一种基于多面函数的改进最小二乘配置方法

利用最小二乘配置对非平稳空间随机场进行推估时,趋势项数学模型的选择通常无法完整体现非平稳空间随机场的系统性,这将导致经验协方差函数估计出现偏差,最终推估结果可能错误。提出了一种基于多面函数的改进最小二乘配置方法来解决上述问题。该方法引入多面函数拟合区域内的趋势项,通过多次迭代计算得到稳定的待定系数值与协方差函数的参数值,最后综合趋势项与信号项得到最终估值。分别采用了模拟地震垂直形变数据和2009年意大利L’Aquila地震的合成孔径雷达干涉测量（Interferometric SAR,InSAR）与GPS同震位移数据来对该方法进行验证,并将其结果与常规方法进行比较。结果表明,改进方法在外部检核点估值的均方残差要小于多面函数法与常规的最小二乘配置法,且受采样点位的影响最小。     

GPS高程拟合方法的研究

本文在76个拥有GPS大地高和正常高的已知的公共点作为原始数据的基础上,采用二次曲面拟合法、二次曲面加权法、二次曲面多面函数法、二次曲面最小二乘法来建立研究区的似大地水准面,通过实例发现,二次曲面加权法、二次曲面多面函数法、二次曲面最小二乘配置法与二次曲面拟合法进行比较,外检验点中误差的精度得到提高,并且二次曲面拟合所得到的残差值比较大的点精度有明显的提高,同时改善了模型,证明这种组合方法在GPS水准拟合方面有效、可行。     

顾及残差约束的多面函数法融合卫星测高和船载重力

融合多源重力数据是精化局部区域重力场的必要手段。本文通过引入残差约束因子,改进了基于多面函数的多源海洋重力数据解析融合方法。以日本群岛附近海域为例,使用卫星测高反演重力场模型和船载重力数据,分析了分块大小、融合船载重力数据量及其分布对该方法的影响,并与改进前多面函数法及最小二乘配置法的结果进行比较,验证了改进方法的可靠性和有效性。与验证船载重力数据相比,顾及残差约束的多面函数法精度最好,极值和标准差均显著下降。与多面函数法相比,不仅较好地改善了控制船载测点附近的不符值,而且将其较好地推估至整个区域的船载观测数据之间,残差分布合理,且无明显测线状误差。     

Kriging方法结合最小二乘配置在GPS高程拟合中的应用

本文利用Kriging方法结合最小二乘配置将GPS高程转换成正常高.研究了将Kriging方法中的变异函数用于计算最小二乘配置中的协方差的方法,并对一局部GPS水准网的高程作了拟合计算.通过将最小二乘配置法与平面拟合模型和多面函数拟合模型等进行比较,其外符合精度从最大的±0.0277m提高到±0.0162m.     

论多面函数推估与协方差推估

简述多面函数推估法与协方差推估法的原理，列举了2个应用例子，对2种推估方法作了分析比较，推估结果相近，可认为多面核函数也是一种协方差函数，2种方法推估结果应该相近。建议在已测点和未测点信号的协方差阵未知情况下，为了计算简便，可使用多面函数推估。多面函数推估法应有更多使用范围。     

多面函数和格网重力异常的拟合计算

格网平均重力异常是计算重力场各量的基本数据，其精度及分辨率，主要取决于实测重力点的精度及分布密度，但采用何种方法获得格网平均重力异常，对其精度也有着显著的影响，通常，完成格网重力异常的拟合计算，倾向于使用多项式拟合法，最小二乘配置法，平均法等，而用多面函数拟合法完成重力场量的拟合计算，还处在初步的的探讨、实验阶段。本文在仔细研究和大量试算的基础上，解决了应用多面函数拟合法中最棘手的选取合理的核函数     

区域高程异常拟合的分区方案研究

作为GNSS静态测量转换至水准成果的重要参数,高程异常参数的区域求解尤为关键.本文从分区拟合方面入手,通过平面拟合处理判断区域拟合中低精度控制点,以此为依据进行分区拟合.通过多项式拟合法、最小二乘配置法、多面函数拟合法进行拟合计算,实验证明,以平面拟合中误差为依据的多面函数分区方案能够在两个区域中分别取得较好的拟合效果,最小残差中误差分别为0.009和0.01 m,可以作为分区拟合的依据.     

抗差趋势面与正交多面函数结合拟合DEM数据

空间数据内插是DEM建模中不可缺少的环节。本文提出将趋势面与多面函数结合拟合DEM数据。在趋势面拟合过程中,提出将局部有显著起伏的采样点视为异常观测值,采用抗差估计法,控制显著异常点对曲面拟合的不利影响;针对多面函数拟合中,难以合理地选择节点这一问题,提出基于正交最小二乘法的基本思想,计算各节点核函数对曲面拟合贡献的大小,并依此为依据自适应地选择节点。最后利用新提出的方法,对野外实测的地形数据进行拟合,结果表明进行趋势面拟合后,再进行多面函数拟合,整体上优于直接利用多面函数拟合,而基于正交最小二乘法的多面函数拟合法的精度明显优于常规的多面函数拟合法。     

最小二乘配置和普通Kriging法在GPS高程转换中的应用

最小二乘配置法和Kriging法进行高程转换时均兼顾考虑高程异常的系统部分和随机部分,为对比分析两种方法在GPS高程转化时的优劣性,根据最小二乘配置法的协方差函数（或kriging法的变异函数）的不同,采用五种方案对实测数据进行处理。结果分析证明了以距离作为协方差函数的最小二乘配置法在算法和推估结果可靠性要优于其他方案。     

局部重力场最小二乘配置通用表示技术

在分析局部重力场最小二乘配置法技术特点的基础上，推导出一种能综合多种类型、不同高度重力场元经验协方差函数的通用表达方法，以期实现局部重力场元的内插、外推、延拓或其他不同高度的重力场元估计一体化。分析了最小二乘配置技术的一些性能以及算法实现中应注意的问题。     

最小二乘配置法在GPS高程异常推估中的应用

简述了最小二乘配置法的基本原理,并在水准联测点不多的情况下,直接采用平方根函数作为各随机参数间的协方差函数用于推估GPS高程异常值。由于最小二乘配置法的函数模型中同时考虑了非随机变量和随机变量,使得高程异常值的推估精度更高。实例分析也证明了此模型在精度上优于传统的平面拟合模型和协方差推估模型。残差分析表明此方法更适合于同时存在内插和外推高程异常值的情况。     

基于最小二乘配置的三维空间坐标转换

在求解未知转换参数时,鉴于公共点坐标本身的误差,提出利用最小二乘配置法进行空间坐标转换,即将公共点本身坐标作为随机参数,把转换参数作为非随机参数进行处理,最后通过实验对比分析表明,该方法明显优于一般坐标转换方法。     

二次曲面与最小二乘配置的组合模型在GPS高程异常拟合中的应用

在工程实践应用中，为了有效利用GPS高程数据，减少对传统水准测量的依赖，提高GPS高程异常的拟合精度便显得十分重要。为此，本文在介绍二次曲面拟合和最小二乘配置拟合基本原理分析、算法过程推导的基础上，提出了一种新的高程异常拟合方法。首先在二次曲面拟合的基础上，计算得到原始观测数据与拟合数据之间的残差序列，然后采用最小二乘配置模型对包括二次曲面拟合模型误差的综合误差进行优化减弱，最后得到新的高程异常。通过实例，将二次曲面拟合法，最小二乘配置法与文中提出的新方法进行比较分析。结果表明：新的组合方法的拟合预测精度要明显优于最小二乘配置及二次曲面拟合。     

给定内插重力异常精度时对重力数据的要求

基于最小二乘配置误差估计公式,建立了重力异常格网数据的分辨率和精度与重力异常内插值精度的关系,提出了在给定插值精度时反推已知格网数据的分辨率和精度的方法。以EGM2008重力场模型为例,在不同分辨率和精度条件下进行重力异常插值实验。实验结果与本文方法的计算结果基本一致,表明该方法具有一定的可行性。     

基于最小二乘配置的九参数模型在三维坐标转换中的应用

运用传统的布尔莎七参数法进行三维坐标转换时,并未考虑到两坐标系统的公共点坐标误差及三个坐标轴缩放比例不均的问题。引入最小二乘配置法,将公共点误差作为随机信号处理,并增加两个尺度参数解决坐标轴缩放比例不均的问题;推导出基于最小二乘配置的九参数模型及其误差方程,通过实验对比分析表明,该方法可以有效地提高坐标转换精度。     

On estimating gravity anomalies— A comparison of least squares collocation with conventional least squares techniques

The least squares collocation algorithm for estimating gravity anomalies from geodetic data is shown to be an application of the well known regression equations which provide the mean and covariance of a random vector (gravity anomalies) given a realization of a correlated random vector (geodetic data). It is also shown that the collocation solution for gravity anomalies is equivalent to the conventional least-squares-Stokes' function solution when the conventional solution utilizes properly weighted zero a priori estimates. The mathematical and physical assumptions underlying the least squares collocation estimator are described.     

Crustal Movement Patterns of China Continent Measured by GPS

This paper uses multiquadric equations interpolation to establish a widely covered and valuable speed field model of China, with which the horizontal crustal movement patterns are obtained. The present-day vertical crustal movement velocity image of China is also expressed by GPS observations, from which we can know the vertical crustal movement patterns.     

Robust estimation and optimal selection of polynomial parameters for the interpolation of GPS geoid heights

The polynomial interpolation of least squares and interpolation moving least squares based on control stations with known GPS (global positioning system) ellipsoidal heights and levelling orthometric heights are the most often used methods for the interpolation of the geoid heights. But in their applications there occur two problems: one lies in selecting the suitable polynomial parameters; the other in reducing the influences of some possibly abnormal data points. To solve both of the problems, without emphasizing a sound theoretical basis, a heuristic solution with the help of robust estimation technique and optimization criteria for the regression equation is presented. Through two actual numerical examples it is shown that the new solution concept is efficient and can be realized easily on computers. Received: 23 May 1996 / Accepted: 27 March 1997     

STATISTICAL CONCEPTS AND THEIR APPLICATION IN PHOTOGRAMMETRY AND SURVEYING (CONTINUED)

Inner constraints, generalised matrix inverses and S-transformations are described in relation to least squares estimation of spatial positions. A simple example is used to illustrate some of the theory. The various roles and properties of covariance functions and matrices are presented with a discussion of their practical determination and use in least squares interpolation and collocation.