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  • Economic losses from reduced freshwater under future climate scenarios: An example from the Urumqi River, Tianshan Mountains

    分类: 地球科学 >> 水文学 提交时间: 2022-03-15 合作期刊: 《干旱区科学》

    摘要:

    As important freshwater resources in alpine basins, glaciers and snow cover tend to decline due to climate warming, thus affecting the amount of water available downstream and even regional economic development. However, impact assessments of the economic losses caused by reductions in freshwater supply are quite limited. This study aims to project changes in glacier meltwater and snowmelt of the Urumqi River in the Tianshan Mountains under future climate change scenarios (RCP2.6 (RCP, Representative Concentration Pathway), RCP4.5, and RCP8.5) by applying a hydrological model and estimate the economic losses from future meltwater reduction for industrial, agricultural, service, and domestic water uses combined with the present value method for the 2030s, 2050s, 2070s, and 2090s. The results indicate that total annual glacier meltwater and snowmelt will decrease by 65.6% and 74.5% under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios by the 2090s relative to the baseline period (1980–2010), respectively. Compared to the RCP2.6 scenario, the projected economic loss values of total water use from reduced glacier meltwater and snowmelt under the RCP8.5 scenario will increase by 435.10×106 and 537.20×106 CNY in the 2050s and 2090s, respectively, and the cumulative economic loss value for 2099 is approximately 2124.00×106 CNY. We also find that the industrial and agricultural sectors would likely face the largest and smallest economic losses, respectively. The economic loss value of snowmelt in different sectorial sectors is greater than that of glacier meltwater. These findings highlight the need for climate mitigation actions, industrial transformation, and rational water allocation to be considered in decision-making in the Tianshan Mountains in the future.

  • FAST工程主动反射面健康监测系统中温度信号多元回归估测

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2022-01-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:

    大型结构健康监测系统中,温度测点故障会造成安全隐患。基于FAST工程主动反射面健康监测系统,提取并分析了9个测点数据间的线性相关性,将候选变量分组并选择最优回归子集,建立多元线性回归模型,融合正常测点数据对故障测点进行估测。针对变量间多重共线性问题进一步应用了岭回归法,选定岭参数为6。使用F检验与拟合度检验了模型显著性和有效性,使用不同时日数据验证了模型的估测精度。结果证明,多元线性回归模型比单变量具有更高的拟合度与精度,均方根误差为0.475℃,岭回归法稳定性更高,均方根误差仅为0.435℃。

  • A new method of searching for concealed Au deposits by using the spectrum of arid desert plant species

    分类: 地球科学 >> 地理学 提交时间: 2021-12-03 合作期刊: 《干旱区科学》

    摘要:With the increase of exploration depth, it is more and more difficult to find Au deposits. Due to the limitation of time and cost, traditional geological exploration methods are becoming increasingly difficult to be effectively applied. Thus, new methods and ideas are urgently needed. This study assessed the feasibility and effectiveness of using hyperspectral technology to prospect for hidden Au deposits. For this purpose, 48 plant (Seriphidium terrae-albae) and soil (aeolian gravel desert soil) samples were first collected along a sampling line that traverses an Au mineralization alteration zone (Aketasi mining region in an arid region of China) and were used to obtain soil Au contents by a chemical analysis method and the reflectance spectra of plants obtained with an Analytical Spectral Device (ASD) FieldSpec3 spectrometer. Then, the corresponding relationship between the soil Au content anomaly and concealed Au deposits was investigated. Additionally, the characteristic bands were selected from plant spectra using four different methods, namely, genetic algorithm (GA), stepwise regression analysis (STE), competitive adaptive reweighted sampling (CARS), and correlation coefficient method (CC), and were then input into the partial least squares (PLS) method to construct a model for estimating the soil Au content. Finally, the quantitative relationship between the soil Au content and the 15 different plant transformation spectra was established using the PLS method. The results were compared with those of a model based on the full spectrum. The results obtained in this study indicate that the location of concealed Au deposits can be predicted based on soil geochemical anomaly information, and it is feasible and effective to use the full plant spectrum and PLS method to estimate the Au content in the soil. The cross-validated coefficient of determination (R2) and the ratio of the performance to deviation (RPD) between the predicted value and the measured value reached the maximum of 0.8218 and 2.37, respectively, with a minimum value of 6.56 μg/kg for the root-mean-squared error (RMSE) in the full spectrum model. However, in the process of modeling, it is crucial to select the appropriate transformation spectrum as the input parameter for the PLS method. Compared with the GA, STE, and CC methods, CARS was the superior characteristic band screening method based on the accuracy and complexity of the model. When modeling with characteristic bands, the highest accuracy, R2 of 0.8016, RMSE of 7.07 μg/kg, and RPD of 2.20 were obtained when 56 characteristic bands were selected from the transformed spectra (1/lnR)' (where it represents the first derivative of the reciprocal of the logarithmic spectrum) of sampled plants using the CARS method and were input into the PLS method to construct an inversion model of the Au content in the soil. Thus, characteristic bands can replace the full spectrum when constructing a model for estimating the soil Au content. Finally, this study proposes a method of using plant spectra to find concealed Au deposits, which may have promising application prospects because of its simplicity and rapidity.

  • 一种星系形态分类的新方法-GMC

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-08-20 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:在天文学研究领域,星系的分类一直是一个热点和难点问题。近年来有学者将机器学习应用到星系形态的简单分类任务上,但在分类过程中出现特征选择困难、特征遗漏、分类器选择困难等一系列难题。星系在视觉形态上可以分为椭圆星系、旋涡星系、透镜星系以及不规则星系,本文针对SDSS DR16、Galaxy Zoo2、EFIGI目录中星系的测光图像,提出了一种分类精度更高的星系形态分类的方法GMC(Galaxy Morphological Classification)。我们首先对图像进行了剪裁、去噪处理,然后采用旋转、平移、缩放等方法进行数据增强,最后搭建了星系形态分类网络GMC-net对图像进行分类。从实验分类结果来看,旋涡星系、椭圆星系、透镜星系以及不规则星系分类精确率分别为98.29%、98.49%、99.18%、99.91%,召回率分别为98.44%、99.03%、98.89%、99.34%;对单独来自EFIGI目录中四种形态星系的分类准确率也达到了99.34%。实验结果表明GMC相较于其他分类方法表现更好,可以更有效地用于星系的形态分类。

  • 嫦娥四号低频射电频谱仪2C数据对宇宙黑暗时代的探测能力分析

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2021-04-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:嫦娥四号着陆器搭载的低频射电频谱仪已成功开展观测,每月把观测数据回传到地面,并且把经过一定的预处理后的2C级别的频谱数据释放给了科学团队。本文旨在评估该级别数据是否满足探测宇宙黑暗时代21cm整体谱的要求。我们对生成的2C级别数据进行了长时间积分,并对银河系前景射电辐射被着陆器接收进行了模拟仿真。通过对两套数据进行比对分析,发现2C 数据被减弱40-50 dB,几乎不包含银河系前景的远场辐射信号,这种大幅度的减弱进而影响到了该载荷对宇宙黑暗时代的探测能力。

  • 欧洲球载太阳望远镜SUNRISE及相关研究成果的简介

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-10-26 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:利用发射到平流层的球载太阳望远镜来观测太阳磁场演化和监视太阳活动有着得天独厚的优势。首先,在平流层中,球载太阳望远镜对太阳的观测不受来自地球对流层大气中天气现象的干扰,处于无视宁度影响的环境中。这为获取高质量的太阳图像提供了优越的条件。其次,平流层的空气已经十分稀薄,对紫外线的吸收也大为减弱。球载太阳望远镜能够在近紫外波段观测太阳活动和爆发。第三,球载太阳望远镜可以通过回收、升级和再利用来降低其使用成本并提高望远镜的利用率,远比空间观测经济实惠。利用球载太阳望远镜开展对太阳的观测研究在欧美已经有半个多世纪的历史。本文简要地回顾了太阳观测的球载任务发展历史,包括在这期间积累的非常丰富的仪器研制和观测经验,详细地介绍欧洲“日出”(SUNRISE)球载任务的仪器搭载、大量的高分辨观测数据和一系列在此基础上完成的高质量的科研成果,为我国球载望远镜的研制提供重要参考。

  • II型多功能天文经纬仪图像采集系统

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-09-23 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: II型多功能天文经纬仪是中国科学院云南天文台为了满足利用多台仪器组网监测测站本地铅垂线变化信息的需求所研制的一种地面天体测量仪器。在该仪器的图像采集系统中,使用了三台非制冷CCD作为采集终端,工作在外触发模式,利用望远镜控制系统提供的外触发信号按照观测时序触发相机采集。介绍了望远镜的具体工作模式,对图像采集系统的工作流程给予了说明;介绍了采集系统的硬件构成、软件框架和所涉及的主要编程方法。给出了图像采集系统的软件工作界面和所采集的图像,并对所拍摄恒星像成像质量进行了简单分析。

  • 火星轨道器次表层探测雷达数据处理技术与现状研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-08-14 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:火星是重要的地外天体探测目标之一,对火星表面进行的探测、研究表明火星表面曾经存在液态水,水是生命存在的基础与前提条件,因此在次表层寻找不同形式的水是目前火星探测的重要科学目标之一。近十七年来,欧洲火星快车上搭载的火星次表层和电离层探测先进雷达以及美国火星勘测轨道器上搭载的浅表层雷达开展了对火星次表层的大量探测,由于雷达的工作原理,雷达获取的原始回波数据需要经过距离向、方位向处理、电离层校正等数据处理步骤才能完成成像,从成像数据中提取科学信息,取得了众多科学成果。火星次表层探测雷达的数据处理技术在火星次表层探测上发挥了不可或缺的作用,具有很强的代表性与参考价值。综述目前利用雷达对火星次表层展开的探测与研究,介绍了火星次表层探测雷达数据处理技术,列举了取得的部分科学成果,并展望将要投入使用的火星次表层探测雷达。

  • 基于虚拟天文馆对全天相机姿态的精确测量

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-06-23 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:全天相机已广泛地使用在气象、天文等领域. 在监测云量、夜天光、流星等应用中, 均需要准确掌握相机的姿态参数, 特别是在安装和运维中造成的偏差. 本研究旨在开发一套基于虚拟天文馆的像场测量方法, 通过比较参考恒星的虚拟坐标及其像点的实测坐标, 高精度测量相机的姿态参数. 使用中国科学院云南天文台安置于四川无名山观测站的全天相机, 分析于2016至2017年获得的4组全天图像, 采集了容量分别为~10、~50、~200的恒星样本, 通过Stellarium虚拟天文馆获得了恒星的地平坐标, 对全天相机像场的天顶位置、测者子午线方向等基本参数进行了精确的测量. 主要结果为: (1)开发了一种基于虚拟天文馆计算恒星地平坐标功能的测量方法, 使姿态测量建立在容量较大的参考恒星上. 该方法准确度高, 对设备配置的依赖性低, 具有较强的可移植性. (2)采用网格法对图像天顶的定位达到了亚像素的精度, 有望满足高定位精度监测的需要. (3)全天相机姿态精度的首要指标是光轴的竖直性, 光轴偏离天顶会对投影的轴对称性造成不可忽略的影响. (4)维护作业对圆形像场几何参数的改变甚微, 但可能会改变指向和旋转角, 并需要重新测量. (5)生成了符合制图惯例的可视化产品, 为监测数据的深入分析奠定了基础.

  • 一种面向FAST PB量级脉冲星数据处理加速方法及系统

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-06-09 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:500米口径球面射电望远镜FAST已投入科学运行,漂移扫描巡天采集数据量已超过1PB,预计每年新增至少5PB。现有数据处理软件如PRESTO、SIGPROC等已无法满足PB量级数据的快速处理要求。提出了一种基于PRESTO的分布式并行计算方法,整合利用数据库技术和异地异构计算资源,构建了一套命名Craber的计算加速系统。整体系统由FAST早期科学数据中心与国家天文台团队共同设计和实现。启用Craber子网计算集群D中55个计算节点,应用Parkes多波束巡天数据集和FAST漂移扫描数据验证了系统流程和搜索数据库。单个100MB Parkes巡天数据文件平均耗时36秒,单个128MB FAST巡天数据文件平均耗时22秒。该系统目前已实际参与FAST数据处理并产生数十颗脉冲星发现,有效帮助FAST加速数据处理和扩大新样本数量。

  • 表层穿透雷达在月球和深空探测中的应用

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2020-04-09 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 对月球以及更远天体或者空间环境的探测是人类航天活动的重要方向。开展月球和深空探测任务有利于研究太阳系起源、演化与现状,以及生命起源与演变等重大科学问题,有利于催生基础性、前瞻性的学科与技术。相比光学等探测方法,雷达具有强穿透性、极化特性以及不受光照限制等优势,是探测天体特性的有效手段之一,在人类的月球和深空探测任务中发挥了重要作用。电磁波能够穿透几米到几千米的次表层,可用于探测月球和深空目标的表层介电常数、次表层结构、电离层及水冰等。按照探测方式的不同,表层穿透雷达探测主要包括地基雷达、环绕器雷达及巡视器雷达三种方式。针对不同的科学目标,不同的探测方式具有各自的优势和不足。本文回顾了表层穿透雷达在月球、火星以及小行星等探测中的科学应用,总结了已经投入使用的以及计划中的各种雷达科学载荷的探测任务、参数设计、工作原理和探测结果,展望了在未来利用表层穿透雷达进行月球和深空探测的发展趋势。

  • Followup ground-based observations of the dwarf nova KZ Gem

    分类: 天文学 >> 天体物理学 提交时间: 2020-03-09

    摘要: We present spectroscopy of stars in the immediate vicinity of the dwarf nova (DN) KZ Gem to confirm its identification, which had been ambiguous in the literature. Analysis of 73 radial velocities spanning from 2014 to 2019 provides a high-precision orbital period of 0.2224628(2) d (~5.34 hr) and shows KZ Gem to be a double-lined DN. Time series photometry taken from 2016 to 2018 shows a variable double-hump modulation with a full amplitude of ~0.3 mag, along with five Gaussian-like transient events lasting ~30 min or more. Using the light curve code XRBinary and nonlinear fitting code NMfit, we obtain an optimized binary model of the dwarf nova (DN) KZ Gem, from time series photometry, consisting of a Roche-lobe-filling K type dwarf with a mass transfer rate of 2.7 - 7.9 x 10^{-10} solar mass per yr to a large, cool and thick disk surrounding a white dwarf, in an orbit with an inclination of 51.6(+/-1.4) degree. Two hotspots on the disk are demonstrated to cause the observed variations in the ellipsoidal modulations from the secondary star. This physical model is compatible with the Gaia distance of KZ Gem.

  • 全天相机云图去噪算法的研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-09-18 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 全天相机云图在天文观测领域具有重要价值,但云图所含噪声会造成不良影响。本文先后分析了星光噪声、月光噪声、日光噪声、雷电噪声、反光噪声和特殊噪声等,并总结出不同类型噪声的分布、区域大小等方面的特点,最后结合与云层的相对位置关系提出了边界阈值法、时间轴法、反比例线性变换等8种图像处理去噪算法,并形成一个完整的去噪系统。通过实验对不同的算法加以比较,得出不同噪声情况下的最佳去噪方案。实验结果表明,该系统可以有效去除常见噪声,基本保持云层和天空的信息完整性,可简单便捷实现云图去噪。

  • 大型射电望远镜面形精度测量方法研究综述

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-04-29 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要:射电望远镜是天文观测与深空探测的重要设备,当前正朝着大口径、高频段方向发展。大型射电望远镜的面形精度是影响接收性能的关键指标。为了厘清各种大型射电望远镜面形精度测量方法的特点,将大型射电望远镜面形精度测量方法分为了四类:经典测量法、激光测量法、摄影测量法和微波全息法;详细阐述了各种面形精度测量方法的原理及应用,并对比分析了各自的优劣势;最后对大型射电望远镜面形精度测量方法的发展趋势进行了论述和展望,为不断探索和创新望远镜面形精度测量方法提供了启发。

  • 附加相对约束关系的月表全景相机平差算法研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-04-26 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 我国近期发射的月球探测器携带了全景相机的科学载荷,负责获取巡视器着陆区的月球表面影像采集的重要任务。全景相机共有两台,采用双目立体成像,实际工作时保持相对位置和姿态关系不变。本文参考了地球测绘、计算机视觉等领域的多个相似案例,使用了一种改进的平差模型。经过实验验证,证明了该模型能够消除不同立体像对间相对位置和姿态的偏差,使平差结果更加可靠,为我国探月任务中月表全景相机影像数据的摄影测量处理提供了帮助和支持。

  • 银道面附近若干天区变星搜寻

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-04-17 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 对新疆天文台(XAO)南山一米大视场天文望远镜(NOWT)观测的历史数据,我们进行细致的数据挖掘,发现了百余颗变源。数据处理pipeline为XAO时域巡天数据处理包,该处理包同时考虑了测光系统内部权重和相关性,并结合快速混合算法编写的。除去已知的变源,我们发现了很多新的变源。对新变源证认的过程中,我们将结果与LAMOST、GCVS、VSX、Gaia DR2等星表进行了交叉。在讨论部分,我们对各星表的使用情况给出了说明。对于新源最后发现绝大部分是食双星,少部分是脉动变星,并有一颗表现相对复杂的变源。

  • 非均一方差的GNSS定位误差模型检验

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-04-03 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 在全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)中,定位精度是一个重要的性能指标;准确的定位误差模型有利于理解系统的工作模式,同时也为进一步提高系统性能提供指导。当卫星的测距误差满足相互独立和方差均一的条件时,定位误差等于测距误差标准差乘以几何精度因子。然而实际应用中,由于不同卫星信号的传播路径的不同,测距误差的统计特征难以相同。尤其当有卫星信号受到多径干扰与电离层闪烁影响时,不同卫星间的测距误差会有显著的差异。本文介绍了一种利用奇异值分解方法建立的非均一测距误差的定位误差理论模型;利用北京站与香港站的实测数据,对受到多径效应与电离层闪烁影响的定位误差进行分析。结果表明其统计特性与非均一方差的定位误差模型给出的结果一致,验证了模型的正确性和有效性。

  • 面向GWAC系统的流星候选体识别算法

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2019-03-25 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: GWAC 的超大视场每天可观测到数百个流星体,识别这些流星体可为流星的科学研究提供重要的科学数据。文章针对 GWAC 这一类超大视场测光巡天系统在流星识别时,遇到的不能有效区分流星与其他移动目标的挑战,设计和实现了一个流星候选体识别算法,该算法主要包含流星轨迹识别和光变曲线形态分析两个部分。识别算法对 Mini-GWAC 约两个月的图像进行处理,提取 10.9 万个移动目标轨迹,其中 90%以上属于非流星目标。分析午夜时间段内流星目标高斯拟合曲线的 α α 参数,发现大部分单峰流星目标的光变曲线波峰随图像像素位置呈慢速变化趋势。综合流星的单帧特性、光变曲线的单峰结构特征和光变曲线的慢速变化特性进行过滤,最终得到 4.1%的高精度流星候选体。经过人工检查确认,4.1%的流星候选体中有 85%~87.3%的目标符合流星的形态及亮度特征。

  • 快速射电暴的数据统计

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-12-18 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 快速射电爆(Fast Radio Burst 简称 FRB)于 2007 年首次在脉冲星搜索数据中被发现,是一种在射电波段强烈爆发的天体物理现象,其特征为持续时间一般仅为若干毫秒,峰值流量密度可达到央斯基量级。类似于射电脉冲星的单个脉冲但具有超过同一视线方向上整个银河系星际介质的预期总色散量,可作为研究离子化星系间介质和自由电子空间分布的宇宙学尺度探针。对截止 2018 年 6 月 Parkes 望远镜、GBT 望远镜、Arecibo 电望远镜、UTMOST 望远镜和 ASKAP 望远镜已探测到的 52 例 FRB 事件进行了观测量统计分析。排除来自银河系星际介质贡献的色散量后,FRB 平均色散量约为 584.521pccm -3 ,这暗示FRB来自河外。通过最佳拟合估算红移幂律分布谱 dN/dFobs=4.14±1.30×𝐹 𝑝𝑐𝑡− 1.12055 sky -1 day -1 。FAST 望远镜使用 19 波束接收机探测灵敏度后,FAST 多科学目标同时扫描巡天(CRAFTS)中估计经过一年时间的科学运行,FAST 能发现大约 10 个 FRB,将有效的扩大样本,为 FRB 研究提供重要信息。

  • 基于卷积神经网络的全天空地基云图分类研究

    分类: 天文学 >> 天文学 提交时间: 2018-11-01 合作期刊: 《天文研究与技术》

    摘要: 全天相机拍摄的全天空地基云图能够实时反应当地的云量信息,而云量是天文选 址时需要首先考虑的因素之一。在云量检测工作前对全天空地基云图根据图像质量,应用背景等因素进行自动化分类,实现鲁棒性高、适应性强的自动化分类算法,将减少图像分类 程中的人工成本,为天文选址提供重要帮助。本文实现了一种基于卷积神经网络分类模型的全天空地基云图自动化分类方法,采用雪龙号科考船搭载的全天相机数据进行了分类模型训练,并使用中科院云南天文台丽江观测站全天相机数据进行了验证,均取得了较好的分类效果,并证明该方法具有良好的可迁移性。