[2012D题优秀论文] 基于网络流联合相关的卫星云图导风技术

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发表于 2013-7-30 06:00 |只看该作者 |倒序浏览

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题目基于网络流联合相关的卫星云图导风技术
摘要：本文针对气象卫星云图计算云导风的过程进行建模、求解和优化；根据传统云导风法存在的缺陷，提出了新的风矢计算方法——网络流联合相关法并建立了像素窗口和搜索范围的自适应调整模型。通过卫星云图实现云导风的计算，需要建立卫星灰度矩阵与经纬度的换算。本文利用射影几何基本原理，建立了基于解析几何的简单模型将卫星云图的灰度矩阵到经纬度坐标的映射模型，并实现了在卫星云图上绘制海岸线等地理信息。本文首先用相关法建立了云导风的基本模型，选取中心矩相关系数作为匹配的相关指标。由于传统相关法利用局部点对点的匹配方式，会造成一定的凌乱风矢出现，并且未对云图信息进行充分利用。本文在相关法基础上，提出了网络流联合相关法，直接利用三幅卫星云图信息，采用周围辅助采样点风矢对中心采样点风矢进行修正的方式，有效避免了传统相关法缺陷，提高了计算精度。此外，本文通过实例计算与分析，得出了像素窗口大小和搜索范围变化的对算法影响一般规律，并在此基础上提出了可以自适应调整窗口大小和搜索范围的云导风方法，提高了匹配质量。同时本文还基于垂直大气轮廓线方程，通过最小二乘拟合的方式建立了在卫星云图灰度与所在等压面的映射模型，实现了对风矢等压面的估计。
获得了根据已建立的换算视场坐标模型，本文利用风云2号卫星所拍摄的相邻的卫星云图，对相关法以及本文提出的网络流联合相关法和自适应调整法进行了实例计算。其中相关法、网络流联合相关法以及自适应调整法所得到非零风矢数分别为4491、4532和5376。并且通过比较和分析发现，本文提出的网络流联合相关法以及自适应调整法的风场连续性与一致性均优于相关法，且16×16窗口
2
大小对于间隔30分钟的云图序列是较为合理，而64×64的搜索范围则过大。最后，本文针对云导风中的模式识别、旋转匹配、背景灰度修正和辅助数据的应用等模型的拓展进行了初步的讨论。

关键词：云导风；相关法；最大费用最大流；模糊模式识别