COSMIC-2掩星反演资料的精度评定与Tm模型构建方法研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:buyaodiua1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
黎侯虎源于西周玉石虎符,历经三千年的认知观念和习俗信仰的洗礼,黎侯虎逐渐形成独特的文化内涵以及东方审美特征,成为中国虎文化的一个缩影。黎侯虎蜚声中外,草编、面塑、剪纸、刺绣、书画等各种表达形式的黎侯虎层出不穷,但在高秋英设计的黎侯虎被选为1998年虎年邮票名声大噪之后,黎侯虎的基本形态被固定下来。在这个追求个性、趣味化的潮流时代,高秋英设计的黎侯虎陷入造型单一的困境,黎侯虎发展状况不容乐观。以现代
学位
随着科学技术的发展、多种传统工艺的跨界融合、新材料的不断涌现,使得当代艺术创作形式具有包容性、丰富性和多样性。加之,在当代艺术理论下的新思维、新模式与艺术形式相融合,激发了创作者从材料、技法、观念上求新求变的创作热情。与传统的创作形式相比,当代艺术家在创作时更加注重个性的表现以及作品本身所蕴藏的内涵。因此,探索新的设计观念,突破传统艺术创作中的固有模式是大势所趋。破坏性观念作为一种创新手段,正多维
学位
我国的传统色彩文化源远流长、博大精深、自成体系。当代国内的色彩学、设计学、艺术学等领域都深受西方色彩学说的影响较深,而对有着独特审美视觉的五色观知之甚少。在历史文化的长河中,五色观作为反映我国古人思维结构的一种独特存在,被赋予了丰富的文化内涵,它不是具体的物质对象,却又体现并作用在各个领域,上到国家政治、经济、文化,下到百姓生活中的衣食住行,在中华民族的文明史上占据了不可忽视的地位。在现代以西方色
学位
在全球变暖的趋势背景下,生物圈受到不小的冲击,植被作为生态系统中联系土壤、大气和水分的重要枢纽,是衡量区域生态系统的重要指标,起“指示”作用。气候变化是影响植被生长的重要因素,而干旱是由气候变化引起的,是我国最常见、影响最大的气象灾害,干旱的频繁发生导致人力、物力和财力均受到不同程度的损失。西南地区地质结构特殊,蕴藏丰富的矿产、群落、水利等资源,但由于人类的不合理开发,致使西南地区本就脆弱的生态环
学位
历史文化街区作为活态文化遗产的重要组成部分,代表了一个城市的发展记忆,承载着千百年来的城市历史文化,但在发展过程中许多传统街区的生活方式逐渐消失,使传统街区文化无法得到良好的传承,城市的地域文化特色也随之消失,从而降低了体验者的浏览感受,无法与场所产生共鸣。如何通过景观优化设计来体现历史文化街区的地域特色,是我们当下需要思考的问题。针对这个问题,本研究从景观叙事的角度出发,运用文献研究、案例分析、
学位
全球一体化和国际社会交往使得外来入侵物种对人类的影响越来越大,并且很难治理,通过预测入侵生物的适生区能够为生物入侵的预防管理提供支持。目前常用的外来物种适生区预测方法是基于物种分布模型,但这类方法没有考虑环境因子对物种的不同影响力,即环境因子的权重,从而影响了预测结果。基于此,本文以白纹伊蚊外来物种为研究对象,首先通过因子权重模型划分因子权重,进而与物种分布模型结合,组成新的适生区预测模型,对该外
学位
随着科技的发展,利用全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)采集地理数据已成为空间大地测量领域的一种重要手段,但通过GNSS技术所获取的高程是以WGS-84参考椭球面为基准的大地高,如何将大地高转换为实际工程中常用的正常高成为国内外学者的重要研究课题。因此为了获取高精度GNSS高程异常值以进行大地高与正常高之间的转换,剔除可能存在的粗差且建
学位
无人机低空摄影测量技术具有低成本、方便快捷、灵活机动、高效率等特点,该技术已经成为快速采集空间地理数据的重要手段,但由于地面存在植被、电线塔等地物,导致后期生成的匹配点云存在大量非地面点,而经非地面点云滤波后,会造成测区存在许多地面孔洞的情况,进而影响DEM、三维模型等测绘产品的成果质量。为充分利用匹配点云中的地面信息,本文以LSSVM机器学习法为基础,对经滤波后的匹配点云进行地面孔洞修补,并引入
学位
土壤水分是影响植物生存、气候变化、全球生态环境的十分重要的参数,与人类生活紧密相连。由于广西地区具有特殊的喀斯特地貌以及岩溶风化形成的特殊土壤类型(如:红壤、砖红壤、赤红壤),使得其自然环境较为脆弱,容易引发干旱、洪涝等自然灾害,土壤水分的变化作为灾害监测的一个重要指标,准确和动态的监测土壤水分变化是很有必要的,而遥感技术具有高分辨率、大范围、实时等优势,因此使用遥感方法反演土壤水分的研究具有重要
学位
遥感图像是一种非常重要的地面信息载体,是城市规划、气候监测、精确农业、自然资源监测、灾害监测、可持续发展规划等不可或缺的重要信息。近年来,随着遥感对地观测技术的迅速地发展,遥感影像的数量和类型不断增加,遥感影像被广泛应用于土地规划、自然灾害监测、环境保护和军事安全等领域。在这些应用的场景中,往往需要通过计算机视觉技术对遥感影像进行解译,以提取出有效的空间结构信息和几何信息。语义分割作为像素级别的图
学位