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編輯推薦: |
本书成果是智能仿真理论技术体系的重要组成部分,未来融合水循环模型、水利大数据、流域虚拟仿真、自适应仿真、数据同化、高性能计算、云计算等技术的流域水循环智能仿真理论技术框架呼之欲出。
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內容簡介: |
本书针对湖库水质遥感、水动力水质模拟和数据同化开展研究,主要分为湖库水质遥感反演和流域水质模型数据同化两大部分。前者包括基于统计模型的湖库水质遥感反演技术、基于机器学习的湖库水质遥感反演技术、基于集合建模的湖库水质遥感反演技术、考虑水生植物物候特征的湖泊水质遥感监测技术。后者包括复杂河网一维水动力水质模型数据同化技术、二维水动力水质模型数据同化技术、三维水动力水质模型数据同化技术。通过改进水质遥感监测方法,同时开发一维、二维、三维水动力水质模型,然后利用集合卡尔曼滤波或粒子滤波数据同化算法将水位和水质观测数据与水动力水质模型耦合,动态更新模型模拟结果和模型参数,提升了模型模拟和预测精度,保证了时空数据的一致性。
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目錄:
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第1 章 绪 论 ……………………………………………………………………… (1)
1? 1 研究背景及意义 …………………………………………………………… (1)
1? 2 国内外研究进展 …………………………………………………………… (2)
1? 3 拟解决的关键科学问题 …………………………………………………… (7)
1? 4 主要研究内容和技术路线 ………………………………………………… (8)
参考文献 ………………………………………………………………………… (11)
第2 章 基于统计模型的湖库水质遥感反演技术 ……………………………… (17)
2? 1 引言 ………………………………………………………………………… (17)
2? 2 研究区域概况 ……………………………………………………………… (17)
2? 3 数据获取 …………………………………………………………………… (18)
2? 4 半经验/半分析模型 ……………………………………………………… (21)
2? 5 南四湖水体叶绿素 a 浓度反演 …………………………………………… (25)
2? 6 南四湖水体总悬浮物浓度反演 …………………………………………… (33)
2? 7 南四湖水体浊度反演 ……………………………………………………… (39)
2? 8 本章小结 …………………………………………………………………… (44)
参考文献 ………………………………………………………………………… (45)
第3 章 基于机器学习的湖库水质遥感反演技术 ……………………………… (46)
3? 1 引言 ………………………………………………………………………… (46)
3? 2 基于粒子群优化和支持向量机的水质参数智能遥感反演技术 ………… (46)
3? 3 基于灾变离散粒子群-偏最小二乘法的水质遥感反演技术 …………… (52)
3? 4 本章小结 …………………………………………………………………… (62)
参考文献 ………………………………………………………………………… (63)
第4 章 基于集合建模的湖库水质遥感反演技术 ……………………………… (65)
4? 1 引言 ………………………………………………………………………… (65)
4? 2 叶绿素 a 浓度遥感反演集合建模方法 …………………………………… (66)
4? 3 叶绿素 a 浓度集合建模方法应用 ………………………………………… (72)
4? 4 本章小结 …………………………………………………………………… (79)
1
参考文献 ………………………………………………………………………… (79)
第5 章 考虑水生植物物候特征的湖泊水质遥感监测技术 …………………… (81)
5? 1 引言 ………………………………………………………………………… (81)
5? 2 数据获取和处理 …………………………………………………………… (82)
5? 3 草型湖泊水体总悬浮物浓度和浊度遥感监测方法 ……………………… (83)
5? 4 水生植物物候特征识别 …………………………………………………… (85)
5? 5 微山湖水生植物时空变化监测 …………………………………………… (87)
5? 6 水生植物对水质的指示作用 ……………………………………………… (88)
5? 7 微山湖水质时空变化分析 ………………………………………………… (90)
5? 8 本章小结 …………………………………………………………………… (94)
参考文献 ………………………………………………………………………… (94)
第6 章 复杂河网一维水动力水质模型数据同化技术 ………………………… (97)
6? 1 引言 ………………………………………………………………………… (97)
6? 2 数字河网的图数据结构 …………………………………………………… (97)
6? 3 河网一维水流水质数值模型 …………………………………………… (100)
6? 4 并行计算原理及模型并行框架设计 …………………………………… (104)
6? 5 集合卡尔曼滤波 EnKF 算法……………………………………………… (106)
6? 6 模型算例分析 …………………………………………………………… (108)
6? 7 模型初步应用 …………………………………………………………… (112)
6? 8 本章小结 ………………………………………………………………… (115)
参考文献 ………………………………………………………………………… (118)
第7 章 基于改进自适应网格的二维水动力模型构建技术 …………………… (119)
7? 1 引言 ……………………………………………………………………… (119)
7? 2 二维水动力模型控制方程 ……………………………………………… (119)
7? 3 基于改进自适应网格的二维水动力模型构建 ………………………… (124)
7? 4 基于改进自适应网格的二维水动力模型并行化改造 ………………… (127)
7? 5 基于改进自适应网格和并行计算的二维水动力模型验证 …………… (131)
7? 6 基于改进自适应网格的二维水动力模型应用 ………………………… (138)
7? 7 本章小结 ………………………………………………………………… (141)
参考文献 ………………………………………………………………………… (141)
第8 章 二维水动力模型不确定性分析与数据同化技术 ……………………… (143)
8? 1 引言 ……………………………………………………………………… (143)
8? 2 水动力模型参数不确定性分析方法 …………………………………… (143)
2
8? 3 曼宁糙率系数不确定性分析 …………………………………………… (146)
8? 4 水动力模型粒子滤波数据同化 ………………………………………… (150)
8? 5 本章小结 ………………………………………………………………… (164)
参考文献 ………………………………………………………………………… (164)
第9 章 基于改进自适应网格的二维水动力水质模型构建技术 ……………… (166)
9? 1 引言 ……………………………………………………………………… (166)
9? 2 二维水动力水质模型控制方程 ………………………………………… (166)
9? 3 基于改进自适应网格的二维水流-污染物输运模型 …………………… (171)
9? 4 基于改进自适应网格的二维水质模型 ………………………………… (182)
9? 5 本章小结 ………………………………………………………………… (190)
参考文献 ………………………………………………………………………… (191)
第10 章 基于星地协同监测的二维水质模型数据同化技术 ………………… (193)
10? 1 引言 ……………………………………………………………………… (193)
10? 2 鄱阳湖水质模型数据同化方案设计 …………………………………… (193)
10? 3 基于多源观测数据的鄱阳湖水质模型数据同化 ……………………… (196)
10? 4 本章小结 ………………………………………………………………… (202)
参考文献 ………………………………………………………………………… (203)
第11 章 基于星地协同监测的三维水质模型数据同化技术 ………………… (204)
11? 1 引言 ……………………………………………………………………… (204)
11? 2 基于 EFDC 的水动力水质模型 ………………………………………… (205)
11? 3 太湖水质模型构建 ……………………………………………………… (213)
11? 4 太湖水质模型数据同化试验分析 ……………………………………… (228)
11? 5 本章小结 ………………………………………………………………… (240)
参考文献 ………………………………………………………………………… (241)
第12 章 结论与展望 …………………………………………………………… (242)
12? 1 结论 ……………………………………………………………………… (242)
12? 2 展望 ……………………………………………………………………… (245)
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