水准仪磁致误差检定的测量不确定度分析

通过对由亥姆赫兹线圈和测微平行光管构成的水准仪磁致误差检定装置的测量方法及其不确定度来源的分析,讨论了水准仪磁致误差检定的测量不确定度的评估方法,阐述了检定结果不确定度主要由测量重复性、测微平行光管的刻划误差和读数误差、磁场以及磁致误差特性曲线拟合引入。对这些分量分别进行分析与公式推导,最终评定出检定装置的扩展不确定度。     

CEEMD阈值滤波在MEMS陀螺信号消噪中的应用

现阶段的经典模态分解MEMS陀螺消噪是一种易造成信号失真缺陷的强制消噪算法。针对该问题,在由本征模态函数样本熵和相似度参数线性组合确定复合指标的基础上,提出基于复合指标筛选本征模态函数的互补集合经验模态分解的阈值滤波降噪算法,根据信号的随机噪声特征参数确定阈值,并对筛选后的本征模态函数进行处理。仿真和实例分析结果表明,该算法的消噪效果较强制消噪滤波有较大提高,使MEMS陀螺信号的零偏不稳定性下降了76.4%,速率斜坡下降了62.3%,均方根误差下降了67.5%,同时能够提高MEMS-IMU在行人导航中的定位精度。     

基于TRMM数据的福建省降水时空格局BME插值分析

传统空间插值方法可获得福建省区域内降水的总体分布,但该地区气象站点较稀疏且分布不均,导致该区域内降水的空间插值结果误差较大。为提高插值精度,本文利用TRMM卫星数据以弥补站点数据的不足,尝试将TRMM数据作为"软数据"、台站数据作为"硬数据",两者相结合后采用贝叶斯最大熵(Bayesian Maximum Entropy,BME)方法对福建省降水的时空格局进行分析。以2000-2012年近13年20个气象站点的年降水量和月降水量为基础数据,分别利用普通克里格法(Ordinary Kriging,OK)和TRMM为"软数据"的BME插值法,分析福建省多年降水的时空分布格局,并对2种方法的插值结果进行比较。结果表明:在时空分布上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果能更好地体现降水的局部差异特征;在误差评价上,以TRMM数据为辅助变量的贝叶斯最大熵插值结果的MAE和RMSE较小,表明TRMM数据作为"软数据"参与插值的BME方法可以在一定程度上弥补站点数据的不足,有效降低预测结果的绝对误差。通过对福建省降水插值的时空分布格局分析和误差评价可看出,BME插值法通过对基础台站数据,以及TRMM卫星产品数据的利用,使降水的时空分析结果更加真实客观,同时,为TRMM卫星降水数据的应用提供了一个新思路。     

基于CEEMDAN的GNSS变形监测去噪方法

为了提高GNSS变形监测数据去噪的有效性和可靠性,提出一种自适应完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)去噪方法。首先将GNSS变形序列经CEEMDAN分解为若干特征模态函数;其次引入排列熵理论确定高低频分界值K,利用小波分析对高频分量进行去噪,去噪后与低频分量重构得到去噪序列;最后通过仿真和实测边坡GNSS变形监测数据,利用信噪比、均方根误差、相关系数等指标对比分析CEEMDAN、EMD和小波去噪方法。结果表明,CEEMDAN方法的去噪效果和精度优于EMD和小波去噪方法,证明了本文所提方法的有效性和可靠性。     

一种基于熵权法的小波去噪复合评价指标

传统的评价指标在真值未知的情况下不能满足小波去噪质量评价的要求。为此,借助变化率特征重新构建均方根误差变化量和平滑度变化量两个指标,利用熵权法定权将归一化后的两个指标线性组合,所得到的新指标即为复合评价指标。该方法借助指标的变化率随分解层数的增加表现出明显的收敛特性来确定去噪最优分解层数。实验表明,该方法能够在真值未知的情况下准确地指导小波分解,确定去噪最优分解层数,从而达到最优去噪效果。     

基于经验小波变换的GNSS多路径误差改正

多路径误差是影响GNSS测量精度的主要因素及误差改正难点。将经验小波变换(EWT)算法在分解复杂信号上的优势与GNSS多路径误差的周日重复特性相结合,提出基于EWT的多路径误差提取及改正新方法。将能量熵与相关系数相结合来定义筛选系数,并将其变化显著的点作为含噪分量及信息分量的分界点;通过对含噪分量进行去噪并与信息分量重构的方式建立基于EWT的去噪新方法。模拟和实测数据实验表明,EWT能较好地提取及改正GNSS多路径误差,并且其效果显著优于EMD及小波分析方法。     

基于改进Cao算法的奇异谱分析法及其在北斗多路径去噪中的应用

研究了基于奇异谱分析的北斗恒星日滤波算法,采用相空间重构Cao算法来确定奇异谱嵌入维度,并针对Cao算法的不足进行改进,提高奇异谱分析法的准确性和计算效率。分析北斗系统不同星座卫星的轨道重复周期特性,通过计算确定北斗系统多路径误差的周期约为86 160s。利用奇异谱分析法和传统小波分析法对北斗短基线解算结果进行恒星日滤波处理。结果表明,本文提出的奇异谱分析法多路径滤波效果优于小波滤波法,能较好地消除原始坐标序列中的多路径误差。     

基于异常误差补偿的多期水准网动态平差

针对水准网中的异常误差,采用函数模型异常误差补偿方法抑制其影响,提高水准网平差精度。首先采用最小二乘方法获得各观测值残差,通过假设检验确定异常误差位置;将异常误差作为待估参数进行解算;最后扣除异常误差,利用"干净"观测数据进行平差获取水准网点的高程与垂直运动速度。采用山东省两期二等水准网观测数据进行试验,该方法进一步提高了水准网平差的可靠性。     

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提出一种加权半参数模型,对半参数模型中的参数分量与非参数分量分别加权,针对数据的不同特点合理确定权重。分别对模拟数据和GPS真实数据进行处理,并与最小二乘法、岭估计法和半参数模型进行对比,通过残差、均方误差等指标的对比分析可见,加权半参数估计模型得到的估计值与真值最接近,估计残差浮动平缓,均方误差小。     

震前地壳的动力学过程与超熵变化

本文根据一个非线性动力学模型,应用耗散结构理论和Lyapunov稳定性理论,讨论了震前地壳在与外界同时存在物质和能量交换时的动力学行为和超熵判据,并分析了拉仲试验过程中的超熵变化。对100km~3体积的弹性体,用地壳的实际参数进行了形变与震级的对应关系计算。最后,分析和讨论了青海省门源6.4级地震前地壳的超熵变化过程。     

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Study on evaluation standard of uncertainty of design wave height calculation model

The accurate calculation of marine environmental design parameters depends on the probability distribution model, and the calculation results of diff erent distribution models are often diff erent. It is very important to determine which distribution model is more stable and reasonable when extrapolating the recurrence level of the studied sea area. In this paper, we constructed an evaluation method of the overall uncertainty of the calculation results and a measurement of the uncertainty of the design parameters derivation model, by incorporating the infl uence of sample information on the model information entropy, such as sample size, degree of dispersion, and sampling error. Results show that the sample data size and the degree of dispersion are directly proportional to the information entropy. Within the same group of data, the maximum entropy distribution model has the lowest overall uncertainty, while the Gumbel distribution model has the largest overall uncertainty. In other words, the maximum entropy distribution model has good applicability in the accurate calculation of marine environmental design parameters.     

自动子空间划分在高光谱影像波段选择中的应用

针对高光谱遥感影像数据量大、维数高的特点,结合联合熵波段选择算法,提出了一种自动子空间划分的改进方案。该方法充分利用了影像各波段数据之间的局部相关性,根据波段间相关系数矩阵图像的"分块"特点,将整个波段空间自动划分为若干个子空间,然后再进行波段选择。实现了在删减冗余信息的同时选择出含有主要信息的特征波段组合的目的。将此方法得到的结果与用联合熵得到的结果进行了比较分析,结果表明自动子空间划分的联合熵波段选择方法具有较好的效果。     

轻小型无人机遥感组网飞行的高程安全监测冗余 容错算法研究

针对轻小型无人机遥感组网飞行的高程安全要求,本文设计了基于INS/GPS/气压计的多源信息冗余容错测量方案。通过分析轻小型无人机遥感组网应用时复杂多变的工作环境对可靠性与容错能力的要求,采用了联邦滤波算法进行多传感器冗余信息融合。本文分析了联邦滤波结构及算法,通过计算得出了系统容错性好以及滤波精度高的信息分配系数取值原则,并在此基础上提出一种基于故障特征信息熵的Pignistic概率转换容错信息分配方法。该算法可得到清晰准确的故障概率分布,根据此概率分布运用信息熵来确定系统故障概率,进而结合信息分配系数的取值原则得出组合测量系统各个子系统的权重比。通过算例仿真验证了不同信息分配系数主要影响子系统的估计误差和容错性能,而对联邦主滤波器的融合估计误差影响较小,说明了本文的容错信息分配方法能够为各子系统分量提供可靠的分配系数。在旋翼无人机平台上的定高悬停实验证明了该方法能将无人机高程误差减小为传统联邦滤波算法的四分之一,进一步说明了该方法能提高无人机高程安全监测系统的精度及容错性。     

三维激光扫描变形可监测性指标的确定

将三维激光扫描技术应用到变形监测中,对三维激光扫描测距、测角、光斑及配准误差进行分析,给出点云误差椭球模型。利用得到的误差椭球半轴长度和点位误差极限值的关系,推导点云变形可监测性指标。最终通过模拟的滑坡实验,验证了该变形可监测性指标的可行性。     

Integrating TM and ancillary geographical data with classification trees for land cover classification of marsh area

The main objective of this research is to determine the capacity of land cover classification combining spectral and textural features of Landsat TM imagery with ancillary geographical data in wetlands of the Sanjiang Plain, Heilongjiang Province, China. Semi-variograms and Z-test value were calculated to assess the separability of grey-level co-occurrence texture measures to maximize the difference between land cover types. The degree of spatial autocorrelation showed that window sizes of 3×3 pixels and 11×11 pixels were most appropriate for Landsat TM image texture calculations. The texture analysis showed that co-occurrence entropy, dissimilarity, and variance texture measures, derived from the Landsat TM spectrum bands and vegetation indices provided the most significant statistical differentiation between land cover types. Subsequently, a Classification and Regression Tree (CART) algorithm was applied to three different combinations of predictors: 1) TM imagery alone (TM-only); 2) TM imagery plus image texture (TM+TXT model); and 3) all predictors including TM imagery, image texture and additional ancillary GIS information (TM+TXT+GIS model). Compared with traditional Maximum Likelihood Classification (MLC) supervised classification, three classification trees predictive models reduced the overall error rate significantly. Image texture measures and ancillary geographical variables depressed the speckle noise effectively and reduced classification error rate of marsh obviously. For classification trees model making use of all available predictors, omission error rate was 12.90% and commission error rate was 10.99% for marsh. The developed method is portable, relatively easy to implement and should be applicable in other settings and over larger extents.     

基于熵权-IOWGA算子的变权组合预测新方法

针对熵权法组合权重分配固定不变的问题,提出一种基于IOWGA算子的权重分配方法,建立基于熵权-IOWGA算子的变权组合模型。该方法以各单一模型的预测精度作为诱导值,按每一期诱导值的大小对单一模型进行有序赋权,并将其应用到变形数据分析中。实验表明,该方法赋权过程合理,模型预测精度更高,更加适用于变形分析预测过程。     

虚拟站点在黑河流域降水模拟中的应用

降水作为气候系统的关键因素,也是影响区域植被生长以及生态变化规律的重要因子。本文针对黑河流域气象站点分布稀疏情况,采用信息熵及半变异函数理论构建该流域虚拟气象站点,并结合部分已有站点对整个流域降水进行插值模拟。信息熵可以计算每个站点降水值所包含的信息,通过联合熵以及条件熵来依次选取所含信息量多的站点,同时结合半变异函数模型来观察各站点之间的空间相关性,以此构建最优站点数据集。利用1991-2003年该流域15个气象台站的年平均降水量作为基础数据,考虑高程、坡度、坡向对降水的影响,对降水进行相关性分析,建立回归方程反演虚拟站点降水值。最后,采用协同克里金（Co-Kriging）与具有漂移的克里金（KED）方法对该流域进行插值,对比插值精度。结果表明,增加虚拟站点有效提高了降水插值精度,在该情况下使用KED方法插值结果与观测值最接近。     

静轨卫星扫描影像几何定位误差分析

本文根据线阵扫描成像机理,建立了静轨卫星线阵扫描影像几何定位模型。在考虑比例因子λ为变量情况下,对其外方位元素引起的定位误差进行严密地理论推导与定量分析。同时,利用矩阵理论与变换性质,使繁琐的定位误差推导过程与公式得以简化。根据定位误差公式,基于C++开发其原型系统,并从多个角度对静轨卫星扫描影像几何定位误差进行模拟实验。实验结果表明:单个外方位元素误差与之引起的定位误差之间,呈明显的线性正相关;外方位元素对中心点定位误差影响由大到小的顺序为φ、ω、α、β、H、κ;对边缘点定位误差影响由大到小的顺序为φ、ω、H、α、β、κ;从图像中心到图像边缘,φ、ω、H引起的定位误差逐渐增加,α、β引起的定位误差缓慢减小,κ引起的定位误差缓慢增加,综合定位误差逐渐增加,在边缘增加趋势明显。