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针对基于全天空极光图像的极光事件自动分类问题,提出一种基于方向能量二元编码重组表征的自动分类方法。首先,通过对多个方向上能量分解来描述极光事件中的局部纹理和各个方向上的运动信息,并且结合分块策略获得极光事件的全局形态信息;然后,借鉴一种二元编码重组的方式对多个方向能量进行融合,从而使得极光事件的表征具有同时表征局部纹理、全局形态和运动信息的能力。该表征方法完全不依赖于极光事件的长度,可用于表征不同持续时间的极光事件,并且不需要复杂的训练过程。利用最近邻和支撑向量机分类器分别对从中国北极黄河站拍摄到的极光图像中挑选的特定极光事件进行自动分类,结果表明,与其他两种典型的动态纹理描述方法相比,本文所提出的表征方法结合最近邻分类器,得到了最好的分类效果,能有效用于极光事件的分析,为海量数据中的极光事件自动分类提供了一种新方法。 相似文献
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回顾了基于中国黄河站全天空极光观测对日侧弥散极光与喉区极光研究的最新进展。首先,利用黄河站极光观测,对日侧弥散极光展开系统性分类与统计研究,对这一重要空间物理现象取得新认识,指出日侧弥散极光对研究日侧外磁层冷等离子体的分布、形成及磁鞘粒子进入磁层都具有重要启示作用;同时发现并定义了一种新型分立极光结构——喉区极光,并推断其可能对应磁层顶的局地变形。喉区极光是指发生在电离层对流喉区附近、从极光卵赤道侧向低纬方向延伸出来的分立极光结构。全天空极光观测表明喉区极光走向大致与电离层对流方向一致。之后,观测验证了喉区极光对应磁层顶局地内陷式变形的推测;统计发现喉区极光是一种非常高发的现象,对应的磁层顶变形尺度可达2—3 Re,并指出这种变形最可能由磁鞘高速流冲击磁层顶产生;发现在喉区极光产生过程中还可能触发磁重联;证实伴随喉区极光的产生,磁鞘粒子会进入磁层并诱发产生一种新型弥散极光。通过喉区极光研究,可以将已有的磁鞘瞬态过程研究和触发式磁重联研究有机地结合在一起,对太阳风-磁层耦合过程形成一种新的认识,即:在磁鞘中局地产生(而不是存在于太阳风中)的瞬态过程可以在日下点附近频繁地导致磁层顶局地变形、触发重联、引发系列地球空间效应,可能对太阳风-磁层耦合具有不可忽略的重要性。以此为基础,讨论了日侧极光研究引出的新课题。 相似文献
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极光形态为研究日地物理过程提供了显著、直观和具有可识别性的特征。合理分类对研究各类极光现象与磁层动力学过程之间的关系尤为重要。极光形态分类机制的选择问题是极光有监督分类研究被主要诟病的问题之一。有监督分类实验中人工标记的工作量非常浩大,而且不能保证标记的准确性。更重要的是,高分类正确率只能说明自动分类符合人的认识,有监督分类结果无法验证分类机制的正确性。现有的分类机制是否为极光数据空间的真实划分,是否存在更为合理的分类机制都是我们应该探讨的问题。针对该问题,基于已有的全天空极光图像表征方法,引入聚类算法探究极光特征空间的结构,利用了9种聚类有效性函数选择适合极光数据的聚类个数。实验结果表明,对于从2003—2004年北极黄河站观测的全天空极光数据中随机选取的6 000幅极光图像,两类和四类的划分方式最为合适。两类的划分可以看作是分离度较好的极光类型,并且根据两类分布曲线呈现午前-午后双峰的分布特点,这一类极光可能是弧状极光。对于四类的情况,虽然通过肉眼观察无法用一幅典型的极光图像代表每一类,但是这些由聚类得出的极光类型具有各自的时间分布特点,这一结果从无监督的角度证明了极光类型在形态上是可分的。 相似文献
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极光是由带电粒子经磁层—电离层碰撞大气而产生的。面对形态各异、演变过程复杂的极光图像,对其合理分类为进一步探究日地电磁活动和能量耦合等空间物理问题奠定了基础。针对该问题,引入深度学习的方法,通过卷积神经网络模型自主表征极光特征并实现极光图像分类。该方法对2003年北极黄河站越冬观测的38 044幅和8 001幅典型极光图像分类正确率达93.17%和91.5%;自动识别2004—2009年观测数据的极光形态,4类极光时间分布规律与三波段激发谱能量分布基本一致。实验结果表明,基于卷积神经网络的极光表征方法,能有效实现极光图像的自动分类。 相似文献
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本文利用2001-2003年南极中山站175天全天空摄像机观测,对午后多重极光弧的出现率及其与Kp指数的关系进行了统计分析,结果表明午后多重极光弧出现率呈一单峰分布,最大发生率出现在1445UT(1645MLT),其位置在1500MLT极光热点(1300-1700MLT)近夜侧的部分。与地磁活动指数Kp的相关统计分析表明,Kp值为2-3之间时多重极光弧有较大的出现率,这说明中等地磁活动情形下午后多重极光弧有较高的出现率。事件分析表明多重极光弧的强度变化与地磁Pc5脉动具有较高的相关性,并且有类似的频谱特征,这说明午后多重极光弧可能与同时出现的Pc5地磁脉动有关。 相似文献
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《地理与地理信息科学》2016,(1)
地貌演化等地表过程的分析模拟实时产生系列地形数据,该动态过程的可视化对性能要求较高,传统基于预处理的方法计算量大、绘制延迟明显。面向大规模动态地形可视化,提出一种LOD预处理与实时更新相结合的混合调度技术,基于场景图对动态地形LOD建模与组织,建立多线程模型实现地形瓦片的动态更新和绘制。对于每次迭代计算产生的新地形,该方法以LOD瓦片的动态调度替代传统的静态预处理方法,与地表过程计算同步更新瓦片,且仅重新计算和渲染当前视域和分辨率下地形发生变化的局部瓦片,通过LOD的局部动态更新避免可视化数据的全局重新生成,显著降低过程模型计算和结果更新对渲染过程的影响,提高整体的可视化性能。 相似文献
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极盖区等离子体云块是电子密度比背景高出2倍及以上的高密度不均匀体,极向边界点亮是夜侧极光卵极向边界亮度显著增强的极光结构。探究极盖区等离子体云块与极向边界点亮现象的形成和演化以及二者之间的关系对理解极区电离层-磁层耦合具有重要意义。本文基于北极黄河站全天空极光成像仪、欧洲非相干散射雷达(EISCAT)、SuperDARN雷达和GPSTEC等多手段观测数据,揭示极盖区等离子体云块运动到夜侧极光卵极向边界,进而触发极向边界点亮的完整过程。研究结果表明,(1)高密度等离子体云块从极盖区运动到夜侧极光卵极向边界时,极向边界附近的极光强度明显增加,即出现了极向边界点亮现象。(2)极光亚暴发生后,极光卵极向膨胀,极向边界到达EISCAT Svalbard 42 m雷达观测视野。该雷达观测到了高密度、高电子和离子温度的结构,并伴随着电子密度峰值高度下降和离子上行等现象,这与高密度等离子体云块的输运和当地的极光粒子沉降密切相关。(3)从日侧向夜侧输运的等离子体云块到达夜侧极光卵极向边界附近时可能触发极向边界点亮,并且影响等离子体云块和极光粒子沉降接触区域的等离子体特征,这有助于加深我们对夜侧极区电离层... 相似文献
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《地理与地理信息科学》2015,(4)
人群密集场所具有人群高度聚集、流动性大的特性,时常发生拥挤踩踏等突发公共事件。现有基于视频的人群监控无法真实度量与分析地理环境下的群体运动与异常行为,该文将视频分析系统与GIS有机结合,设计了地理环境下的群体运动分析与异常行为检测方法,可在GIS环境下实现对群体运动模式、群体运动趋势、群体运动速率的分析与可视化表达;同时,可检测识别群体运动速率突变、群体运动趋势突变、逆向行走、骤聚、骤散等群体异常行为。实验结果表明,利用该文提出的群体运动分析与检测方法,可实时动态感知区域人群状态的时空格局,为安防部门有效管理人群提供科学依据。 相似文献
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太阳风动压的显著变化能导致沉降进入极区电离层的能量粒子通量以及磁层-电离层电流系发生扰动。磁层高能粒子沉降到极区上层大气并与中性气体碰撞所激发的弥散极光,能够对这种扰动做出相应的响应。基于斯瓦尔巴特（Svalbard）群岛新奥尔松（Ny-?lesund）地区北极黄河站优越的地理优势,我们利用安装在黄河站的极光全天空成像仪观测到了日侧弥散极光对太阳风动压增强的响应。通过2006年1月2日事件观测显示,随着太阳风动压的增强,日侧弥散极光在极光卵赤道向部分首先点亮并逐渐向高纬扩展,同时地磁环境也受到相应扰动影响。我们认为,随着太阳风动压的增强,日侧磁层顶受到压缩,磁层内波粒相互作用导致投掷角散射增强,使得沉降进入极光卵赤道侧电离层的高能粒子数密度增大,进而导致日侧弥散极光强度增强。 相似文献
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分析了近年来南极地区极光沉降粒子的卫星、火箭、地面观测和研究结果,分别给出了极光椭圆区、极盖区、南大西洋异常区和极尖／极隙区粒子沉降的形式来源和特点。并根据磁尾研究的新进展,提出极光粒子沉降谱存在另外两种形式谱：（１）κ分布谱;（２）κ分布加上一个或多个脉冲谱,这两种谱来源于磁尾中性片区（绝热区非绝热区）。南极不同的区域,极光粒子有不同的沉降特点。这些沉降对极区电离层产生极大的影响。根据带电粒子在磁化大气中运动的Ｆｏｋｋｅｒ Ｐｌａｎｋ 方程,利用带电粒子在大气中传输的电离理论,导出极光粒子谱在极区大气中传播的解析表达式,对各种极光粒子谱在极区中的演化规律加以分析,并以此来解释在南极地区探测到的不同高度的极光电子谱的演化 相似文献
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本文利用1997年和1998年南极中山站多通道扫描光度计的地面观测数据和WIND卫星在弓激波上游对太阳风参数的观测数据，对午后高纬极光强度与太阳风等离子体密度、动压以及太阳风速度之间的相关性进行了定量研究。研究表明，午后极光630．0nm的强度与太阳风等离子体参数之间有较好的相关，630．0nm的强度表现出随太阳风等离子体密度、动压和速度的增大而增加的趋势，其相关系数分别为0．84、0．88和0．61；而557．7nm极光的强度与太阳风等离子体参数之间的相关较差。午后557．7nm极光的强度与太阳风等离子体参数之间的相关较差。午后557．7nm和630．0nm对太阳风参数的不同响应表明太阳风对630．0nm影响更直接，而557．7nm受到了磁层动力学过程的影响。 相似文献
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The complex-image method for calculating the magnetic and electric fields produced at the surface of the Earth by the auroral electrojet 总被引：7，自引：0，他引：7
For studying the auroral electrojet and for examining the effects it can produce in power systems on the ground, it is useful to be able to calculate the magnetic and electric fields that the electrojet produces at the surface of the Earth. Including the effects of currents induced in the Earth leads to a set of integral expressions, the numerical computation of which is complicated and demanding of computer resources. An approximate solution can be achieved by representing the induced currents by an image current at a complex depth. We present a simple derivation of the complex-image expressions and use them to calculate the fields produced by the auroral electrojet at the surface of an earth represented by layered conductivity models. Comparison of these results with ones obtained using the exact integral solution show that the errors introduced are insignificant compared to the uncertainties in the parameters used. The complex-image method thus provides a simple, fast and accurate means of calculating the magnetic and electric fields. 相似文献
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Clustering of temporal event processes 总被引：1，自引：0，他引：1
Tao Pei Xi Gong Shih-Lung Shaw Ting Ma 《International journal of geographical information science》2013,27(3):484-510
A temporal point process is a sequence of points, each representing the occurrence time of an event. Each temporal point process is related to the behavior of an entity. As a result, clustering of temporal point processes can help differentiate between entities, thereby revealing patterns of behaviors. This study proposes a hierarchical cluster method for clustering temporal point processes based on the discrete Fréchet (DF) distance. The DF cluster method is divided into four steps: (1) constructing a DF similarity matrix between temporal point processes; (2) constructing a complete linkage hierarchical tree based on the DF similarity matrix; (3) clustering the point processes with a threshold determined by locating the local maxima on the curve of the pseudo-F statistic (an index which measures the separability between clusters and the compactness in clusters); and (4) identifying inner patterns for each cluster formed by a series of dense intervals, each of which contains at least one event of all processes of the cluster. The contributions of the article are: (1) the proposed DF cluster method can cluster temporal point processes into different groups and (2) more importantly, it can identify the inner pattern of each cluster. Two synthetic data sets were created to illustrate the DF distance between temporal point process clusters (the first data set) and validate the proposed DF cluster method (the second data set), respectively. An experiment and a comparison with a method based on dynamic time warping show that DF cluster successfully identifies the preconfigured patterns in the second synthetic data set. The cluster method was then applied to a population migration history data set for the Northern Plains of the United States, revealing some interesting population migration patterns. 相似文献
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本文通过 1 997年在南极中山站观测的极光和所对应的地磁场扰动 ,利用 AU、AL、AE指数描述极光电集流在南极中山站的分布规律及其强度 ,我们发现东向极光电集流强度是正值 ,西向极光电集流强度是负值 ,从绝对值来说 ,西向极光电集流强度大于东向极光电集流强度。南极中山站夏季的极光电集流强度大于冬季的极光电集流。秋夏冬季节的东向极光电集流在72 0～ 1 44 0分 (世界时 1 2～ 2 4时 )的分布规律的拟合曲线类似口朝上的抛物线形 ;西向极光电集流在 72 0～ 1 44 0分这段时间的分布规律的拟合曲线类似正弦波形。了解了极光电集流在南极中山站的分布特征 ,有利于极区电离层和磁层耦合及极光动力学的研究。 相似文献
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利用极光全天空摄象机１９９５年和１９９７年在南极中山站观测的极光数据,对中山站上空极光的出现情况进行了统计分析。在南极中山站,午后（磁地方时１４００～１８００ＭＬＴ）和子夜前后（２２００～０３００ＭＬＴ）出现极光的情况比较多,在傍晚（１８００～２２００ＭＬＴ）出现极光的情况要少一些;较强的极光主要也出现在午后和子夜附近。冕状极光主要出现在子夜附近和午后的极向侧和天顶,在傍晚出现很少;带状极光主要出现在午后和赤道侧的傍晚与子夜;极光浪涌主要出现在子夜前后;向日极光弧则主要出现在子夜前后,子夜前比子夜后多,极向和天顶比赤道侧多。除向日极光弧外,其它形态的极光在中山站的出现情况与Ｋｐ指数相关。中山站进入极光带的时间通常在午后,具体时间也与Ｋｐ指数有关 相似文献