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卫星遥感观测是研究海洋环境变化的一种重要方法,但由于观测周期和天气影响等原因,观测数据经常存在一定的缺失,这使得遥感数据在海洋环境连续变化的应用研究中受到一定的限制.为解决此问题,本文采用了经验正交函数分解插值方法(DINEOF)重建缺失的遥感观测数据.首先,基于Sea Wi FS(1998年1月至2010年12月)、MODIS-Aqua(2002年7月至2014年12月)和MODIS-Terra(2000年2月至2014年12月)三级叶绿素a月平均数据产品,按像素点平均的方法组合成原始资料集;其次,利用DINEOF方法重构该资料集的缺失部分,从而得到完整的1998~2014年台湾海峡及邻近海域叶绿素a浓度的月平均数据集;再通过分析重构影像与原始资料的时空误差和验证重构影像的时空变化特征等方法,评价了所用算法和重构数据集的合理性.结果表明:基于遥感组合数据,采用DINEOF方法重构的叶绿素a遥感影像,能够有效地反映研究海域叶绿素a浓度的时空变化规律.研究还表明,该方法操作简便,无需先验信息,且重构精度高,能有效重构大面积缺失的影像数据资料,为探索海洋环境和生态的长期变化规律提供了较好的基础. 相似文献
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以2007年1月到2010年12月的MODIS Aqua CHL-a Level 2海表水色产品为基础数据,获得南海北部海域海表叶绿素a浓度的月平均影像集,基于影像集数据的时空相关性利用DIEOF(Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions)方法重构其缺失数据。通过分析重构前后数据变化、验证重构结果的时空特征、计算模型精度指标等对重构结果进行评价。研究结果表明:DIEOF方法重构的MODIS海表叶绿素a影像,能够体现研究区海表叶绿素a的时空变化特征,重构结果的复相关系数R2可达到0.98,平均绝对误差MAE小于0.01;该方法重构过程中无需先验信息,易操作,能够有效重构大面积成片缺失或缺失比例较高的影像。 相似文献
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经验正交函数（experiential orthogonal functions,EOF）是重构声速剖面（sound speed profile,SSP）的一种有效方法,利用部分实测数据结合历史剖面资料可以重构当前位置的声速剖面。针对实测数据的采样深度难以确定这一问题,本文介绍了一种基于历史声速剖面资料的实测数据采样深度选取方法,根据EOF空间函数的方差贡献率确定数据量,进而采用EOF算法重构全海深声速剖面。实验结果表明：采用该方法得到的数据重构的声速剖面与实测声速剖面具有较好的一致性,基于常梯度声线跟踪法得到的水深数据能够满足0.25%倍水深限差,有效波束比达到了100%,为实际测量作业中声剖数据的采样深度提供了参考。 相似文献
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波形分解是机载测深LiDAR数据处理的关键环节,为水深计算、底质类型反演和水体浑浊度分析等提供基础信息。针对传统测深LiDAR波形分解算法受噪声干扰严重、对微弱及叠加信号分解不准确的问题,提出一种新的波形分解算法。对原始波形经小波滤波后,计算滤波前后尾段波形的差异,估计回波信号的噪声;利用高斯模型,从原始波形数据中不断分解出经LM算法优化参数后的波形分量,直到剩余波形中最大峰值与优化后的参数小于一定阈值。通过南海实测数据进行验证,实验结果表明:该算法分解弱回波能力强,不论在浅水(回波发生叠加)还是深水,其分解精度均优于传统算法。 相似文献
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提出 1种基于奇异值分解 (SVD)的多通道带乘性噪声系统的最优滤波方法。该方法基于多通道带乘性噪声系统的最优滤波理论[1] ,利用奇异值分解作为工具 ,将原算法中的协方差矩阵P进行奇异值分解 ,可以在一定程度上避免在递推过程中 ,由于计算误差和舍入误差的积累而引起的协方差矩阵P失去对称性 ,因而导致算法失效的问题。在保证算法在线性最小方差意义下为最优的同时 ,具有很好的数值稳定性和鲁棒性。仿真中对改进后算法和原算法估计效果做了对比 ,仿真结果证明了本文方法的有效性。 相似文献
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CUBE算法及其在多波束数据处理中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
阐述了一种基于表面生成的多波束数据处理方法——CUBE(Combined Uncertainty and Bathymetry Estimator)算法,用该方法可以对观测区域网格节点"真实"水深及相关误差进行估计。与从测量水深中选择出"最佳"数据的手工交互方式的多波束数据编辑手段不同,CUBE算法具有很强的抗差性和较高的效率,适合于实时多波束数据处理。对南海某测区多波束数据处理结果表明,在没有人工干预的情况下,利用CUBE算法去噪生成的海底DTM图与手工编辑生成的相当吻合。CUBE算法和手工编辑方法综合对比得出,CUBE算法能够很好地保留水深地形细节,在计算效率、误差评估、实时处理等方面比手工编辑方法具有较大的优势。 相似文献
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声速误差是多波束水深地形测量主要误差源之一,通常采用现场声速剖面测量的方式加以改正,但在深远海多波束水深地形测量时,现场获取全深度的声速剖面并非易事。针对这一问题,利用东南印度洋海洋调查工作中采集到的17个站位的CTD数据,将所有站位声速剖面拓展到全深度,采用经验正交函数分析法(Empirical Orthogonal Functions,EOF)构建调查区声速剖面场,可获得声速剖面场内任意一点的声速值。然后通过EOF重构声速剖面场获得的声速值对测区内多波束水深地形数据进行改正,并与实测声速剖面对多波束水深地形数据的改正结果进行对比,结果表明,5000 m水深范围内2种声速改正结果相差很小,EOF重构法对深水多波束的声速改正满足水深测量的要求。 相似文献
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静止轨道海洋水色成像仪(Geostationary Ocean Color Imager, GOCI)提供了时间分辨率达小时级的海洋水色数据,使得对海洋环境的逐时变化监测成为可能。然而受到海洋上空云、雾和霾的影响,数据出现连续高缺失率甚至完全缺失的情况,使得数据使用价值大大降低。在经验正交函数重构法(Data INterpolating Empirical Orthogonal Functions, DINEOF)的基础上,突出时间要素在重构中的地位,运用异常像元检测、拉普拉斯平滑滤波和时间模态2次分解插值,提出了适用于静止海洋水色卫星数据的重构方法——DINEOF-G。利用此方法对杭州湾2017年的GOCI总悬浮物质量浓度数据进行重构,结果表明该方法相比经典方法在重构精度上提高了8%,数据重构率提高了36%,且重构结果较好地反映了杭州湾总悬浮物质量浓度的季节变化规律和空间分布特征。 相似文献
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As for the satellite remote sensing data obtained by the visible and infrared bands inversion, the clouds coverage in the sky over the ocean often results in missing data of inversion products on a large scale, and thin clouds di?cult to be detected would cause the data of the inversion products to be abnormal. Alvera et al.(2005) proposed a method for the reconstruction of missing data based on an Empirical Orthogonal Functions (EOF) decomposition, but his method couldn’t process these images presenting ex... 相似文献
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Damien Sirjacobs Aida Alvera-Azcárate Alexander Barth Geneviève Lacroix YoungJe Park Bouchra Nechad Kevin Ruddick Jean-Marie Beckers 《Journal of Sea Research》2011,65(1):114-130
Optical remote sensing data is now being used systematically for marine ecosystem applications, such as the forcing of biological models and the operational detection of harmful algae blooms. However, applications are hampered by the incompleteness of imagery and by some quality problems. The Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions methodology (DINEOF) allows calculation of missing data in geophysical datasets without requiring a priori knowledge about statistics of the full dataset and has previously been applied to SST reconstructions. This study demonstrates the reconstruction of complete space–time information for 4 years of surface chlorophyll a (CHL), total suspended matter (TSM) and sea surface temperature (SST) over the Southern North Sea (SNS) and English Channel (EC). Optimal reconstructions were obtained when synthesising the original signal into 8 modes for MERIS CHL and into 18 modes for MERIS TSM. Despite the very high proportion of missing data (70%), the variability of original signals explained by the EOF synthesis reached 93.5% for CHL and 97.2% for TSM. For the MODIS TSM dataset, 97.5% of the original variability of the signal was synthesised into 14 modes. The MODIS SST dataset could be synthesised into 13 modes explaining 98% of the input signal variability. Validation of the method is achieved for 3 dates below 2 artificial clouds, by comparing reconstructed data with excluded input information. Complete weekly and monthly averaged climatologies, suitable for use with ecosystem models, were derived from regular daily reconstructions. Error maps associated with every reconstruction were produced according to Beckers et al. (2006). Embedded in this error calculation scheme, a methodology was implemented to produce maps of outliers, allowing identification of unusual or suspicious data points compared to the global dynamics of the dataset. Various algorithm artefacts were associated with high values in the outlier maps (undetected cloud edges, haze areas, contrails, and cloud shadows). With the production of outlier maps, the data reconstruction technique becomes also a very efficient tool for quality control of optical remote sensing data and for change detection within large databases. 相似文献
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海表面温度(SST)的变化是海气相互作用的重要体现,SST的准确模拟也是海洋内部温度模拟的基础。基于区域海洋模式,本文通过对比分析两种强迫方式对SST的模拟效果,诊断了各辐射场对SST模拟效果的贡献,基于EOF分析法提出了一种针对CFSR表面大气强迫辐射数据的修正方案,并获取一套高频辐射场修正数据。数值对比试验结果显示,利用COARE 3.0公式计算所得表面强迫的方式模拟的SST结果更好,其均方根误差比直接强迫方式降低约39%;潜热辐射差异是两种强迫方式对SST模拟效果差异的主要原因,感热辐射差异次之,同时对两者进行修正可以显著改进SST的模拟效果;而长波辐射的修正则对冬季的SST模拟效果改善比较明显,但贡献仍弱于潜热辐射。相对于海洋模式而言,准确可靠的大气强迫数据的选择要优于强迫方式的选择。 相似文献
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Reconstruction of incomplete oceanographic data sets using empirical orthogonal functions: application to the Adriatic Sea surface temperature 总被引：8，自引：1，他引：8
A method for the reconstruction of missing data based on an EOF decomposition has been applied to a large data set, a test case of Sea Surface Temperature satellite images of the Adriatic Sea. The EOF decomposition is realised with a Lanczos method, which allows optimising computational time for large matrices. The results show that the reconstruction method leads to accurate reconstructions as well as a low cpu time when dealing with realistic cases. The method has been tested with different amounts of missing data, artificially adding clouds ranging from 40% to 80% of data loss, and then compared to the same data set with no missing data. A comparison with in situ data has also been made. These validation studies show that results are robust, even when the amount of missing data is very high. The reconstruction of the data from the Adriatic Sea shows realistic features and a reliable temperature distribution. In addition, the method is compared to an Optimal Interpolation reconstruction. The results obtained with both methods are very similar. The main difference is the computational time, which is reduced nearly 30 times with the method presented here. Once the reconstruction has been performed, the EOF decomposition is analysed to show the method’s reliability, and a cold event on the Albanian coast is studied. The reconstructed data reflect the effect of wind on the Albanian coast, that led to a cold-water episode in this zone for a 6-day period. 相似文献
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印度洋-太平洋海温的年际、年代际异常及其对亚洲季风的影响 总被引：31，自引：5，他引：26
运用EOF分析方法,对近50a的印度洋-太平洋SST的年际、年代际变化特征进行了分析,并在此基础上进行了数值试验.研究表明:在近50a中,SST的第一气候模态与年代际尺度变化相对应,并经历了两次气候突变,分别在1956年和1976年前后.第二气候模态与ENSO事件相对应,其空间分布反映了厄尔尼诺发生时SST的异常分布.中国东部降水以及亚洲季风异常不仅与ENSO事件有关,而且受到年代际气候背景场的影响.诊断和模拟结果具有较好的一致性. 相似文献
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基于CORA资料的中国海海表面温度季节和年际变化特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于1986-2008年的中国近海及邻近海域再分析产品(CORA),采用经验正交函数分解方法(EOF)分析了海表面温度(SST)的季节及年际变化特征,并用相应的SODA、AVHRR以及Levitus资料对CORA做了对比评估。相比于AVHRR而言,CORA资料SST的偏差和均方根误差均小于SODA,相比Levitus资料而言CORA资料温度盐度的均方根误差随深度的变化皆小于SODA。 CORA与SODA资料相比,两者前3个模态的时空分布大体一致,区别在于CORA资料能更好地反映参量的一些细微特征。结果表明,CORA资料能很好的刻画中国近海SST的季节、年际变化特征,尤其是黑潮流经区域SST的局地变化特征。季节EOF第二模态显示的是SST对由风引起的潜热释放的响应特征。第三模态刻画了冬夏转换季的分布特征,主要揭示了东北-西南走向的锋面特征。SST年际变化与ENSO密切相关,区域平均的南海SSTA与Nino指数的吻合程度CORA优于SODA。 相似文献
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海洋声速剖面严重影响着水下声传播特性,近实时地获取声速剖面对水下声通信、水下定位、鱼群探测等都有重要意义。单经验正交函数回归（single Empirical Orthogonal Function regression,sEOF-r）方法通过建立声速剖面的经验正交系数与海面遥感数据之间的线性回归关系来反演声速剖面。但是,海洋是一个复杂的动力系统,声速与海面遥感数据并不是简单的线性关系,因此,本文基于Argo历史网格数据,通过自组织映射（Self-Organizing Map,SOM）生成海平面高度异常（Sea Level Anomaly,SLA）、海表面温度（Sea Surface Temperature,SST）等海表遥感数据以及表层声速仪测量的表层声速与声速剖面异常之间的非线性映射;然后利用近实时的海表遥感数据和表层声速反演三维海洋声速场。声速剖面反演的结果表明,在多源信息融合的优势下,本文方法的反演性能最稳定且精度最高,声速剖面的平均反演精度比经典sEOF-r方法提高约2 m/s,比未考虑表层声速的经典SOM方法提高约1 m/s。 相似文献
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用EOF分析方法对北太平洋及赤道太平洋地区1949～1979年31年海表面温度距平场进行分解,得到几个主要距平海温模态(EOF1～3),分析了EOF1～3的时空分布特征。得到海温距平场的EOF1和EOF2～3模态分别对E1—Nino事件和黑潮大弯曲有很显著的相关性,指出SST第三模态场对黑潮大弯曲的影响具有很好的持续性,持续时间为1～2年。最后讨论了相互的影响过程,为黑潮大弯曲和E1—Nino事件的预报的可能性提供了依据。 相似文献
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2007 年长江口邻近海域夏季上升流演变机制研究 总被引：3，自引：0，他引：3
研究长江口邻近海域夏季上升流强度和空间分布的变化,对渔业生产和赤潮的防治具有重要的指导意义.采用2007年6~10月高分辨率卫星遥感资料 NGSST 海表温度和 CCMP 风场,通过经验正交函数(EOF)分解和区域海洋数值模式(ROMS)研究了该海域夏季上升流的短期演变机制及其与 SST 异常的关系.结果表明,夏季上升流强度和范围存在明显变化,是引起该海域 SST 异常的重要原因;风场对上升流短期演变起着关键作用,风应力旋度对局地上升流变化的影响与沿岸风应力同等重要;地形变化影响着上升流中心的分布,陡而窄的海底凸起容易在顺流侧形成较强的上升流中心,并在逆流侧诱发下降流. 相似文献