Impact of the sampling duration on the uncertainty of averaged velocity measurements with acoustic instruments     

Muste Marian  Jongmin Kim  Dongsu Kim 《水文研究》2021,35(4):e14125

Average velocity in streams is a key variable for the analysis and modelling of hydrological and hydraulic processes underpinning water resources science and practice. The present study evaluates the impact of the sampling duration on the quality of average velocity measurements acquired with contemporary instruments such as Acoustic Doppler Velocimeters (ADV) an Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP). The evaluation combines considerations on turbulent flows and principles and configurations of acoustic instruments with practical experience in conducting customized analysis for uncertainty analysis purposes. The study sheds new insights on the spatial and temporal variability of the uncertainty in the measurement of average velocities due to variable sampling durations acting in isolation from other sources of uncertainties. Sampling durations of 90 and 150 s are found sufficient for ADV and ADCP, respectively, to obtain reliable average velocities in a flow affected only by natural turbulence and instrument noise. Larger sampling durations are needed for measurements in most of the natural streams exposed to additional sources of data variability.  相似文献   

X波段雷达海面回波谱宽特征研究     

纪立佳  张彦敏  王运华  徐延东 《海洋学报》2019,41(7):149-158

海面电磁回波频谱宽度与海浪波高密切相关，可应用频谱宽度进行海浪有效波高反演。本文应用线性滤波法仿真出了海表散射面元在雷达视向上的投影速度，建立了回波谱宽模型，分析了雷达空间分辨率、回波时间序列长度及海洋环境参数等因素对频谱宽度的影响，同时还针对如何在实际观测过程中选择回波时间序列长度、观测方位角等参数进行了讨论。最后还将理论结果与CSIR-X波段雷达实测数据谱宽估计结果进行了比较。结果表明，剔除雷达噪声以及频率泄露的影响后，基于高斯分布标准偏差的谱宽估计方法所得结果与理论结果吻合很好，这从而证明了理论结果的可靠性。本文所得结果对海浪有效波高反演具有一定参考价值。  相似文献   

载波/多普勒平滑伪距在Android手机中的定位实现     

张书维  高井祥  赵龙  李增科 《测绘通报》2020,(4):63-67

针对Android手机GNSS伪距定位精度较低的问题，利用手机端观测信息，通过载波相位/多普勒平滑伪距改善手机端伪距观测值的质量，从而达到提高定位精度的效果。首先给出了Android手机GNSS原始观测量的获取方法，然后推导了载波相位平滑伪距和多普勒平滑伪距算法模型，并设计合理有效的试验对算法的精度进行评定。试验结果表明：在手机端静态定位中载波相位和多普勒平滑算法均可提高原始伪距的定位精度，且多普勒平滑算法表现更优；在手机端动态定位中多普勒平滑算法可获得比原始伪距更优的定位精度，但是载波相位平滑算法较原始伪距更差；由于硬件的制约手机端周跳和信号失锁严重，占比超过50%，载波相位在手机端的可用性较低；多普勒平滑算法的最优平滑时间常数小于等于10 s，具有实时动态定位的巨大潜力。  相似文献   

偏振激光雷达探测大气—水体光学参数廓线   总被引：2，自引：2，他引：0  

周雨迪  刘东  徐沛拓  毛志华  陈鹏  刘志鹏  刘群  唐培钧  张与鹏  王雪霁  任佳炜  金时伟 《遥感学报》2019,23(1):108-115

激光雷达在上层水体垂直廓线的遥感中展现出巨大优势。本文研制了一套高垂直分辨率的实时探测偏振激光雷达,提出了一种基于偏振激光雷达回波信号的反演算法,采用Fernald理论和多次散射原理反演非均匀大气—水体的衰减和退偏光学产品,以高效稳定地处理偏振激光雷达实验数据。展示了一个中国内陆水体激光雷达探测实例,观测到了两次气溶胶积聚现象和一次水体浑浊现象。对实验数据的分析表明,退偏比主要由前向多次散射和后向单次散射产生的退偏两部分组成。当多次散射强度较大时,退偏比的变化主要取决于多次前向散射退偏;反之,则主要依赖于单次后向散射退偏。  相似文献   

GNSS-R DDM波形仿真的时延与多普勒间隔研究     

夏俊明  吴学睿  白伟华  孙越强  骆黎明  杜起飞  王先毅  柳聪亮  孟祥广  赵丹阳  王迎强 《遥感学报》2019,23(3):456-463

DDM波形是GNSS-R技术用于反演地球物理参量的基本观测量,其仿真结果的可靠性直接影响GNSS-R的理论研究及项目工程参数设计。利用GREEPS仿真软件分析了时延间隔与多普勒间隔对DDM波形仿真结果可靠性的影响,得到了用于获取可靠DDM仿真波形的时延与多普勒间隔参数。研究表明,时延和多普勒间隔越小,DDM仿真波形与理论波形吻合度越高;当时延间隔取1/16个GPS L1 C/A码元、多普勒间隔取50 Hz时,DDM仿真波形与理论波形几乎完全吻合,二者的相关系数大于0.99;时延间隔对DDM仿真波形峰值位置的影响远大于对峰值信噪比的影响;而多普勒间隔对DDM仿真波形峰值位置与信噪比的影响相当。  相似文献   

单多普勒雷达反演涡旋风场方法分析     

常亚楠  戴建华  黄兴友  郑石 《气象科技》2019,47(5):719-730

由于单雷达在探测台风临近、登陆时仍具有双部或多部雷达难以具备的优势,目前利用单多普勒雷达反演涡旋风场的方法并不多见,本文对能够反演涡旋风场的3种方法NIVAP(自然坐标系的积分VAP方法)、EVAPTC(反演热带气旋的EVAP方法)、GBVTD(地基速度追踪法)进行了比较,分别从每种方法的假设条件和数学方法以及结果精度来比较3种方法对涡旋风场的适用性。利用中尺度气旋Rankine模式模拟了纯涡旋性气旋、只有环境风场时、环境风场和辐合(辐散)同时存在时的径向速度场及风场,比较了各种情况下的反演风场和模拟风场的相似系数。在对模拟风场比较之后,选取了2014年"威马逊"台风登陆前1h、登陆时及登陆后1h的3个实测雷达资料,对比分析了3种方法反演实测资料的风场特征,3种方法中EVAPTC方法最好,GBVTD方法在应用中有一定的限制,NIVAP方法较差。  相似文献   

浙中一次多风暴类型强对流天气成因及多普勒雷达特征     

方桃妮  张小泉  叶妍婷  傅帅 《气象科技》2019,47(5):851-858

利用常规资料、区域自动站加密资料、探空资料、GFS 0.25°×0.25°逐6h的分析场数据和SB多普勒天气雷达资料对2018年5月18日发生在浙中地区的一次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次过程产生了脉冲风暴、中等到强多单体风暴和飑线这3种风暴类型,分别出现冰雹、大范围强降水和雷雨大风等强天气。3种风暴的雷达回波在回波形态、强度、垂直结构、平均径向速度、垂直累积液态水含量VIL等特征如下:①脉冲风暴呈块状,初始回波高度在6～9km,强回波所在高度在-10℃等温线附近,强回波值达60dBz以上,VIL值出现跃升且最大值在50kg·m-2以上,冰雹出现在反射率因子核和VIL值迅速下降之后;②中等到强多单体风暴呈带状,大降水效率和"列车效应"是发生大范围强降水的主要原因,雷雨大风天气则与反射率因子核迅速下降、MARC、低层强辐散区有关;③飑线呈弓形回波形态,移速快,引起了大范围的雷雨大风天气。此次过程影响系统多,天气复杂,存在较大预报难点,在短时临近预报技术研究上有重要借鉴意义。  相似文献   

基于多普勒天气雷达的低空多普勒速度的切变识别算法研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

闫文辉  黄兴友  李盈盈  杨敏  刘燕斐 《热带气象学报》2019,35(2):253-261

低空风切变是影响航空器起飞和着陆安全的重要因素,利用多普勒天气雷达径向速度数据,从风的空间和时间变化上对低空风切变的识别进行了研究,并利用一次飑线过程和一次低空急流过程的资料对识别算法进行了验证。识别算法的核心是分别计算二维合成风切变、垂直风切变和时间风切变。在计算二维合成风切变时,先利用风切变强度因子自适应地选择拟合“窗口”的大小,再利用最小二乘线性拟合方法,得到水平风切变。结果表明:自适应多尺度最小二乘法得到的合成风切变,在低空风切变识别效果、切变连续性和边缘数据处理等方面都优于我国多普勒天气雷达的PUP合成风切变;垂直风切变反映了雷达径向速度的高低空配置情况;时间风切变可提供径向速度随时间的变化情况。算法还可应用于民航机场低空风切变的识别和预警。   相似文献   

辽宁绥中地区海陆风的多普勒测风激光雷达观测与特征提取          下载免费PDF全文

李珍妮  宋小全  马秋杰  吴松华  王箫鹏  李荣忠 《山东气象》2019,39(4):52-60

2019年3月,利用相干多普勒测风激光雷达首次在辽东湾西部绥中地区进行了风廓线测量试验。根据研究区域海岸线走向采用风向的十六分位法定义局地海风和陆风,分析和提取海陆风特征验证了多普勒测风激光雷达在春季季风间断期间观测海陆风的可行性,并计算和分析了大气边界层湍流能量的变化以及回流水平变化等特性。结果表明：1）绥中地区春季存在明显的海陆风环流特征,测风激光雷达观测海陆风出现的时间与地面自动气象站观测的数据较为一致,符合海陆风日的定义。2）海陆风日发生时,水平局地回流指数（RF）较小,1.2 km以下的RF值小于0.5,使得污染物循环累积,较易形成雾霾天气;但是海风时大气边界层的高度可达1 km以上,有利于低层大气污染物向高层扩散,减轻低层大气污染。研究结果为该地边界层参数化方案的设计和污染的防治提供了参考依据。  相似文献   

利用毫米波测云雷达反演层状云中过冷水   总被引：1，自引：0，他引：1  

吴举秀  魏鸣  王以琳 《干旱气象》2015,33(2)

毫米波测云雷达已成为研究云内微物理参数的有效工具,利用其从混合相云中识别出过冷水,对人工影响天气及预防飞机积冰具有重要意义,对我国毫米波雷达的数据处理也具有借鉴作用。本文利用英国的35 GHz、94 GHz测云雷达,结合激光雷达和探空资料,采用阈值法,反演分析了层状云中的过冷水。结果表明:(1)毫米波雷达联合激光雷达可以识别层状云中的过冷水,其结果与微波辐射计测量的液态水路径或毫米波雷达的双峰谱相符合;(2)利用多普勒速度的双峰谱可以反演混合相云中的过冷水含量、冰晶含水量。混合相云的雷达反射率因子主要取决于冰晶,根据雷达反射率因子反演会低估云内液态水含量;(3)本次层状云降水的亮带以上含有较多过冷水,此处35 GHz的雷达回波强度随冰晶的增大而减弱,且冰晶的含水量主导了总液态水含量。  相似文献