基于高斯过程的GPS高程转换模型

针对GPS高程转换的小样本、非线性特点,基于高斯过程算法提出了具有概率意义的GPS高程转换模型。利用高斯过程采用4种不同建模方案建立了GPS高程转换模型,并与平面拟合、二次曲面拟合、支持向量机方法进行了精度对比。同时构建了基于高斯过程的GPS高程转换结果置信区间估计方法,分析了结果的可靠性。实例分析证实,高斯过程方法针对4种方案均获得很高精度,并且精度指标优于其余3种方法;各GPS点的实测正常高均在置信区间内,证实高斯过程方法具有很好的可靠性。     

华北地区应变率及其精度评定

华北地区的形变信息较弱,GPS获得的地壳长趋势的构造变化信息是否可以反映华北地区的形变信息尚未有人讨论。本文利用多面函数双调和法对华北地区COMNOC的GPS速度场进行建模、滤波,计算了华北地区的应变率,进一步通过误差传播率评估了应变率的精度。综合分析表明,多面函数双调和法计算得到的应变率具有很高的精度,精度结果分布与实测数据相符,实测点越多的区域,应变率的精度越高。     

水域测量的有关关键技术

水域测量包括海洋测量、河道测量、水库测量等,本文根据作者自己的实践,提出了水域测量实施及测量成果后处理过程中应注意的有关问题,并对有关的难点提出了解决办法。     

PM2.5对地表温度的影响及其应用

采用线性最小二乘原理对从对流层顶10 km至地表0.8 km的温度探空廓线进行拟合，外插地表温度，讨论外插地表温度与实测温度的统计特性。将其应用于GPS气象中的加权平均温度模型发现，基于外插的地表温度能显著提高模型精度，提高约1.2~1.7 K。     

超小型合成孔径雷达P-SAR的研制与基本性能

由于通常的合成孔径雷达结构复杂,尺寸与自重大,价格高,因此主要在卫星和大中型飞机上作为探测器以及在军事上使用。而如今,无人机(包括固定翼以及旋翼机)发展极为迅速,无人机上配置的光学传感器已经十分丰富(被动传感器如普通相机、高光谱相机、热红外相机、紫外相机,以及主动的激光雷达等),但是一直缺乏一种合适的微波雷达作为无人机载荷。虽然目前也有一些小型合成孔径雷达,但是由于价格或者重量等原因,并不适合用于民用无人机。为填补这一产品空白,我院研制了一种重量、体积、功耗、价格都适合于民用无人机的超小型合成孔径雷达,称为P-SAR,不仅可以用于遥感测绘、军事侦察,同时也是一种很好的教学实验仪器。本文首先简单介绍了超轻型合成孔径雷达P-SAR的基本原理与结构以及主要特点,而后对P-SAR的主要性能做了测试。最后,对P-SAR的应用前景做了分析。     

改变部分独立观测值权对平差结果的影响

基于等价观测值的思想，利用间接平差函数模型，推导了改变部分独立观测值权对最终平差结果的影响，并给出了相应的精度评定公式。在推导过程中，把权的改变等价于观测值的改变进行处理，使推导过程简便直观。     

从混合正态分布的角度研究相关稳健估计函数模型

传统的稳健估计方法，其核心在于利用直接定义ψ函数法来的造合理的稳健估计函数模型。文中把含异常观测值的观测量看作一种混合正态分布，并按极大似然估计的定义来定义相应的稳健估计模型。这种方法简单直观，易于理解，且所定义的稳健估计模型与直接定义ψ函数法所构造的基于等价方差－协方差的稳健最小二乘估计函数模型^[1]完全一致。     

GGOS对流层延迟产品精度分析及在PPP中的应用

对流层延迟是卫星导航定位的主要误差源,GNSS广域增强需要高精度的对流层延迟产品进行误差修正。对流层延迟可通过GNSS进行实时估计,也可通过融合多源数据的数值气象预报模型获取。IGS发布的全球对流层天顶延迟产品由GNSS解算,其精度可达4mm,时间分辨率为5min,但其分布不均匀,在广袤的海洋区域无数据覆盖。GGOS Atmosphere基于ECMWF 40年再分析资料,可提供1979年以来时间分辨率为6h、空间分辨率为2.5°×2°的全球天顶对流层总延迟格网数据。本文通过2015年全球IGS测站的ZTD资料对GGOS的ZTD产品进行了评估,研究了GGOS Atmosphere对流层延迟产品与IGS发布ZTD资料之间的系统差,通过线性拟合估计出每个测站GGOS-ZTD与IGSZTD系统差系数(包括比例误差a和固定误差b),然后对比例误差a、固定误差b进行球谐展开,建立了两种ZTD数据源之间的系统差模型。选取IGS测站和陆态网测站,对附加系统偏差改正后的GGOSZTD产品对PPP的收敛速度的影响进行研究。本文研究结果表明:GGOS-ZTD与IGS-ZTD间存在系统偏差,其bias平均为-0.54cm;两者之间较差的RMS平均为1.31cm,说明GGOS-ZTD产品足以满足广大GNSS导航定位用户对对流层延迟改正的需要。将改正了系统差后的GGOS-ZTD产品用于ALBH、DEAR、ISPA测站、PALM测站、ADIS测站、YNMH测站、WUHN测站进行PPP试验,发现可明显提高定位收敛速度,尤其是在U方向上,收敛速度分别提高10.58%、31.68%、15.96%、43.89%、51.46%、14.69%、18.40%。     

高斯函数在香港地区对流层层析实验中的应用

将GPS信号的斜路径湿延迟当作层析的观测量能够有效获取对流层的三维水汽场。由于射线分布的不均匀和观测网地形的扁平,观测方程是不适定的,因此需要添加一些约束条件来确定唯一解。由于水汽在垂直方向变化很快,合理的垂直约束在获取准确的水汽场上起着重要作用。研究了香港地区湿折射率的垂直分布特征,发现高斯函数能很好地表达湿折射率与高度的关系,利用高斯函数建立约束方程获得的层析解能很好地与探空数据和欧洲中尺度天气预报中心（ECMWF）数据吻合。相对于指数约束所得结果,层析湿折射率的标准差在整个对流层减小了3.8 mm/km,在低对流层减小了4.7 mm/km。实验也表明,利用其他气象数据,如无线电探空数据,作为湿折射率的先验信息,也可以得到较好的层析解。     

附加虚拟信号精化水汽层析模型的方法

在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）水汽层析中,受卫星星座和接收机几何分布的影响,穿过层析区域的射线条数有限。针对该问题,设计并实现了一种附加虚拟倾斜路径信号精化水汽层析模型的方法,该方法能够增加穿过研究区域的射线条数和射线穿过的网格数,使层析结果更加逼近真值。利用香港卫星定位参考站网2015年5月共31 d的GPS网实测数据和气象数据进行实验,并结合无线电探空数据验证该方法的可行性及精度。结果表明,该方法能够提高层析结果的精度,与传统层析方法相比,该方法在均方根（root mean square,RMS）、水汽密度廓线和误差分布上均优于传统方法。