مقایسه فیلترهای گاوسی و وینر در حذف خطاهای داده‌های GRACE

Authors

  • الهه مختاری دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
  • محمدعلی شریفی گروه مهندسی نقشه برداری-پردیس دانشکده‌های فنی دانشگاه تهران، ایران
Abstract:

ماموریت ماهواره‌های دوقلوی جاذبی GRACE (Gravity Recover and Climate Experiment) از سال 2002، تغییرات زمانی میدان جاذبه زمین را در مقیاس جهانی زیر نظر گرفته است. GRACE سری زمانی مدل‌های جاذبی زمین را تا درجه و مرتبه 120 تولید کرده است و از طریق بازیابی تغییرات میدان جاذبه زمین به هدف عمده علمی خود یعنی اطلاعات جزیی در مورد تغییرات کلی ذخیره آب‌ها در مقیاس جهانی دست می‌یابد. فیلتر کردن یا نرم کردن داده‌های GRACE کاری ضروری در جهت کاهش سهم مولفه‌های طول موج کوتاه میدان جاذبه زمین و در نتیجه دستیابی به سیگنال‌های قابل اعتماد جاذبی متغیر در زمان است. خطای داده‌های GRACE به سرعت با افزایش درجه هماهنگ‌های کروی افزایش یافته است و به شکل نوارهایی خطی که از شمال به جنوب کشیده شده‌اند، در نقشه‌های تغییرات جرم نشان داده می‌شوند. عملگرهای میانگین‌گیری به دو دسته عمده قطعی و اتفاقی تقسیم‌ می‌شوند. فیلترهای موجود در دسته اول، به شعاع میانگین‌گیری وابسته‌اند و نیازی به اطلاعاتی در مورد ساختار سیگنال و نوفه موجود در داده ندارند. در مقابل، عملگرهای اتفاقی که به آنها فیلترهای بهینه نیز می‌گویند،از مجموعه اطلاعات اضافی (مانند ساختار سیگنال مطلوب، برآوردی از نوفه موجود در داده و مانند آن) استفاده می‌کنند تا اینکه بهترین تصمیم در مورد تفکیک سیگنال و نوفه صورت گیرد. در این مقاله عملگر میانگین‌گیری گاوسی از نوع فیلترهای قطعی و فیلتر بهینه وینر (Wiener) از نوع فیلترهای اتفاقی استفاده شده است. ضرایب وزن فیلتر گاوسی با استفاده از رابطه بازگشتی جکلی محاسبه می‌شود. فیلتر وینر بر مبنای اِعمال شرط کمینه مجموع مربعات اختلاف‌های میان سیگنال‌های ورودی انتخابی و سیگنال‌های خروجی فیلتر شده متناظر طراحی شده است. ایجاد شرط کمینه مجموع مربعات نیاز به اطلاعاتی در مورد توان طیفی سیگنال‌های هماهنگ جاذبی انتخابی و نوفه موجود در آنها دارد که از متوسط درجه توان طیفی داده‌های GRACE قابل استخراج هستند. دیده می‌شود که توان طیفی سیگنال‌های جاذبی تقریبا مطابق تابع‌ با افزایش درجه هماهنگ‌ کروی‌ کاهش می‌یابند که در آن مقادیر 4/0 و 3/1‌ برای 21‌ و مقادیر‌ 5/0‌ و 5/1‌ برای 14، با استفاده از سرشکنی کمترین مربعات از روی داده‌های GRACE برآورد شده‌اند.‌ را قانون دوم کائولا می‌‌نامند که به‌طور تجربی از بررسی تغییرات ضرایب هماهنگ کروی در طول زمان‌های مختلف به دست آمده است. توان طیفی نوفهها در مقیاس لگاریتمی با افزایش درجه  به صورت خطی افزایش می‌یابد. نشان داده شده که فیلتر بهینه وینر، فیلتر پایین‌گذری است که به‌طورکلی به فیلتر گاوسی شبیه است. به‌ویژه اختلاف میان کرنل‌ (هسته) های فیلتر وینر با مدل کردن سیگنال با 3/1‌ و 5/1‌ و گاوسی به شعاع 4 درجه کوچک است. همچنین، ضرایب وزن مربوط به این دو فیلتر روی 55 ماه از داده‌های ماهیانه جاذبی GRACE اعمال شده و تغییرات کلی ذخیره آب درمنطقه ایران بر‌آورد شده است. نتایج حاصل با تغییرات کلی ذخیره آب به دست آمده از مدل هیدرولوژیکی GLDAS‌ (Global Land Data Assimilation System) یعنی تغییرات پوشش برف به علاوه رطوبت خاک به همراه تغییرات سطح آب‌های زیرزمینی حاصل از داده‌های چاه‌های پیزومتری در سطح ایران،‌ مقایسه شده است. روشن شده است که فیلتر بهینه وینر در مقایسه با فیلتر گاوسی، نتایج را بهبود نداده است. البته همان‌طور که قبلا نیز اشاره شد، یکی از مزایای روش وینر نیاز نداشتن به تعریف شعاع میانگین‌گیری و تعیین تابع گذر فیلتر براساس اطلاعات حاصل از اندازه‌گیری است.  

Upgrade to premium to download articles

Sign up to access the full text

Already have an account?login

similar resources

مقایسه تأثیر وضعیت طاق باز و دمر بر وضعیت تنفسی نوزادان نارس مبتلا به سندرم دیسترس تنفسی حاد تحت درمان با پروتکل Insure

کچ ی هد پ ی ش مز ی هن ه و فد : ساسا د مردنس رد نامرد ي سفنت سرتس ي ظنت نادازون داح ي سکا لدابت م ي و نژ د ي سکا ي د هدوب نبرک تسا طسوت هک کبس اـه ي ناـمرد ي فلتخم ي هلمجزا لکتورپ INSURE ماجنا م ي دوش ا اذل . ي هعلاطم ن فدهاب اقم ي هس عضو ي ت اه ي ندب ي عضو رب رمد و زاب قاط ي سفنت ت ي هـب لاتـبم سراـن نادازون ردنس د م ي سفنت سرتس ي لکتورپ اب نامرد تحت داح INSURE ماجنا درگ ...

full text

فیلترهای تنظیم‌پذیر چندکاناله مبتنی بر نانوبلور فوتونی ابررسانا تحت تابش پرتو گاوسی

در این مقاله با تابش پرتو گاوسی به یک نانو بلور فوتونی یک بعدی با ساختار هندسی پادمتقارن، به بررسی ویژگی‌های فیلتری از آنپرداختیم. با بهره‌گیری از روش ماتریس انتقال و مدل دوشاره‌ای ملاحظه کردیم که نانو ساختار لایه‌ای شامل لایه ابررسانا می‌تواند به عنوان فیلتر چند کاناله عمل کند، طوری که تعداد مدهای تشدیدی وابسته به طراحی فیلتر (تعداد فصل مشترک) می‌باشد. همچنین اثر زاویه تابش پرتو گاوسی، مختصه ش...

full text

Degenerate Four Wave Mixing in Photonic Crystal Fibers

In this study, Four Wave Mixing (FWM) characteristics in photonic crystal fibers are investigated. The effect of channel spacing, phase mismatching, and fiber length on FWM efficiency have been studied. The variation of idler frequency which obtained by this technique with pumping and signal wavelengths has been discussed. The effect of fiber dispersion has been taken into account; we obtain th...

full text

حذف نیترات از سیلاب شهری توسط فرآیند فیلترهای چند گانه

چکیده سابقه و هدف: در طی دو قرن اخیر، میزان تولید و مصرف نیترات به خصوص در بخش کشاورزی افزایش چشمگیری داشته است. در حال حاضر بسیاری از نقاط جهان حتی در ایران با مشکل بالا بودن غلظت نیترات در آب آشامیدنی روبه رو هستند که مهم‌ترین علت آن ورود رواناب‌های کشاورزی و فاضلاب‌های شهری و صنعتی به منابع آبی به خصوص آب‌های زیرزمینی می‌باشد. مصرف آب آلوده به نیترات، همواره با مواد غذایی محتوای نیترات بالا ...

full text

Grace

whence she had come nor whither she was bound, for she had no record of any kind with her. When she was questioned her vocabulary seemed to consist solely of head shakings and a few utterly unintelligible syllables. It is not recorded how Grace happened to be thrust into a second grade that first day. But it was the second grade teacher who began to complain, a few days later, of "that little n...

full text

فیلترهای تنظیم پذیر چندکاناله مبتنی بر نانوبلور فوتونی ابررسانا تحت تابش پرتو گاوسی

در این مقاله با تابش پرتو گاوسی به یک نانو بلور فوتونی یک بعدی با ساختار هندسی پادمتقارن، به بررسی ویژگی های فیلتری از آنپرداختیم. با بهره گیری از روش ماتریس انتقال و مدل دوشاره ای ملاحظه کردیم که نانو ساختار لایه ای شامل لایه ابررسانا می تواند به عنوان فیلتر چند کاناله عمل کند، طوری که تعداد مدهای تشدیدی وابسته به طراحی فیلتر (تعداد فصل مشترک) می باشد. همچنین اثر زاویه تابش پرتو گاوسی، مختصه ش...

full text

My Resources

Save resource for easier access later

Save to my library Already added to my library

{@ msg_add @}


Journal title

volume 5  issue 4

pages  57- 93

publication date 1390-12-01

By following a journal you will be notified via email when a new issue of this journal is published.

Hosted on Doprax cloud platform doprax.com

copyright © 2015-2023