模拟退火算法及其在大地测量反演中的应用

本文针对大地测量反演解算中的非线性问题介绍了模拟退火算法的基本原理,结合算例详细讨论了Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ模拟退火算法的特点和在大地测量反演解算中的应用,分析比较了模拟退火算法和局部搜索算法在反演解算中各自的特点。     

大地测量非线性随机反演算法

本文简要介绍了大地测量非线性反应演问题的特点,主要讨论了蒙特卡罗法,模拟退火算法和遗传算法等全局随机反演算法的基本原理,解算特点及共在大地测量非线性反演问题的应用。     

大地测量反演中的量子退火法初探

本文第一次将量子退火法引入到大地测量反演中,介绍了基本原理,给出了算法流程图,并通过与蒙特卡罗法、模拟退火法的算例比较,表明其收敛速度快等优点,显示了在实际大地测量非线性反演中的应用潜力。     

基于反演理论的大地测量形变分析与解释的理论和方法

论文在综合国内外反演理论最新发展的基础上,系统论述了基于概率理论的大地测量反演解算理论.论文研究了贝叶斯方法和在大地测量反演中的应用,并据此导出了基于贝叶斯方法的大地测量线性和非线性反演的具体解算公式.论文还研究了基于最优化理论和线性规划理论的反演解算方法,这类反演解算通常被称为基于算子的反演解算.     

基于三次样条的大地测量半线性反演方法

大地测量反演中的大部分问题都是非线性问题,如何解算和评价非线性反演问题是大地测量反演研究的重点和难点。本文给出了大地测量半线性反演的基本理论,针对实际的观测数据采样并非等距均匀,提出了基于三次样条的大地测量半线性反演方法,该方法综合了当前非线性反演受初始模型受制约较小和线性反演理论具有完善评价体系的优点。     

基于二分法的极化相移反演降雨强度算法

降雨强度-极化相移模型的函数表达式较为复杂,难以导出反演降雨强度的解析式.模拟退火法是一种反演降雨强度的有效方法,虽其能够较好地反演降雨强度,但计算耗时较长.针对该问题,提出基于二分法的极化相移反演降雨强度算法.首先将降雨强度反演问题转化为函数零点求解问题;然后采用二分法进行模型解算,并给出了基于二分法的降雨强度反演算法;最后通过仿真实验对新算法的效率进行了验证.结果表明：与模拟退火算法相比,二分法能够在保证反演精度的前提下显著提升反演效率,将每次反演所需平均时间缩短约75%.     

断层参数反演的动态惯性因子的粒子群算法

采用大地测量观测数据进行地震断层参数反演是大地测量反演的研究热点,也是研究地震发生机制的重点。针对目前在断层参数反演中所用粒子群算法反演精度较低的问题,分析了地震断层参数反演的非线性特点和基本粒子群算法的特征。考虑到基本粒子群算法在处理高度非线性问题时易陷入局部最优解,且求解过程中局部最优解与全局最优解之间会相互影响,通过分段调整影响粒子速度的惯性因子和影响全局最优解与局部最优解的加速因子,得到了一种适用于地震断层参数反演的分段动态调整参数的粒子群算法,应用于模拟地震与拉奎拉真实地震的断层参数反演。模拟地震实验结果表明,所提算法具有稳定性,且求得的断层倾角、滑动角较多峰值粒子群算法更接近真值。在2009年拉奎拉地震实例中,所提算法求得的断层参数正演后所得形变量与地表观测值的均方根误差为5.2 mm,优于多峰值粒子群算法的6.7 mm。以上结果表明,所提算法获得的断层模型更符合真实的断裂条件,具有一定的实际应用价值。     

大地测量反演问题统一综述

大地测量反演在解决人类面临的资源短缺、自然灾害和生态环境退化问题显示出越来越重要的作用和地位。本文根据R.Parker的理论,首次尝试将近三十年来大地测量反演问题从解的存在性、模型构制、解的非唯一性、解的评价四个方面进行统一,促进了大地测量反演理论和应用的研究。     

大地主题解算方法综述

大地主题解算是大地测量中的重要问题,由于椭球的复杂性,随之产生的解算方法也是多种多样。本文分析了大地主题解算的一般方法及其公式的适用范围,指出了它们的特点和不足,讨论了现今常用解算方法存在的问题和进一步的研究方向。     

解算大地测量主题正算问题的两种数值方法

大地测量主题正算问题是一个古老的课题。采用贝塞尔方法时,解算中对椭圆积分方程的求解,一般均采用简单迭代法,且未给出该方程近似解的误差估计公式。针对以上问题,本文提出两种算法,并给出其误差估计公式。又在DJS030计算机上通过实际计算验证了方法及其误差估算公式的正确性。两种算法在长距离大地测量主题解算时,计算效率较简单迭代法均有所提高。     

基于力学模式的大地测量反演理论及应用

本文的研究工作主要集中在大地测量反演的模型建立、求解方法及应用的相关问题的探讨.首先,在综合分析大地测量反演理论与应用现状的基础上,明确了大地测量反演的定义并对反演方法作了分类,提出了深化大地测量反演研究的若干观点. 根据有代表性的准则函数推演出大地测量反演参数可辨识条件,给出其适用范围;概括典型的大地测量力学模型,讨论了其反演参数可辨识性问题.尝试性地提出大地测量反演的模型辨识这样的一个新课题,并初步探讨了大地测量反演模型辨识的定义、原则和方法,基本描绘了现代大地测量反演研究的系统化、模型化和智能化的架构. 探讨了适合于大地测量反演区域变形的位移数据处理方案:①基于相似变换的"特定基准"确定;②基于一种线性模型的"异常位移"定位;③局部构造有限元的处理.方案体现了一种用"拟准检定法"进行"异常位移"定位的新思想.研究了正法反演结果的几种定性检验方案和统计假设检验定量检验方法,引入一种基于概率距离的定量评价新方法. 比较了约束和非约束的各种局部最优化方法(如单纯形法、模式搜索法、鲍威尔法、变量轮换法、混合罚函数法、复合形法等)和全局搜索算法(如蒙特卡罗、遗传算法),通过反演试验,探讨了不同最优化算法在大地测量反演中的有效性.探索了遗传算法在大地测量反演应用研究中的参数设置和算法的实施步骤,反演实例得到了较好的结果. 初步研究了利用包括大地测量位移在内的2种以上的观测物理量进行联合反演的模型和实施步骤,特别提出在联合反演中引入相对权比,并将它作为待反演参数,同其他反演参数一同反演求解的理论和方法.模拟算例结果显示出这种方法具有优越性和合理性. 在阐述了中国大陆及邻域板块边界构造作用力和构造应力场反演研究现状的基础上,本文利用自己开发编制的大地测量反演程序和中国地壳观测网络GPS观测资料和主应力方向数据进行了中国大陆及邻域边界力位移反演和川滇地区边界力的联合反演研究.反演结果表明:①形成现今中国大陆内部位移场和构造应力场的主要力源仍是来自印度板块和欧亚板块的陆-陆碰撞;②太平洋板块和菲律宾海板块作用力虽然比印度板块作用力小,但仍是影响中国大陆东部的重要因素;③日本海弧后盆地现在继续着引张活动,这可能与洋壳后撤所形成的对大陆的拖曳有关;④来自北部的力承载着中国大陆北向运动作用,表现出相当大的阻力;⑤嫩江断裂和西拉木伦河断裂等似有活动迹象,活动方式不能确定;⑥南北构造带在现今构造运动中起着明显的削减作用.     

代数重构算法在GNSS水汽层析解算中的应用

全球导航卫星系统(GNSS)水汽层析反演技术是目前获取对流层水汽三维分布的重要方法。考虑到代数重构算法在迭代反演中具有节省计算机内存且计算稳定度高的优点,对代数重构算法在GNSS水汽层析中的应用进行了研究。研究结果表明,受水汽在对流层中的分布情况的影响,传统的加法代数重构算法在实际的层析解算中,会出现较大的重构误差,而乘法代数重构算法和调整了松弛参数向量的加法代数重构算法则大大提高了层析解算的精度;代数重构算法较附加约束条件的层析解算方法更易受到观测值误差的影响,但采用乘法代数重构算法可以获得优于加法代数重构算法的结果。     

基于P-SA-PSO算法的概率积分法参数反演

针对目前概率积分法参数反演存在的问题,为了更加准确稳定地解算出概率积分法参数,在经典粒子群算法的基础上,引入自适应惯性权重以及模拟退火算法中的Metropolis准则,提出了一种基于P-SA-PSO算法的概率积分模型参数反演方法。论文通过仿真实验,与遗传算法(GA)、经典粒子群算法(PSO)以及加入自适应惯性权重优化的粒子群算法(P-PSO)进行对比分析,结果表明：新算法反演各参数的精确性、稳定性和收敛速度优于其他3种算法。将新算法引入工程实例中,进一步体现了新算法在反演概率积分模型参数上的可行性。     

利用组合算法反演球体分层模型的断层参数

随着空间大地测量观测精度的提高，大地测量反演模型也更加精确细化，对反演算法也提出了更高的要求。针对球体分层位错模型断层参数反演问题，从反演参数的敏感性与相关性两个方面入手，分析了遗传算法在反演中的缺陷，提出了迭代最小二乘算法与遗传算法相结合的组合算法，利用模拟数据反演验证了算法的有效性。在遗传算法的断层参数反演中，断层的深度和滑距往往难以得到良好的结果，主要原因首先是上深度与下深度之间以及深度与滑距之间具有很强的相关性，其次是深度和滑距的敏感性相对来说也比较低。组合算法在各种倾角的断层上都取得了理想的反演结果，具有实用性。     

中国及其邻区地壳应力场数值特征的研究

讨论了利用地应力主方向和 GPS资料联合反演与之相关的地球动力学参数及数值模拟地壳应力场的方法 ,建立了中国及其邻区的四节点有限元模型 ,解决了有限元数值解算中节点位移不连续的问题。提出了在利用随机反演求得全局最优解基础上通过高斯 -牛顿法等局部迭代算法精化反演解的解算思想。其数值模拟解算获得的中国及其邻区的地壳应力场结果基本反映了该区的地壳应力场特征。     

单纯形--模拟退火混合算法及其在参数估计中的应用

在综合分析单纯形算法与模拟退火算法的优缺点的基础上,将单纯形算法与模拟退火算法相结合,提出了一种单纯形——模拟退火混合算法,有效地避免了原有两种算法的缺陷,提高了参数求解的质量,并用算例验证了其在参数估计中的应用。     

动态大地测量反演及其在地震非均匀破裂研究中的应用

本文从固体力学基本方程出发,提出了一类反问题,将其定义为动态大地测量反问题,运用有限元法和正则化方法研究了动态大地测量反问题的解和性质,提出了动态大地测量反演的正则化方法;最后,讨论了动态大地测量反演在地震非均匀破裂研究中的应用,利用大地测量资料反演获得了唐山地震的非均匀破裂图像。     

远距离大地坐标正、反解公式

大地坐标解算问题,在各种文献中已有叙述,因而该问题的解是多种多样的。测量学的奠基者——高斯和苏联杰出的大地测量学家斯大林奖金的获得者克拉索夫斯基教授,曾经在他们的经典著作中,以相当的篇幅论述过该问题。大地坐标解算是大地测量中的一个重要问题,这是显而易见的。     

联合反演模型中相对权比的优化反演

利用包括大地测量位移在内的2种以上的观测量进行联合反演，反演模型中相对权比λ的取值是一个值得研究的问题。在阐述了联合反演中相对权比λ取值的传统做法的基础上，提出将相对权比作为反演参数与其他待反演参数一同反演的观点，详细地推演了反演模型，明确了正法反演解算该问题的方法和过程。算例模拟了2种方案6种情形，结果表明：①反演迭代收敛，反演的材料参数都达到或非常接近真值；②观测量的分布影响着相对权比λ值的大小；③随着迭代接近收敛，相对权比λ的值也趋于稳定，反映出其值的可靠性较好。     

大地测量联合反演理论和方法研究进展

综述了10多年来国内外大地测量反演问题研究的成果及最新进展，特别是大地测量联合反演模型、大地测量联合反演算法以及大地测量联合反演理论和方法在研究地壳运动、地球构造等中的应用成果，讨论了联合卫星测高、声纳测深及海洋激光雷达遥感信息反演海洋环境参量，联合INSAR、GPS和水准资料反演研究地壳运动和联合各种观测数据反演研究地球内部构造问题。随着科学技术的发展，大地测量联合反演理论和方法研究将在监测全球变化、防灾减灾、发展地球科学理论方面取得更大进展。