基于二值化连通区域算法的多层云形成研究开题报告
2021-12-26 16:22:17
全文总字数：2197字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
由于高云与层积云共存的多层云系统对区域辐射能量平衡的影响，不是单层高云和单层层积云辐射特性的简单叠加，高云的出现将抑制层积云的发展，进一步对该区域的辐射能量平衡甚至降水产生影响由此得出多层云的出现可能与降水有关系，如果研究多层云的形成因素，或许对降水甚至暴雨都有一定的指导意义，提高暴雨预报的精确性以减少气象灾害造成的损失，对于非气象的企业也可利用多层云的形成因素的模型直接观察卫星云图预防降水带来的负面影响，具有很高的实用价值。
国内外研究现状
| 国内有研究关于云的分类，比如郁凡、陈渭民等人，云类、云量是卫星云图中蕴含的基。气象要素在计算机上合理判识各类云.并估算其云量,是定量分析卫星云图的重要方面。近十几年来.国际卫星云气候学计划(ISCCP)促进了利用卫星云图资料研究云特征的工作.云分类技术不断取得新的进展.空间相干技术和双光谱技术的应用,大大改善了云分类的效果.郁凡等人利用云分类微机处理系统.并在这方面进行了有益的尝试.依据各类云及地表不同的光谱特性.对其进行识别分类.区分了7种主要云型,即:积雨云、厚卷云、薄卷云、中云、低云、浓积云和多层云系。在整个云系分类试验过程中,他们对我国大陆中纬地区春夏两季的近百个样本逐一进行了分析,从与地面观测记录和传真云图的对比来看,分析结果令人满意,综合应用红外和可见光资料在二维光谱空间进行云系分类的方法完全可行.归纳有如下结论: (l)中云与低云在考虑可见光计数值的同时,主要以红外计数值来区分。 (2)薄卷云表现为一条位于二维光谱空间右下侧的弧状高频数分布带;随卷云厚度的增加,高频数分布带最终演变成直条状,位于二维光谱空间右侧;多层云系的高频数分布中心区,又进一步向右上侧偏移 (3)积雨云团在二维光谱空间表现为最偏右上角的象素集群,集群分布密集,方差较小;地表象素集群则位于二维光谱空间的左下角。 (4)浓积云在红外计数值上介于低云与中云之间.只有在进一步分析了它们的空间特征后,才能确定。 多层云系有关方面的研究并未有太多涉及，我们可以从这方面入手，基于前辈的云分类原理以及云雷达数据创建相关数据库，开发出一个利用云图模型可以应用于普通企业的预防暴雨的系统。
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2. 研究的基本内容
本课题是通过收集云雷达天气云层状况数据，利用气象原理及统计学知识进行分析，基于之前天气状况的历史相似性，得到形成多层云的一些因素，编写程序，使其可以对实时的大量数据进行分类并绘成图，将设定的高度作为分层的阈值，研究不同因素下层云的厚度，以及多层云是否和气象灾害（暴雨等）有关，若有关可作为预防灾害的指导。具体内容主要包括以下几点
1）利用云雷达每天观测到的云低高和云顶高所得数据，编写相应的程序，筛选出符合条件的云谱图；
2）对比分析，观察不同天气不同高度多云层类型的影响。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
| 实行方案： 在网上或者图书馆查阅相关气象资料，深入了解课题内容。 （1）掌握学术论文的查阅，下载 （2）掌握数据处理方法 （3）全面提高编程和灵活运用matlab能力 （4）学会进行科学研究的方法、步骤，掌握学术论文撰写的基本方法 进度： 2016年11月10日-2016年12月30日 查阅资料，完成选题，确定论文大致内容； 2017年1月1日-2016年1月28日 学习相关理论知识， 深入研究论文主 题，完成开题报告； 2017年2月28日-2017年4月14日 收集资料，撰写论文，完成初稿； 2017年4月15日 准备论文预答辩； 2017年4月16日-2017年4月20日 论文中期检查； 2017年4月20日-2017年5月20日 根据导师意见修改毕业设计和毕业论文； 2017年5月26日-2017年6月4日 毕业论文答辩
预期效果： 分析对比得出影响多层云形成的一些物理因素或是其他因素，根据这些因素的比例关系看能否找出多层云与气象灾害之间的联系，从云图中观察光谱的分布对现实生活的影响。 |
4. 参考文献
| [1]刘健,朱元竞,赵柏林,董超华,卫星资料在多层云系特征识别中的应用研究[J].红外与毫米波学报,2004,23(06):408-412 [2] 韩丁，严卫，陆文等. 基于COSMIC掩星资料的中国及周边地区云垂直结构特征研究[J].地球物理学进展，2013，28（1）：36－48. [3] 李积明.结合主动和被动卫星遥感资料研究云的垂直分布特征[D].兰州大学,2011. [4]李浩然，孙学金，王旻燕，等.中国及周边地区白天各类云及其水凝物变化特征研究[J].高原气象，2015, 34 (6): 1625--1635. [5]张韧,王海俊,孙照渤,牛生杰,刘科峰,双光谱卫星云图的模糊推理云分类[J].防灾减灾工程学报,2004,24(03):257-263 [6] 郁凡 ，陈渭民. 双光谱云图的云分类探讨[J]. 南京气象学院学报 ，1994， 17(1)：117-124. |
