空间物理数据分析方法

课程编码：180083070802P3002H 英文名称：Data Analysis Methods in Space Physics 课时：60 学分：3.00 课程属性：专业课 主讲教师：赵必强等

本课程为空间物理专业课，旨在帮助学生掌握数据分析的理论及软件操作技能，讲授如何针对空间物理常用观测资料如何获得有价值的科研信息，并熟练解决空间物理数据研究中的问题。讲授过程秉承“原理－软件-案例”循序渐进的教学思想，结合科研一线多种类型案例讲授编程语言，注重动手操作能力培养，使学生掌握必要的数据分析技巧用于科学计算和科学数据的可视化。要求学生具有一定的空间物理基础知识背景，较为熟练掌握1-2门计算机语言（Matlab语言为主，其它如python为辅）。

空间物理相关的基础专业课，高等代数，概率论与数理统计，信号与系统

第一章 空间物理数据分析方法概述 3学时 赵必强
第1节 空间物理数据分类
第2节 常用数据分析方法分类
第3节 常用数据分析软件介绍
第二章 空间科学数据的预处理及可视化-地基探测 3学时 张瑞龙
第1节 地基探测数据预处理及可视化方法（一）
第2节 地基探测数据预处理及可视化方法（二）
第3节 地基探测数据预处理及可视化方法（三）
第三章 空间科学数据的预处理及可视化-空基探测 3学时 张瑞龙
第1节 空基数据预处理及可视化方法（一）
第2节 空基数据预处理及可视化方法（二）
第3节 空基数据预处理及可视化方法（三）
第四章 空间物理中图像数据处理方法与应用 3学时 张瑞龙
第1节 图像识别与预处理
第2节 特征提取与分析
第3节 应用案例
第五章 空间物理数据描述性分析 6学时
第1节 空间物理常用一维数据的数字特征
第2节 空间物理常用数据分布
第3节 多维数据的数字特征
第4节 电离层相关距离
第5节 相关及偏相关分析（一）
第6节 相关及偏相关分析（二）
第六章 空间物理中的常用数据拟合方法 6学时 赵必强
第1节 空间物理中常用拟合方法应用（一）线性和非线性等
第2节 空间物理中常用拟合方法（二）-高斯函数，chapman函数等
第3节 空间物理中常用拟合方法（三）-切比雪夫函数和球谐函数等
第七章 空间物理中的常用数据插值方法 6学时 张瑞龙
第1节 空间物理中常用插值方法应用（一）三角和就近插值等
第2节 空间物理中常用插值方法（二）-B样条函数等
第3节 空间物理中常用插值方法（三）-克里金插值等
第八章 空间物理学中的时间序列分析（一） 6学时
第1节 线性回归在空间物理中的应用（一）
第2节 线性回归在空间物理中的应用（二）
第3节 线性回归在空间物理中的应用（三）
第4节 电离层/热层气候学统计分析及建模（一）
第5节 电离层/热层气候学统计分析及建模（二）
第6节 电离层/热层气候学统计分析及建模（三）
第九章 空间物理学中的时间序列分析（二） 9学时 赵必强
第1节 谱分析方法在空间物理学中的应用（一）傅里叶分析及滤波
第2节 谱分析方法在空间物理学中的应用（二）小波&周期图
第3节 谱分析方法在空间物理学中的应用（三）Hilbert-Huang变换等
第十章 EOF/PCA在空间物理学中的应用 6学时 张瑞龙
第1节 EOF\PCA简介
第2节 应用案例（1）
第3节 典型相关分析简介
第十一章 深度学习在空间物理时序分析预报中的应用 6学时 赵必强
第1节 深度学习时序预测方法及空间物理应用(一）
第2节 深度学习时序预测方法及空间物理应用(二）
第3节 深度学习时序预测方法及空间物理应用(三）
第十二章 总结及课堂讨论及实操 3学时 赵必强
第1节 课堂任务一
第2节 课堂任务二
第3节 总结及讨论

赵必强 中国科学院地质与地球物理研究所研究员，主要研究方向空间物理；张瑞龙 中国科学院地质与地球物理研究所副研究员，主要研究方向电离层物理