基于加速鲁棒特征图像匹配的云导风计算方法     

孔德华  张东  张卓  宋志尧 《海洋科学》2022,46(9):64-76

利用云导风技术结合高分辨率气象卫星遥感数据获取风矢量,在监测台风等极端气象灾害方面具有重要应用。本文提出了一种基于加速鲁棒特征(speeded up robust features,SURF)图像匹配的云导风计算方法,利用SURF算法结合随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC),提取并匹配两景连续时序云图的特征点,计算风矢量,并结合当地大气温度廓线指定云高,经质量控制得到云导风矢量。运用该方法模拟了2018年台风“山竹”的云导风矢量,以美国威斯康星大学气象卫星研究合作所(CIMSS)的大气运动矢量资料进行验证,结果表明:(1)风速和风向的相关系数分别为0.78和0.79,均方根误差分别为4.75 m·s^–1和37.64°,平均绝对百分比误差分别为33.49%和22.55%,整体具有良好的模拟精度;(2)与CIMSS资料相比,基于特征点匹配的SURF云导风计算方法在反演密集云区的风矢量有明显优势,可有效提高云区内风矢量的数量,扩大风矢量的空间覆盖范围;(3)图像对比度增强处理对特征点的提取和风矢量的空间分布有重要影响,伽马变换因子γ=5时,能较好地平衡台风外围螺旋云带和中心附近云区的风矢量数量,反映台风风场的整体特征。该方法作为基于尺度不变特征变换的云导风计算方法的改进,可为利用卫星遥感影像数据进行云导风计算提供新的思路。  相似文献   

Study on the Tidal Wave System and Formation Mechanism of M_2 Tide in the Taiwan Strait     

章卫胜  宋志尧  张金善  张红贵  孔俊  王艳红 《中国海洋工程》2008,22(1):57-70

To study the Taiwan Strait （TS）, an unusual sea area, the numerical model in marginal seas of China is used to simulate and analyze the tidal wave motion in the strait. The numerical modeling experiments reproduce the amphidromic system of the M2 tide in the south end of the Taiwan strait, and consequently confirm the existence of the degenerate amphidromic system. On this basis, further discussion is conducted on the M2 system and its formation mechanism. It can be concluded that the tidal waves of the TS is consisted of the progressing wave from the north entrance and the degenerate amphidromic system from the south entrance, in which the progressing wave from the north entrance dominates the tidal wave motion in the strait. Except for the convergent effect caused by the landform and boundary, the degenerate amphidromic system produced in the south of the strait is another important factor for the following phenomena： the large tidal range in the middle of the strait, the concentrative zone of co-amplitude and co-phase line in the south of the strait. The degenerate amphidromic system is mainly produced by the incident Pacific Ocean tidal wave from the Luzon strait and the action by the shoreline and landform. The position of the amphidromic point is compelled to move toward southwest until degenerating by the powerful progressing wave from the north entrance.  相似文献   

风暴潮模拟中潮位对风拖曳力系数的影响研究     

孔俊  宋志尧  张金善  康琮 《海洋预报》2008,25(1):74-79

近年来,应用数值模型模拟台风引起的风暴潮运动越来越普遍,模型中对于风拖曳力系数的确定,一般都从相对风速出发,可引用的公式也较多,但这些公式很少考虑潮位变化对此系数的影响.在强潮河口、海岸海域,潮位变幅大,最高潮位甚至可达风速参考高度(10m)的近一半,如长江口和杭州湾.在数值模拟中不考虑风暴潮和天文潮共同引起的潮位变化,会造成风应力高潮时被低估、低潮时被高估的现象,从而影响风暴潮模拟的精度.为此本文对现有的风拖曳力系数加以改进,提出了考虑潮位影响的风拖曳力系数表达式,并应用于长江口、杭州湾9711号台风风暴潮的模拟中,增水模拟结果得到了明显改善,可进一步推广应用于强潮河口、海岸的风暴潮增水模拟中.  相似文献   

太湖台风风暴流准三维数值模拟的应用     

宋志尧  李瑞杰  薛鸿超 《海洋湖沼通报》2003,10(1):7-12

本文应用丁氏圆形台风模式，建立了太湖台风风暴流场的准三维数值模式，模型考虑了垂向涡粘系数沿水深变化和动量方程的修正，在对9711号（Winnie)台风影响下太湖各站水位验证的基础上，对太湖台风风暴流场进行了模拟计算。结果表明，该模式可对湖泊的台风风暴流进行复演和预测计算。从预测研究的角度看，基于台风模式的湖泊台风风暴流计算模式更有价值。  相似文献   

霍夫变换在潮位相关分析中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

张红贵  宋志尧  孔俊  郝嘉凌 《海洋工程》2006,24(4):86-89,94

霍夫变换是一种检测直线图像的方法,具有抗粗差和抗干扰能力强的优点。将霍夫变换引入海岸工程领域进行潮位线性相关的分析计算,通过分析不同Δρ与ρ、θ(霍夫参数)的变化关系及其稳定性来合理获取拟合直线,避免了因采用最小二乘法获得不甚合理的线性相关结果。初步应用研究表明,霍夫变换可以用来直线拟合两个相关变量均存在误差且几率相仿的情况,结果与实际情况符合良好。  相似文献   

Study on the Log-Linear Velocity Profile of Near-Bed Tidal Current in Estuarine and Coastal Waters   总被引：2，自引：1，他引：2  

宋志尧严以新  郝嘉凌孔俊 张红贵 《中国海洋工程》2006,20(4):573-584

Many observed data show that the near-bed tidal velocity profile deviates from the usual logarithmic law. The amount of deviation may not be large, but it results in large errors when the logarithmic velocity profile is used to calculate the bed roughness height and friction velocity （or shear stress）. Based on their investigation, Kuo et al. （1996） indicate that the deviation amplitude may exceed 100%. On the basis of fluid dynamic principle, the profile of the near-bed tidal velocity in estuarine and coastal waters is established by introducing Prandtl＇ s mixing length theory and Von Kannan selfsimilarity theory. By the fitting and calculation of the near-bed velocity profde data observed in the west Solent, England, the results are compared with those of the usual logarithmic model, and it is shown that the present near-bed tidal velocity profile model has such advantages as higher fitting precision, and better inner consistency between the roughness height and friction velocity. The calculated roughness height and friction velocity are closer to reality. The conclusions are validated that the logarithmic model underestimates the roughness height and friction velocity during tidal acceleration and overestimates them during tidal deceleration.  相似文献   

浅水方程模拟中确定糙率的回归系数法          下载免费PDF全文

叶荣辉  宋志尧  吴小明  张卓  赵红军 《水科学进展》2013,24(4):574-580

基于水流模拟本身就是模拟模型回归求真(即实体原型)过程的认识,从模拟模型和实体原型之间的相关关系出发,应用统计学中的线性回归分析方法,通过回归系数建立了模型与原型糙率系数之间的关系式,提出了二维浅水方程模拟中糙率确定的回归系数法。数值试验表明,该方法并不依赖于糙率系数的初值,具有稳定性好、收敛速度快的特点;对磨刀门水道水流的数值模拟应用显示,该方法能有效地改善模拟计算的精度,具有较好的适应能力,简便实用,为二维浅水流动模拟计算时率定糙率系数提供了一种有效途径。  相似文献   

河口海岸二维悬沙数学模型挟沙力公式修正及应用     

殷亚明  张金善  宋志尧 《海洋工程》2011,29(1)

在河口海岸二维悬沙数学模型中,半潮或全潮平均的潮流挟沙能力并不能完全反映其逐时的实际情况,为此进行了分析研究。研究结果表明:1)应用半潮或全潮平均的潮流挟沙力公式进行悬沙数值模拟时,应引入一个修正系数;2)该修正系数与公式中的指数成反比,与相对水深成正比,且与相位角也存在一定联系;3)该修正系数理论正确、实用方便、验证成果良好,实例计算表明能够较好地复演天然悬沙场分布。  相似文献   

崇明东滩盐沼潮沟水动力过程观测与分析   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

辛沛  金光球  李凌  宋志尧 《水科学进展》2009,20(1):74-79

2007年7月在上海崇明东滩盐沼内部采用复合测量手段进行了现场观测,对取得的盐沼水动力过程数据进行了较系统的分析。崇明东滩盐沼内部的观测及分析结果表明:(1)潮沟及盐沼表面对潮波产生严重阻尼作用,潮波传播至盐沼内部时,潮沟水位波动明显异于外海,水位上升极快,而下降慢。当潮沟有退水时,涨潮初期的当地水位上升并不是潮水进入潮沟的结果,而是流向相反的潮沟进口涨潮水和潮沟内退潮水形成的水位壅高;(2)潮波进入盐沼内部时,风具有一定作用,向岸风可抬高潮沟及盐沼内部水位,离岸风反之;(3)潮沟水流流速与潮沟水位变化率、外海潮位变化率都不存在相关关系;(4)潮沟水位低时,过流断面较小,涨潮水进入潮沟时,潮沟水一旦改变流向,就具备很高的流速并伴随流速峰值的出现。潮沟水向盐沼表面漫溢时,过流断面突变,潮沟流速出现峰值。由于潮沟退潮水位变化慢,盐沼表面水归槽时并没有产生潮沟流速峰值。根据崇明东滩观测结果,概括了盐沼水动力过程的影响因素,指出了以后研究应重视的问题。  相似文献   

1965～2005年西北太平洋边缘海区海面变化记录的ENSO信号及其时空分异特征     

袁林旺  俞肇元  谢志仁  宋志尧  闾国年 《中国科学D辑》2009,39(5):664-676

海面变化记录中隐含着全球和区域变化的重要信息,对这些信号的分离、提取并揭示其变化特征,是深入理解海面变化机制的前提和基础.基于西北太平洋边缘海区10个验潮站1965～2005年月均验潮序列,利用二阶统计量盲源识别（SOBI）方法进行信号分离,结合EMD方法提取海面变化记录中ENSO信号,进而应用小波分析方法探讨了ENSO信号的时空分异特征.结果表明：各站位验潮序列记录了不同类型、不同强度ENSO事件,并表现出显著的时空分异特征,低纬海面对ENSO的响应明显较中高纬强烈;受洋流、地形等要素影响,海面变化对ENSO事件的记录存在型变;海面变化同样揭示了ENSO事件的尺度变化特征,自20世纪80年代以来,坎门以南各站位对ENSO的响应显著增强,其尺度从4年左右逐渐扩展到2～8年,反映了ENSO强度及频率的变化;海面变化记录的强ENSO事件发生前后,在特定尺度上出现相位的反向变化,支持了强ENSO事件的发生可能与尺度间相互耦合与叠加有关的研究结论.  相似文献