融合机器学习与物理模型的中尺度涡声速剖面重构

1

作者 李洪臣 李明 +3 位作者 王鹏皓 毛科峰 朱宇航 刘宇航 《海洋学报》 北大核心 2025年第6期47-60,共14页

针对中尺度涡内声速剖面结构复杂且重构误差显著偏大的问题,本文采用多源卫星遥感数据和Argo剖面,结合随机森林算法和中尺度涡统一结构模型,提出了PIRF-DEN模型。通过将海表面温度、高度异常、盐度、密度等海表环境参数与Argo密度作为输... 针对中尺度涡内声速剖面结构复杂且重构误差显著偏大的问题,本文采用多源卫星遥感数据和Argo剖面,结合随机森林算法和中尺度涡统一结构模型,提出了PIRF-DEN模型。通过将海表面温度、高度异常、盐度、密度等海表环境参数与Argo密度作为输入,建立了“水面-水下”声速映射关系。同时,基于中尺度涡统一结构模型重构涡旋内密度场,将海表环境参数和涡旋重构密度输入映射关系并重构了涡旋内声速剖面。研究结果表明,PIRF-DEN模型显著提高了声速剖面的重构精度,平均绝对误差和均方根误差分别降至0.8324 m/s和1.3869 m/s,较传统的sEOF-r方法降低了87.3%和83.7%,且声速重构精度和稳定性优于现有模型。 展开更多

关键词 声速重构 随机森林 中尺度涡统一结构模型 垂向密度

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浅海声速剖面自动分类方法研究 被引量：4

2

作者 谢骏 胡均川 +1 位作者 笪良龙 李玉阳 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期76-80,共5页

海洋中的声速剖面是影响水声设备效能的重要环境因素之一,声速剖面的自动分类和区划对海洋环境的应用意义重大。依据浅海30分方区按月统计声速剖面,通过归一化处理和Akima差值采样,建立了各方区按月归化后声速剖面的分层梯度样本集,并... 海洋中的声速剖面是影响水声设备效能的重要环境因素之一,声速剖面的自动分类和区划对海洋环境的应用意义重大。依据浅海30分方区按月统计声速剖面,通过归一化处理和Akima差值采样,建立了各方区按月归化后声速剖面的分层梯度样本集,并应用多种系统聚类算法分别对分层梯度样本集进行分析;计算各种算法在不同聚类数水平下聚类结果的总的类内离差和,依据总的类内离差和变化曲线拐点对应的聚类数目,结合分类结果确定浅海声速剖面最优聚类数目。对大量历史统计声速剖面数据的分析结果表明,该方法得到的聚类结果与人工经验分类结果吻合较好。 展开更多

关键词 声速剖面 声速剖面类型 声速分布 聚类分析 目标函数

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改进型经验正交函数海洋声速剖面预报方法 被引量：7

3

作者 韩梅 魏亮 周艳霞 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期30-33,共4页

鉴于深海温跃层以下往往声速值缺乏,声速剖面不完整的原因,提出一种声速剖面的预报方法:在传统经验正交函数预报法基础上,首先改进协方差矩阵的求解方法,将原始数据的空间信息和时间信息有效地融合到协方差矩阵中,通过由大量实测数据统... 鉴于深海温跃层以下往往声速值缺乏,声速剖面不完整的原因,提出一种声速剖面的预报方法:在传统经验正交函数预报法基础上,首先改进协方差矩阵的求解方法,将原始数据的空间信息和时间信息有效地融合到协方差矩阵中,通过由大量实测数据统计得出的时间函数的经验公式,得到合成剖面,将二者结合,把不完整剖面垂直向下延拓到海底,较为有效地解决了传统方法求解协方差矩阵和时间函数较粗糙的问题,给出了完整的海洋声速剖面的准确预报。实测数据检验结果表明,改进方法的预报精度比传统方法有了很大提高。 展开更多

关键词 不完整剖面 经验正交函数 声速剖面预报

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声速剖面对多波束测深影响的新认识 被引量：21

4

作者 刘胜旋 屈小娟 高佩兰 《海洋测绘》 2008年第3期31-34,共4页

介绍了声速剖面对多波束测深的影响,并得出了当声速剖面的某一节点偏大时,对边缘多波束的影响使水深偏浅,而对中央部分的波束使水深偏深;当声速剖面的某一节点偏小时,结果反之。该结果对野外资料采集及声速剖面编辑具有特别实际的指导... 介绍了声速剖面对多波束测深的影响,并得出了当声速剖面的某一节点偏大时,对边缘多波束的影响使水深偏浅,而对中央部分的波束使水深偏深;当声速剖面的某一节点偏小时,结果反之。该结果对野外资料采集及声速剖面编辑具有特别实际的指导意义。最后指出:当声速剖面出现误差时,中央波束的测深精度并不一定比其他波束的测深精度高。 展开更多

关键词 多波束测深 声速剖面 声线弯曲

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西沙海槽海域声速特点分析 被引量：2

5

作者 刘方兰 罗伟东 +1 位作者 于宗泽 曾瑞坚 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期608-612,共5页

通过对西沙海槽海域实测的58个声速剖面进行分析研究,认为区内声速剖面具有典型的三层结构特征-表面层、中间跃变层以及深海恒温层。表面层普遍有声速稳定次层,平均厚度约18.6m,表层声速最大值一般出现在下午3点至4点之间,最小值则出现... 通过对西沙海槽海域实测的58个声速剖面进行分析研究,认为区内声速剖面具有典型的三层结构特征-表面层、中间跃变层以及深海恒温层。表面层普遍有声速稳定次层,平均厚度约18.6m,表层声速最大值一般出现在下午3点至4点之间,最小值则出现在早上6点至7点之间。声速极小值出现在跃变层与深海恒温层间的过渡水层,其深度最浅为830.7m,平均深度为1220m,但当水深大于1300m以后,声速与水深成线性相关,声速梯度稳定,平均为每百米1.34m/s。 展开更多

关键词 声速 声速剖面 梯度 西沙海槽海域

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海底沉积物孔隙度与声速的关系 被引量：38

6

作者 唐永禄 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第6期39-43,共5页

给出大陆架海底沉积层中声速（压缩波）Vp依赖于沉积物孔隙度n的一个新的经验公式，该公式当n=100时，Vp=V0，V0为海底水声速．公式的计算值与我国周边大陆架测量值吻合较好，并将其结果与国内外成果作了对比讨论．

关键词 海底 沉积物 物理参量 声速 孔隙度

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局部非线性直接预测方法在检测海洋混沌和噪音中的应用 被引量：2

7

作者 魏恩泊 宋谦 +1 位作者 覃正才 田纪伟 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2000年第1期71-77,共7页

利用局部非线性直接预测方法及实测值与预测值的相关系数，提出了混沌时间序列及含有噪音（白噪音）混沌时间序列的检测混沌和噪音特征的一种方法。该方法对Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射资料及赤道日ＳＳＴ资料进行了混沌及噪音检测。结果表明... 利用局部非线性直接预测方法及实测值与预测值的相关系数，提出了混沌时间序列及含有噪音（白噪音）混沌时间序列的检测混沌和噪音特征的一种方法。该方法对Ｌｏｇｉｓｔｉｃ映射资料及赤道日ＳＳＴ资料进行了混沌及噪音检测。结果表明，该检测方法优于一般诸方法对混沌资料的检测，在资料含噪信比约为３２％时，实测值与预测值的相关系数达０．５，在此可信相关系数范围内可检测资料的混沌特征。同时指出了随着资料噪信比的增加，实测值与预测值的相关系数递减，逐渐表现出噪音特性。此外该方法可用于奇怪吸引子关联维数及Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ熵初步估计。 展开更多

关键词 非线性预测 混沌 噪音 相关系数

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用布里渊散射实现海水中声速的实时遥测 被引量：13

8

作者 刘大禾 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1998年第2期184-188,共5页

分析了布里渊散射在海水中声速实时监测应用方面的原理，从理论上讨论了水中声速与布里渊频移的关系．研究表明布里渊散射在声速遥测方面具有实时性好，测量精度高的优点．还给出了试验方法和实验结果．

关键词 实时遥测 海洋监测 布里渊散射 海水 声速

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海水-沉积物声速结构模式 被引量：10

9

作者 卢博 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第2期42-47,共6页

给出三种海水-沉积物声速结构模式作建立海洋地声学模型的初模.讨论了声与海水、声与海底的相互作用;从几方面讨论了建立声速结构模式的可能性和现实性,以及指出沉积物声学物理研究在海洋工程、水声物理方面应用的意义.

关键词 海水 沉积物 声速结构 沉积物声学

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求三维本征声线的一种新方法 被引量：5

10

作者 王恕铨 David Farmer 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1992年第2期155-157,共3页

本文采用“自动搜寻”法求海洋中均匀声速背景上有三维声速扰动时的本征声线。与传统方法比较,这种方法计算声线的次数减小约二个数量级。

关键词 海洋 本征声线 三维 平均声速 扰动

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浅海声信道中脉位信息检测的抗多途研究 被引量：1

11

作者 黄衍镇 粘宝卿 许鹭芬 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期47-50,共4页

简述了浅海声信道中多途干扰的主要特性及其对脉位信息检测的影响 ,探讨克服多途干扰的几种可能途径 ,并提出了一种有效的抗多途方法 ,以实现浅海声信道中脉位信息的可靠。

关键词 浅海信道 脉位信息 海洋声学 声道 多途干扰

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水声数据输中一种抗多途干扰的编码方法

12

作者 徐天华 林俊轩 《青岛大学学报（自然科学版）》 CAS 1990年第1期45-52,共8页

本文提出一种编码方法，其原理是使由不同路径到达接收点的信号同相迭加。采用本方法，可使信号幅值提高20log[1+√（hr-hs)^2+L^2/(hr+hs)^2+L^2]（分贝）以上（hr,hs分别为接收点与发射点深度，L为二者水平距离），从而改善数据传输... 本文提出一种编码方法，其原理是使由不同路径到达接收点的信号同相迭加。采用本方法，可使信号幅值提高20log[1+√（hr-hs)^2+L^2/(hr+hs)^2+L^2]（分贝）以上（hr,hs分别为接收点与发射点深度，L为二者水平距离），从而改善数据传输可靠性，而不严重降低传输率。文中给出的仿真线模拟及消声水泥模拟实验的结果都达到预期效果。最后对海上具体实施方案作了讨论。 展开更多

关键词 水声数据传输 海洋声信道 抗多途干扰 编码

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中国黄海、东海和南海北部海底浅层沉积物声学物理性质之比较 被引量：32

13

作者 卢博 李赶先 +1 位作者 黄韶健 张福生 《海洋技术》 2005年第2期28-33,共6页

黄海、东海和南海北部海底沉积物声学物理性质存在着差异,这与海区海底地质和沉积环境有关。取样所及的海底沉积物样品分析表明:黄海实验海区海底有6种沉积类型,东海实验海区海底有3种沉积类型,南海北部大陆架海区海底有6种沉积类型。... 黄海、东海和南海北部海底沉积物声学物理性质存在着差异,这与海区海底地质和沉积环境有关。取样所及的海底沉积物样品分析表明:黄海实验海区海底有6种沉积类型,东海实验海区海底有3种沉积类型,南海北部大陆架海区海底有6种沉积类型。三个海区的沉积物密度为1.48～2.03g·cm-3;沉积物含水量为10%～90%;沉积物孔隙度为65%～80%;沉积物纵波声速为1460～1916m·s-1;沉积物横波声速为115～611m·s-1。 展开更多

关键词 沉积物声学 物理性质 黄海 东海 南海北部大陆架 中国 浅层 沉积类型 海底沉积物 沉积环境 海底地质 纵波声速 横波声速 海区 分析表 含水量 实验 样品

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黄海中部内波特征及其引起的声起伏 被引量：11

14

作者 鄢锦 张仁和 +1 位作者 周士弘 沙列维 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1999年第3期281-287,共7页

用1996年中美联合黄海实验所取得的水文资料，对内波特征进行了分析，结果表明：（1）内波引起的质点垂直位移峰-峰值可达8m；（2）内波主要由第一阶模态控制；（3）内波谱能量密度随频率近似以－3／2次方律减小．根据实验得出的内波谱... 用1996年中美联合黄海实验所取得的水文资料，对内波特征进行了分析，结果表明：（1）内波引起的质点垂直位移峰-峰值可达8m；（2）内波主要由第一阶模态控制；（3）内波谱能量密度随频率近似以－3／2次方律减小．根据实验得出的内波谱，给出了海水声速分布的数学模型，在此基础上，用PE方法对由内波引起的不同频率声信号强度起伏进行了数值模拟，并与实验测量结果进行了比较。 展开更多

关键词 海水声速分布 PE法 内波特征 海洋重力波

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影响松散高孔隙率沉积物中声速的一些因素 被引量：4

15

作者 赵红丽 唐应吾 《青岛大学学报（自然科学版）》 CAS 2003年第1期37-39,共3页

从描述两相介质中的声速的伍德公式出发 ,经过简化和运算 ,揭示了影响松散高孔隙率沉积物中声速的一些因素 ,获得了以下一些结论 :(1)松散高孔隙率沉积物中的孔隙率是影响其中声速的一个重要因素 ;(2 )松散高孔隙率沉积物中的声速正比... 从描述两相介质中的声速的伍德公式出发 ,经过简化和运算 ,揭示了影响松散高孔隙率沉积物中声速的一些因素 ,获得了以下一些结论 :(1)松散高孔隙率沉积物中的孔隙率是影响其中声速的一个重要因素 ;(2 )松散高孔隙率沉积物中的声速正比于填充海水中的声速 ;(3)松散高孔隙率沉积物中的声速随其中的温度升高而变大 ;(4) 展开更多

关键词 两相介质 声速 伍德公式 松散高孔隙率沉积物 海底沉积物 海洋声学

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台湾海峡南部声速垂直、断面分布的区域特征 被引量：2

16

作者 陈天润 胡建宇 +2 位作者 王清池 许肖梅 陈东升 《海洋技术》 2000年第2期18-22,共5页

根据台湾海峡南部 1997年 8月的 CTD资料 ,分析存在的几种主要类型的声速垂直、断面分布状况以及它们的一些重要特征 ,并简略讨论了声速分布与温度。

关键词 台湾海峡 声速 垂直分布 断面分布 区域特征

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西北太平洋深海声道的初步分析 被引量：7

17

作者 孙琪田 张恩夫 韩军 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 1995年第3期110-117,共8页

西北太平洋深海声道的初步分析孙琪田，张恩夫，韩军（大连７６０研究所，大连）（海军司令部航保部，．天津）关键词声速，声道轴，深海声道，西北太平洋前言自从Ｅｗｉｎｇ和Ｗｏｒｚｅｄ［１］和Ｓｔｉｆｆｅｒ［２］研究深海声道以... 西北太平洋深海声道的初步分析孙琪田，张恩夫，韩军（大连７６０研究所，大连）（海军司令部航保部，．天津）关键词声速，声道轴，深海声道，西北太平洋前言自从Ｅｗｉｎｇ和Ｗｏｒｚｅｄ［１］和Ｓｔｉｆｆｅｒ［２］研究深海声道以来，大洋的声道现象越来越引起人们的... 展开更多

关键词 声速 声道轴 深海声道 太平洋 水声

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多波束测深系统声速校正 被引量：5

18

作者 何高文 《海洋技术》 2000年第4期14-21,共8页

海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一 ,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。本文阐述了声速对多波束水深测量的影响机理 ,并通过对南海 SA1 2试验区采集的声速资料的分析 ,以 Sea Beam2 1 0 0多波束测深... 海水声速是多波束测深系统进行水深测量的基本参数之一 ,声速剖面正确与否直接影响测量结果的精度和可靠性。本文阐述了声速对多波束水深测量的影响机理 ,并通过对南海 SA1 2试验区采集的声速资料的分析 ,以 Sea Beam2 1 0 0多波束测深系统为例 ,对声速校正的技术方法进行了探讨。 展开更多

关键词 海洋 声速校正 多波束测深仪 SeaBeam2100系统

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数字时间相关积累(Ⅰ)——自相关积累 被引量：8

19

作者 许天增 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 1990年第3期208-214,共7页

本文论述一种独特的信号处理方式——数字时间相关积累及其在浅海声信道中的应用。共分三部份:(Ⅰ)自相关积累;(Ⅱ)互相关积累;(Ⅲ)抗多途径性能分析。本文(Ⅰ)论述数字自相关积累。首先实验研究了浅水信道中信号和噪声的统计特性,进而... 本文论述一种独特的信号处理方式——数字时间相关积累及其在浅海声信道中的应用。共分三部份:(Ⅰ)自相关积累;(Ⅱ)互相关积累;(Ⅲ)抗多途径性能分析。本文(Ⅰ)论述数字自相关积累。首先实验研究了浅水信道中信号和噪声的统计特性,进而讨论了自相关积累的工作原理和基本结构,侧重地估算几种典型声呐系统的虚警概率、检测概率和输入信噪比及其关系。理论估算和实验证明,自相关积累信号处理方式适用于随机时-空变、强多途和高噪声级的复杂浅水信道,对于低速率的情况具有普遍意义。 展开更多

关键词 信道 海洋 声 脉冲 相关积累 数字

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海洋声速场的经验正交函数描述及声速剖面预报 被引量：11

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作者 周士弘 张茂有 周日鹏 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第5期27-34,共8页

针对位于东海外缘台湾东北部冲绳海槽张裂带以西的深海海域声速场的统计资料,分析利用少于5号经验正交函数描述声速场,探索利用经验正交函数、海表和温跃层水温对海水声速剖面进行预报的方法.研究结果对于声速场数据库的建设、海洋声速... 针对位于东海外缘台湾东北部冲绳海槽张裂带以西的深海海域声速场的统计资料,分析利用少于5号经验正交函数描述声速场,探索利用经验正交函数、海表和温跃层水温对海水声速剖面进行预报的方法.研究结果对于声速场数据库的建设、海洋声速场的预报和水下声层析技术具有重要的意义. 展开更多

关键词 东海 经验正交函数 声速场预报 声速剖面预报

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