需求日益增长,对GNSS水汽反演中关键参量加权平均温度Tm的高精度建模已成为近年的研究热点。针对传统算法构建的加权平均温度模型无法模拟Tm精细天气尺度变化和已有的基于机器学习方法构建的Tm模型存在仅采用探空站单一数据进行模型构建等问题,本文基于超参数自优化的神经网络算法,融合COSMIC-2掩星探测数据,对全球Tm模型的构建展开了研究。本文主要研究内容和成果如下:1.利用探空站资料,对COSMIC-2掩星二级反演产品wet Pf2的折射率、大气温度、大气压强和水汽压廓线资料划分高度、纬度、季节进行对比验证和精度分析。精度分析结果表明,COSMIC-2反演大气折射率、温度、大气压强、水汽压与探空数据在各个高度层均有较好的一致性,相关系数最高分别为0.981、0.98、0.977、0.943。反演大气折射率相对偏差标准差最高为4.05%,反演大气温度、压强和水汽压的最高RMSE分别为1.82K、2.04h Pa和2.82h Pa。从分纬度样本上看,COSMIC-2反演各气象参数样本的精度受纬度影响显著,高纬度样本的精度均低于低纬度样本。从分季节精度分析来看,四个样本各季节趋势相同,季节因素对COSMIC-2掩星反演气象数据无明显影响。总体而言,COSMIC-2较高的信噪比及在低纬度带地区较高的观测量,使得其在大气中水汽较多的低纬度带地区仍然保持着较高的精度,可作为全球Tm模型构建的数据源使用。2.以全球中低纬地区的探空站的积分Tm数据为参考值,分析了COSMIC-2掩星资料计算Tm的误差分布情况,结果表明,受观测数量影响,COSMIC-2数据积分得到的Tm在赤道附近精度优于中纬度地区,总体而言,COSMIC-2掩星数据积分得到的Tm具有较高的精度和稳定性。3.基于BOHB超参数自优化BP神经网络算法BOHB-BP,构建了传统无气象参数模型GPT2w-1模型的优化模型GPT2w-NN-1(探空数据)、GPT2w-NN-2模型(融合掩星和探空数据)和仅使用BOHB-BP算法构建的Tm-NN-1、Tm-NN-2模型。利用全球探空站积分Tm数据对各模型进行精度分析,结果表明,GPT2w-NN-2模型的bias和RMSE分别为0.06K和3.85K,精度优于GPT2w-NN-1模型,与GPT2w-1模型相比RMSE减少了0.18K。构建的气象参数模型Tm-NN-2模型RMSE为2.80K,相比于Bevis模型减少了0.5K。因此,COSMIC-2掩星数据能够作为GNSS反演大气水汽有力补充,融合高时空分辨率、高精度的掩星数据通过机器学习算法获取全球高精度、实时的加权平均温度,对实现实时GNSS水汽遥感具有重要意义。

关键词： COSMIC-2掩星 BOHB 全球Tm模型神经网络

顾及区域相对高程的中国区域加权平均温度模型

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大地测量与地球动力学 2021年第10期41卷 1057-1062页

作者：韦海福陈天伟陈明桂林理工大学测绘地理信息学院桂林市541006

针对区域相对高程对T_(m)模型影响研究领域的空缺,基于已有的对流层顶经验模型,讨论区域相对高程对T_(m)模型的影响,并在此基础上构建中国区域的h_(0)T_(m)回归模型,同时建立青藏高原地区的区域模型h_(0)T_(m)-Qz。模型检验结果表明:1)... 详细信息

针对区域相对高程对T_(m)模型影响研究领域的空缺,基于已有的对流层顶经验模型,讨论区域相对高程对T_(m)模型的影响,并在此基础上构建中国区域的h_(0)T_(m)回归模型,同时建立青藏高原地区的区域模型h_(0)T_(m)-Qz。模型检验结果表明:1)以ERA5格网数据为参考值,h 0T_(m)模型的RMS为2.43 K,相比于Bevis公式和GPT2w-1模型,精度分别提高了1.15 K(32%)和0.63 K(21%);2)以探空数据为参考值,h 0T_(m)模型的RMS为2.48 K,相比于Bevis公式和GPT2w-1模型精度分别提高了1.19 K(32%)和2.06 K(45%),h 0T_(m)模型在中国区域表现出较低的误差和良好的稳定性,尤其是在中国西部地区表现出更为显著的优势;3)顾及区域相对高程的青藏高原区域模型h 0T_(m)-Qz相较于该地区的单因子(T_(s))区域模型T_(s)T_(m)-Qz和Bevis公式,精度分别提高了0.54 K(19%)和2.50 K(51%)。

关键词： h 0T m模型区域相对高程加权平均温度中国区域

顾及空间相关特征的最大熵DEM插值权系数计算

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桂林理工大学学报 2020年第3期40卷 546-550页

作者：陈天伟康传利陈明段青达韦海福桂林理工大学广西空间信息与测绘重点实验室广西桂林541006

针对传统格网DEM插值建模时由于主观因素的干扰,在解算权系数时存在负权现象的问题,提出了一种解算DEM插值权系数的最大熵模型算法。该方法以熵函数作为目标函数,设置非负权值和参考点数据的0、1、2阶统计矩作为约束条件,为了揭示参考... 详细信息

针对传统格网DEM插值建模时由于主观因素的干扰,在解算权系数时存在负权现象的问题,提出了一种解算DEM插值权系数的最大熵模型算法。该方法以熵函数作为目标函数,设置非负权值和参考点数据的0、1、2阶统计矩作为约束条件,为了揭示参考点的空间自相关特征,建立最小最大权系数约束条件,通过最大化熵值来求解格网DEM插值的非负权系数。最大熵法解得权系数大小比例与点位关系相适应,在MATLAB软件平台利用遗传算法求解,并与传统插值方法进行了比较,其估值精度优于传统插值方法。

关键词：最大熵负权约束条件相关特征遗传算法

基于柔性车体的地铁车辆垂向耦合振动规律研究

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城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 35-39,44页

作者：韦海菊王日艺中车南京浦镇车辆有限公司南京210031

[目的]由于列车运行速度的提高和轻量化设计,使轮轨之间的动态作用力增大,从而使车辆中各部件之间振动加剧,严重影响着动力学性能,故需研究转向架与柔性车体之间的垂向耦合振动的规律。[方法]以某型号地铁车辆为研究对象,建立其包含柔... 详细信息

[目的]由于列车运行速度的提高和轻量化设计,使轮轨之间的动态作用力增大,从而使车辆中各部件之间振动加剧,严重影响着动力学性能,故需研究转向架与柔性车体之间的垂向耦合振动的规律。[方法]以某型号地铁车辆为研究对象,建立其包含柔性车体的刚柔耦合模型,通过相关测点的平稳性指数来研究车体结构模态与转向架悬挂模态之间垂向振动耦合关系。[结果及结论]结果表明,仅考虑车体一阶垂弯模态,当转向架的浮沉、点头频率与车体垂向一阶弯曲频率相近时,会引发柔性车体与转向架耦合共振现象,其中中部测点所受影响最大。仅考虑车体菱形变形模态和一阶扭转模态时,不会出现转向架与柔性车体耦合共振现象,但二者会受到轨道激扰共振效应现象的影响。考虑车体组合结构模态时,车体中部测点受一阶垂弯振型的影响最大,会发生柔性车体与转向架耦合共振现象;而转向架上方的车体测点则容易受到车体一阶扭转模态的影响,在部分速度级别下会发生模态共振效应。

关键词：地铁车辆刚柔耦合垂向耦合振动运行平稳性一阶垂弯

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乙酸丁酯降解菌的分离鉴定及降解特性

微生物学通报 2024年第6期51卷 2215-2226页

作者：王雪薛福浩成卓韦浙江工业大学环境学院浙江杭州310014

【背景】酯类是工业生产废气中常见组分之一。利用微生物降解含酯类废气具有研究价值和应用前景。【目的】从浙江某污水处理厂活性污泥中驯化分离出一株能以乙酸丁酯为唯一碳源生长的降解菌,研究其降解乙酸丁酯的特性及降解途径。【方... 详细信息

【背景】酯类是工业生产废气中常见组分之一。利用微生物降解含酯类废气具有研究价值和应用前景。【目的】从浙江某污水处理厂活性污泥中驯化分离出一株能以乙酸丁酯为唯一碳源生长的降解菌,研究其降解乙酸丁酯的特性及降解途径。【方法】对分离纯化的降解菌进行形态学、生理生化及分子生物学鉴定以确定种属,采用单因素变量法分析菌株降解乙酸丁酯的特性,并对降解中间产物进行检测和分析。【结果】经生理生化和16S rRNA基因鉴定为莫德斯托斯不动杆菌(Acinetobacter modestus),命名为HYY-1。菌株HYY-1在碱性(pH 8.0-10.0)条件下对乙酸丁酯有较好的降解效果。在乙酸丁酯浓度为264.75-1 059.00 mg/L时降解率较高,在120 h内对最高浓度乙酸丁酯的降解率可达100%。菌株HYY-1的初始接种浓度对降解效率影响不大,120 h内不同接种浓度下的降解效率均能达到100%。菌株HYY-1降解乙酸丁酯的中间产物为正丁醇和乙酸,最终降解为CO2、细菌生物量等,在不同初始乙酸丁酯浓度下降解产物比例有所不同。【结论】菌株HYY-1具有高效降解乙酸丁酯的能力,推测可能的降解机制为经酯键水解酶部分转化为正丁醇和乙酸,最终完全矿化为CO2和细菌生物量。本研究为进一步解析乙酸丁酯生物降解机理和探索乙酸丁酯污染环境的生物修复路径提供了理论支持。

关键词：乙酸丁酯降解菌分离鉴定降解特性碳平衡降解途径

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电磁驱动膜片式微滴喷射数值模拟与试验

机械设计与研究 2024年第3期 199-204页

作者：梁海明韦相福林明松殷梦闯广西交通职业技术学院汽车工程学院广西大学机械工程学院

针对目前微液滴喷头问题，设计了一种基于电磁驱动的微滴喷射装置。建立了多物理场耦合喷射仿真模型，通过数值模拟分析了驱动电压、流体粘度对微滴体积和喷射速度的影响。并利用搭建的喷头试验平台进行微滴喷射试验。结果表明：微滴体... 详细信息

针对目前微液滴喷头问题，设计了一种基于电磁驱动的微滴喷射装置。建立了多物理场耦合喷射仿真模型，通过数值模拟分析了驱动电压、流体粘度对微滴体积和喷射速度的影响。并利用搭建的喷头试验平台进行微滴喷射试验。结果表明：微滴体积以及喷射速度随着驱动电压幅值的增大而增大，随着流体粘度的增大液滴的断裂时间延后且液滴的拖尾逐渐减短；在喷孔直径为0.12 mm、驱动电压21 V、粘度0.001 mPa·s时可按需生成体积约5.7 nL的均匀微滴；微滴喷射试验结果与仿真结果吻合较好，说明提出的数值模型及方法是可行的，且验证了设计的电磁驱动膜片式喷头生成稳定液滴的可行性。

关键词：电磁驱动多物理场仿真微滴喷实验

基于局部信息熵和改进AD-Census变换的自适应立体匹配

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激光与光电子学进展 2024年

作者：雷经发韦子涵李永玲赵汝海张淼安徽建筑大学机械与电气工程学院工程机械智能制造安徽省教育厅重点实验室过程装备与控制工程四川省高校重点实验室

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部... 详细信息

为了提高传统局部匹配算法在弱纹理区域的匹配精度，解决AD-Census变换在代价融合过程中未能很好适应局部区域特征的问题，提出了一种基于局部信息熵和改进ADCensus变换的自适应立体匹配算法。在代价计算阶段，首先对输入图像进行局部信息熵计算，根据像素点邻域局部信息熵选择改进Census变换的自适应窗口大小；然后由局部信息熵值计算自适应融合权重值，获得改进Census和AD代价的融合代价。在代价聚合部分，引入单方向动态规划聚合算法；最后经过视差计算和优化得出最终视差结果。选用Middlebury测试平台上标准图像对算法进行测试，实验结果显示，本文算法在非遮挡区域和全部区域的平均误匹配率分别为5.94%和8.37%，匹配效果优于很多现有算法，并具有较好的适用性和抗噪能力。

关键词：立体匹配局部信息熵 AD-Census 自适应权重代价聚合

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贵州从江发现越南烙铁头蛇

动物学杂志 2024年

作者：徐宇浩刘丹韦海潇龚宴安黄松彭丽芳青海大学省部共建三江源生态与高原农牧业国家重点实验室中国科学技术大学工程科学学院生物资源保护和利用安徽省重点实验室

越南烙铁头蛇（Ovophistonkinensis）此前国内仅在广东、广西、海南和香港有分布报道。2024年2月21日，在贵州省黔东南苗族侗族自治州从江县采集到1号雄性烙铁头蛇属路杀标本（LFR2024009），该个体具有如下形态特征：鼻间鳞间隔2枚小... 详细信息

越南烙铁头蛇（Ovophistonkinensis）此前国内仅在广东、广西、海南和香港有分布报道。2024年2月21日，在贵州省黔东南苗族侗族自治州从江县采集到1号雄性烙铁头蛇属路杀标本（LFR2024009），该个体具有如下形态特征：鼻间鳞间隔2枚小鳞；下唇鳞11枚，第一对下唇鳞在颏鳞后相接，第1～3枚下唇鳞接颔片；颔片1对；背鳞27-27-21行；尾部脊鳞多数扩大；腹鳞129枚；肛鳞完整；尾下鳞49枚，呈单行。该标本被发现时体背面棕黄色，体正背具两行交错排列的近方形深棕色大斑，尾背中央具一条白色脊线；体腹面乳白色，密布不规则褐色至黑褐色斑点；尾腹面褐色。基于线粒体Cyt b基因片段的系统发育分析结果，本次采集的标本与中国广东、海南以及越南的越南烙铁头蛇种群聚为一支，遗传距离为1.4%～2.1%。综合形态比较及分子系统关系分析，确定采自贵州省从江县的1号雄性烙铁头蛇标本为越南烙铁头蛇，为贵州省爬行类新记录种。越南烙铁头蛇在贵州的发现扩大了该物种的分布区，同时有助于进一步了解该物种的谱系地理。

关键词：越南烙铁头蛇贵州新记录种

基于变分模态分解和自动编码器的PIN二极管温度特性预测

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强激光与粒子束 2024年第4期36卷 96-101页

作者：张洋周扬张泽海阳福香葛行军国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073

提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线... 详细信息

提出融合变分模态分解(VMD)和自编码器的预测方法,将温升特性曲线分解成若干个子信号分量,其中包含高频的波动量、中间量和低频的趋势量,然后利用自编码器对每个分量进行预测,最后将分量的预测值相加,从而实现对PIN二极管温升特性曲线的精准预测。通过与多种机器学习方法的对比验证了结合VMD分解可有效提升预测精度,同时也验证了自编码器在特性曲线拟合上的优势。

关键词： PIN二极管强电磁信号器件特性预测变分模态分解自编码器