GRACE监测青藏高原及邻区陆地水储量变化结果的可变性

结合4种不同的去相关滤波和2种平滑滤波,利用5组GRACE数据反演了青藏高原及邻区陆地水储量变化趋势,研究了结果的可变性。结果表明,采用S&W（P2M8）变宽度滑动窗口去条带效果较好,其结果中的湖水、冰川信号与卫星测高观测的信号位置具有较好的一致性。高斯滤波的异常幅值与扇形滤波相差10%~30%,平滑处理后异常幅值减少,观测分辨率降低,部分湖和冰川信号甚至消失。CSR/GFZ/JPL重力场模型反演的结果相近,但CSR去条带效果最好;JPL质量模型MAS/MAS_S的结果也相近,但在高原西部有较大差异。重力场模型与质量模型的结果相差很大。在利用GRACE卫星监测本地区陆地水储量变化时,推荐使用S&W（P2M8）去条带滤波器、CSR重力场模型数据。     

顾及时变非高斯噪声的高斯和滤波及其导航应用

高斯和滤波可利用高斯混合模型精化非高斯噪声随机模型来提高估计精度,但导航测量环境的动态性和复杂性使非高斯噪声具有时变性特征,若GMM不随之调整会导致滤波解算失真。针对该问题,本文提出一种基于位移参数自适应估计的高斯和滤波算法。首先分析GMM位移参数对非高斯噪声拟合精度的影响,然后利用位移参数自适应技术修正GMM,进而改善高斯和滤波性能。实验结果表明,当GNSS/SINS量测模型存在时变非高斯噪声时,本文算法的滤波结果较传统高斯和滤波算法的波动小,抗干扰能力强,在实际应用中可进一步改善估计精度和稳定性。     

机载LiDAR点云数据的二面角滤波算法

机载LiDAR是获取地表DEM的重要技术之一。本文针对机载LiDAR点云数据在复杂城区环境下的大型建筑及低矮地物滤波问题,提出一种新的二面角滤波法。利用空间二面角的平面角可以表达空间两相交平面相对位置的原理,实现机载LiDAR点云数据滤波。首先,算法提取点云数据中的高程突变点,以非突变点的二面角余弦均值稳定性作为判定迭代结束的条件;其次,分别统计高程突变和非突变点集的二面角余弦值频率分布,以交点处对应余弦值和最后一次迭代的坡度值作为LiDAR点云滤波的判定条件;最后,利用数学形态学“开”算子,去除残留低矮植被,得到可靠的滤波结果。对同一区域机载LiDAR点云数据,通过“二面角法”与“渐进三角网法”进行滤波处理。实验结果表明,二面角滤波法能有效地降低地物点错分为地面点的百分率,且在去除地物信息的同时能良好地保留地形特征。     

一种地形自适应的机载LiDAR点云正则化TPS滤波方法

随着机载激光雷达成像技术（LiDAR）的不断发展,激光点云数据处理的相关研究也在不断深入。点云滤波是机载激光雷达点云数据处理的重要环节之一。针对多数经典滤波方法在复杂地形和地物条件下的滤波效果不够理想的现状,提出一种新的基于相对变异系数的地形自适应正则化薄板样条插值点云滤波方法。采用二维区域增长获取初始插值参考点后,基于线特征约束对参考点进行优化,去除部分低可靠性参考点以得到较准确、分布离散均匀的初始插值参考点集合,在此基础上通过正则化薄板样条插值方式来拟合地形点与地物点之间的滤波分类面,完成对机载激光点云的高精度自适应滤波。对比实验结果表明,本文的地形自适应滤波方法在2组实验数据的总体错误率分别达到4.14%和4.17%,在错误率和多地形综合表现等方面具有优势,且滤波运算效率在目前主流的滤波算法中处于较高水平。另外,实验结果验证了地形自适应滤波方法在斜坡、山脊等起伏较多的复杂地形与包含植被和建筑物的混合地形等处的点云滤波结果具有较好的准确性。     

基于小波去噪和图像分割技术的改进NAS-RIF盲图像复原算法

针对非负和支持域受限递归逆滤波算法(NAS-RIF)的缺点,提出了一种改进方案.首先,应用小波去噪技术,保持了退化图像边缘特征,抑止噪声,提高退化图像的信噪比;其次,在每次迭代中,利用图像分割技术找到准确的目标支持域,并用背景的均值取代非均匀背景;还采用重置共轭梯度法加快了算法的收敛速度.实验结果表明,改进后的算法具有更好的复原效果和更快的收敛速度.     

基于相似像素选择的双边滤波图像去噪

针对双边滤波在一定程度上模糊了图像特征的缺陷,提出一种基于相似像素选择的图像双边滤波算法。该算法首先在图像中搜索所处理像素的邻域内所有相似像素(与其像素值相近的像素),然后依据相似像素占全部邻域像素比例,确定该像素为特征像素或非特征像素。对于特征像素,采用其相似像素进行双边滤波;对于非特征像素,采用全部邻域像素进行双边滤波。仿真实验表明,该算法相对一般双边滤波,能够在去除噪声的同时,更好地保持图像特征。     

大空间GPS网共模误差剔除研究

利用叠加滤波、PCA、KLE 3种方法对欧洲区域平均基线长度为2 000 km的大空间GPS网12个IGS站9 a（2006-01~2014-12）的观测数据进行处理，分析对比3种方法剔除共模误差的效果。结果显示，3种方法剔除百分比分别为25.87%、41.48%、35.72%，滤波后坐标精度明显提高；对于较大的GPS观测网，相对于叠加滤波，PCA和KLE法效果更好，可以显示不同站点的空间特征。     

CRLS算法在智能天线中的应用

提出一种应用于窄带自适应波束形成的约束递归最小二乘算法。通过最小化阵列的输出功率,算法根据环境能有效的实现自适应,并且维持可视方向的频率响应。这种主瓣对准用户和旁瓣对准干扰的能力对当前和未来传感器网络有很大影响。递归最小二乘优势在于不需要对大量相关矩阵求逆,递归方程使相关矩阵的逆容易更新。通过matlab进行了仿真,给出了以改变天线数目和改变阵元间距的方向图以及跟踪能力比较图。仿真结果表明,递归最小二乘算法不仅有较好的稳定性,而且算法有较强的跟踪能力。     

CRLS算法在智能天线中的应用

提出一种应用于窄带自适应波束形成的约束递归最小二乘算法.通过最小化阵列的输出功率,算法根据环境能有效的实现自适应,并且维持可视方向的频率响应.这种主瓣对准用户和旁瓣对准干扰的能力对当前和未来传感器网络有很大影响.递归最小二乘优势在于不需要对大量相关矩阵求逆,递归方程使相关矩阵的逆容易更新.通过matlab进行了仿真,给出了以改变天线数目和改变阵元间距的方向图以及跟踪能力比较图.仿真结果表明,递归最小二乘算法不仅有较好的稳定性,而且算法有较强的跟踪能力.     

数字递归滤波器及其应用

本文采用零极点技术建立数字滤波器的传递函数,然后根据传递函数建立实现滤波的差分方程,从而可以采用递归算法求出几种常用滤波后的数值。本文给出了几种常用滤波器的设计方法,它们适用于定点形变台站的数据处理,并附有一些实例。     

山东巨野龙固煤矿地表水体范围提取设计及演变分析

高潜水位煤矿区开采后极易形成的积水区,对其进行提取设计以及演变分析具有重要科学意义。本研究基于Landsat系列影像数据,利用遥感云计算平台GEE,采用水体指数法提取巨野龙固煤矿2001—2020年的水体面积变化,同时与GSW数据集提取的水面进行辅助验证以及利用Sentinel2数据监督分类提取水体进行精度验证,然后对其演变进行分析。结果表明：研究区20年来水体范围一直在呈稳定增长的趋势,2001—2014年呈缓慢增长趋势,2015—2020年呈现出迅速增长的趋势,造成矿区水体范围面积在2015年迅速扩大的原因主要为煤矿开采活动。     

分布式目标在红庆河煤矿形变监测中的应用

以鄂尔多斯市的红庆河煤矿为实验对象，对Sentinel-1A卫星影像进行干涉处理和时序分析。通过分析时间维样本统计属性的相似程度，选取散射特性相同的像素进行同质滤波，并在复数域根据相位闭合原理对其相位进行平差，实现该地区的DS-InSAR处理，得到煤矿累积沉降面积约为32.3 km2，沉降结果与煤矿的空间分布一致。对比PS-InSAR结果发现，沉降监测中DS-InSAR效果更好。     

南梁煤矿多煤层开采地下水系统演化规律

煤层开采对所在矿区地下水系统有着重要影响。以往研究单煤层开采对地下水系统的影响较多，而对多煤层的影响研究甚少，特别对于我国西部缺水矿区。以南梁煤矿为例，运用地下水系统演化理论和岩石力学模拟等，对该矿井水文地质结构、矿井涌水变化规律、矿井地下水流场演变、矿井地下水化学成分变化等方面进行了综合分析研究，重构了多煤层开采条件下南梁矿井地下水系统流动模型，初步揭示了矿井水化学成分的演化机理。研究结果表明，2-2煤单煤层开采时，顶板导裂带的最大发育高度为42.1 m，而2-2和3-1煤层重复开采时则增大为83.1 m，相应地应力、位移、塑性区范围后者也比前者增大许多。这揭示出多煤层重复采动明显增大了顶板导裂带的发育高度，加剧了矿井水文地质结构变异，进一步地，导水裂隙带改变了天然地下水渗流路径，沟通了不同含水层之间的水力联系，增强了地下水流动速度和水文地球化学作用，整体扩大了地下水流动系统的规模，从降雨入渗→导裂带渗流→各煤层涌水→井底水仓排水构成了一个自然-人工复合地下水流动模式。研究成果可以为南梁煤矿的矿井水害防治及水资源高效利用提供科学依据，也为类似矿区提供研究参考。      

经验模态分解法在地下水资料处理中的应用

利用经验模态分解法（EMD）对地震地下流体观测资料中典型干扰信号的处理及趋势性变化的提取,结果表明,经验模态分解方法能有效地对信号进行分解,是一种无需预设带宽的自适应高通滤波方法,适用于地下流体观测资料的分析处理     

Study on numerical simulation to water lowering in an open coal mine digging

In view of the situation of excavation of open coal mine for the underground water disaster, we should carry out simulation studies for the numerical value of the water lowering project and improve the accuracy and the level of the water lowering project. On the basis of the hydrological geological conditions of certain open mine digging, a more reasonable seepage numerical model was built according to MODFLOW. It was simulated in advance that the process of the confined water level descending with the time, and combining with the actual observations to test the correctness of the model. The calculation showed that the results coincided well with the results of actual measurement. Based on this, different water lowering numerical simulations were built for the open coal mine digging. It could be simulated and forecast that the changes of the groundwater level in drainage process within and outside the mine pit, and it was quantitatively assessed that the possible water lowering result of the opencast water drainage process, which provide an important basis for the actual water lowering project and the possible project disposal.     

Study on numerical simulation to water lowering in an open coal mine digging

In view of the situation of excavation of open coal mine for the underground water disaster,we should carry out simulation studies for the numerical value of the water lowering project and improve the accuracy and the level of the water lowering project.On the basis of the hydrological geological conditions of certain open mine digging,a more reasonable seepage numerical model was built according to MODFLOW.It was simulated in advance that the process of the confined water level descending with the time,and combining with the actual observations to test the correctness of the model.The calculation showed that the results coincided well with the results of actual measurement.Based on this,different water lowering numerical simulations were built for the open coal mine digging.It could be simulated and forecast that the changes of the groundwater level in drainage process within and outside the mine pit,and it was quantitatively assessed that the possible water lowering result of the opencast water drainage process,which provide an important basis for the actual water lowering project and the possible project disposal.     

蒋庄煤矿16煤层矿井涌水量预计探讨

蒋庄煤矿的主采煤层将由开采3煤层逐渐变为16煤层。为了合理设置和调整矿井排水系统,更好地开展16煤层矿井防治水工作,尽可能准确地预计矿井涌水量。矿井16煤层已开采了多年,其矿井涌水规律需要根据近几年的资料进行总结和研究,对涌水量进行预计。简要分析了蒋庄煤矿矿井水文地质条件,结合矿井实际,对16煤层充水因素进行了分析,确定开采16煤层主要充水水源为十下灰含水层。在此基础上对16煤层涌水量进行了预计,并对预计结果进行了评价。该文分别采用大井法、比拟法和趋势线预测法等3种方法对矿井涌水量进行了预计,其中对传统的大井法进行了改进,并创造性地运用了趋势线预测法,并对各种方法的可靠程度进行了评价,对各种方法预计结果进行比较,在此基础上确定预计的矿井涌水量,从而使得预计的结果更加科学、合理,为下一步矿井防治水工作提供了可靠的依据。     

综合物探在寿阳煤矿水害探测中的应用

利用瞬变电磁法和环形测深相结合的综合勘探方法,对煤矿富水区域进行探测。瞬变电磁法施工方便,该方法对低阻含水体特别灵敏,受体积效应影响小,分辨率高,从平面上控制富水区域大小。环形测深可以探测不同方向的岩层视电阻率变化情况,对于地下径流方向进行控制。2种方法相结合,即平面控制区域,含水区域延伸变化情况也得到控制。对于富水区域的探测,使用综合勘探,可以减少单一方法多解性问题,使探测结果更符合实际,这2种方法相结合的理论,有助于今后这方面的探测研究。     

井工煤矿生态恢复治理工作中存在的问题探讨

井工煤矿对生态系统的影响和破坏主要为采空区导致地表变形、地面塌陷、地裂缝等地质灾害,地下水系统破坏和"三废"排放等。该文认为人们对矿区生产及闭坑后地下水污染对农业的危害未能引起足够的重视,急需强行关闭用作灌溉的污染水井,然后需要进行监测、封堵、治污等工作,逐渐提高矿区地下水质量;认为煤矿高岩温岩体作为地热能的主要赋存体,具有较好的热导率,通过水源热泵系统提取循环水中的热量,可以将采空区周边的地温能加以提取利用,让煤矿在生产及闭坑后均能产生地热能源;认为制约煤矿采空塌陷积水区治理的关键问题是解决充填积水区和井下采空区填充物问题,提出改造鲁南运河,将黄河泥沙输送到济宁及周边矿区;认为治理历史遗留矸石山的关键问题是爆破削坡过程中发生崩塌、滑坡、扬尘等灾害,可以利用高压水枪,配合破岩机和挖掘机联合作业来解决。     

Kalman滤波在GPS/BDS组合伪距差分定位中的应用

随着各国卫星导航系统的蓬勃发展,单一的GPS系统时代正逐步转变为多系统并存且兼容的全球性卫星导航系统(GNSS)时代。相比于单一卫星导航系统,多系统组合将显著增加可视卫星数目、改善卫星空间几何结构,多系统组合导航定位将是必然的发展趋势。滤波算法是减小GNSS定位随机误差的重要方法,利用非线性滤波方法可消除多种随机误差,从而提高导航定位精度。该文实现了基于Kalman滤波的GPS/BDS组合的伪距差分定位,并将其与最小二乘方法进行比较。实验结果表明:基于Kalman滤波的GPS/BDS伪距差分的定位精度能达到分米级,在差分定位解算过程中,多卫星系统伪距差分精度明显优于单卫星系统伪距差分精度,Kalman滤波解算的精度明显优于最小二乘解算的精度。