中国大陆GPS速度场的球面小波模型及多尺度特征分析

利用1999—2009年间中国大陆共1068个GPS站点在东方向、北方向的速度值,采用DOG球面小波多尺度分析方法,建立了中国大陆东方向、北方向多尺度速度场。球面小波模型的尺度主要根据观测站点的密度来确定,利用检核点上的已知速度与模型速度之间的均方差来评定模型的精度。利用球面小波模型可以更加清晰地表示速度场的大尺度特征和复杂的局部变化特征。站点稠密区域,模型在东方向、北方向上的精度分别为±0.95mm/a、±0.97mm/a,稀疏区域对应的精度分别为±1.32mm/a和±1.30mm/a。     

鱼眼相机检校的正则化方法比较分析

鱼眼相机因其成像视场极大而在全方位视觉、测量、工业制造等领域得到了广泛的应用,但在应用鱼眼相机之前需要对其进行检校。鱼眼相机参数包括畸变参数、内方位参数和外方位参数等,这些参数之间存在着很强的复共线性而使法方程呈现严重病态,导致参数解容易受到观测误差的影响,正则化方法恰好能够有效地解决方程病态的问题。针对鱼眼相机的特点,首次提出了鱼眼相机检校的正则化方法,介绍了基于半视场角约束的鱼眼相机检校方法,阐述了Tikhonov正则化方法和截断奇异值（TSVD）正则化方法的基本原理,探讨了求解正则化参数的L曲线法和广义交叉检验法（GCV）的特点,最后构建了5种不同的正则化方案对15组数据进行了分别处理,并对得到的相机参数的精度和准确度进行了比较分析。实验分析表明：各种正则化方案会引起相机内方位参数约为0.2像素的轻微偏移,但是相对于直接最小二乘解其精度至少提高了1000倍,能够极大地提高相机检校的抗干扰性。     

抗差Tikhonov正则化方法及其应用

提出了抗差Tikhonov正则化方法,并给出了3种常用的计算正则化参数的抗差估计方法,即抗差L-曲线法、抗差广义交叉检核法和抗差广义不符原理。计算结果表明,抗差Tikhonov正则化方法不仅能克服方程病态,而且能有效地控制观测异常影响。     

Tikhonov正则化方法在GOCE重力场求解中的模拟研究

本文在阐述Tikhonov正则化方法基本原理的基础上,给出了四类可用于重力场解算的正则化矩阵(零次、一次、二次和Kaula),以及用于确定正则化参数的L曲线法和GCV方法的数学模型。基于SA方法利用模拟数据分析讨论了零次、一次以及Kaula正则化矩阵应用于GOCE全球重力场模型确定的有效性,并由Kaula正则化矩阵分析了L曲线法和GCV方法确定正则化参数的可行性。数值结果表明三类正则化矩阵获得的最优解(以大地水准面MSE最小为准则确定)的精度水平相近,关键在于相应正则化参数的确定,数值结果同时说明了GCV方法和L曲线法可用于确定正则化参数,且前者较后者具有更好的稳定性。     

基于GPS速度场的关中地区应变场分析

利用2009~2013年GPS速度场数据,计算了关中盆地面膨胀率、主应变率、最大剪应变率,选取并解算了岐山-马召断裂、渭河断裂GPS剖面的应变积累。结果显示:(1)应变场上看,2009~2011周期在关中盆地均以张性运动为主;2011~2013周期发生转折,转为压性。(2)GPS剖面计算结果显示了2011~2013较2009~2011周期,岐山-马召断裂上盘相对下盘以右旋走滑为主,兼顾拉张运动;渭河断裂则在两期数据中走滑与张压特性不明显,呈微弱的张性变化特征。     

病态总体最小二乘问题的广义正则化

总体最小二乘（TLS）算法可以视为一个降正则化的过程,对比最小二乘算法,病态总体最小二乘方法的解受系数阵数据误差和观测值误差的影响将更为严重。本文探讨用广义正则化的方法降低病态性对总体最小二乘数值求解的影响,以提高求解结果的稳定性。通过多组算例结果表明,本文采用的广义正则化方法在处理病态总体最小二乘问题上具有明显的优势。     

基于正则化的地表反射特性参数反演方法

区域和全球尺度下研究气候变化,需要准确描述大气边界层处下垫面地表的光反射特性。为此,提出基于正则化的约束反演方法,其核心在于正则化参数的选取。通过L曲线拐点位置的确定,求出最合适的正则化约束参数,以稳定陆表反射特性参数的定量反演。京津唐地区数值反演试验与熵减分析结果表明,可见光红通道和近红外通道的信息指数分别为11.682 2和10.072 6;基于L曲线的地物反射特性正则化反演前后,两个通道的平均信息指数增量分别为0.440 0和0.354 6,最大增量为2.467 2和2.290 5。L曲线正则化方法的优势在于其不依赖于地表参数的先验知识,可有效解决卫星观测信息不足时地表参数的反演问题。     

均方误差意义下的正则化参数二次优化方法

Tikhonov正则化法是大地测量中应用最为广泛的病态问题解算方法之一。影响正则化法解算效果的重要因素是正则化参数,然而,最优正则化参数的确定一直是正则化解算的难题,如L曲线法确定的正则化参数具有稳定性好、可靠性高的优点,但存在过度平滑问题,导致正则化法对模型参数估值精度改善较小。本文从均方误差角度分析了正则化参数对模型参数估计质量的影响。基于奇异值分解技术,提出了由模型参数投影值分块计算均方误差的方法,避免了均方误差迭代计算,并基于均方误差最小准则给出了正则化参数优化方法,实现了对L曲线正则化参数的优化。数值模拟试验与PolInSAR植被高反演试验结果表明,正则化参数优化方法有效改善了正则化法解算效果,提高了模型参数估计精度。     

地壳运动速度场插值方法研究

分析了构建速度场的统计模型和函数模型法,提出利用两种模型逼近原始观测速度的综合逼近法,以减少剩余误差。计算和比较了各种方法,结果显示,综合法优于单独利用统计模型和函数模型法。     

Kriging方法在GPS速度场网格化和应变率场计算中的适用性

目的 从Kriging方法的基本原理出发,推导了 Kriging球面应变计算公式,通过在模拟和实际 GPS数据中的试算,讨论了该方法在区域 GPS速度场网格化和应变率计算中的适用性。结果表明 Kriging方法对 GPS速度场滤波和网格插值是可行的,交叉检验及残差分析结果亦表明了 Kriging方法的有效性。对比 Kriging方法与最小二乘配置方法对中国大陆1999～2004期 GPS速度场处理结果,发现两种方法的滤波和网格化效果相当;而应变率场结果总体分布相近,但 Kriging结果自身一致性不佳,最大剪应变率的高值区是一致的,但量级上差别显著;Kriging应变率计算方法在抗差性和边缘效应处理方面不如最小二乘配置方法。     

球面小波模型在GPS高程拟合中的应用

本文利用某地共99个GPS水准点的大地高和正常高求取高程异常,使用DOG球面小波模型和多面函数,分别对高程异常进行拟合。拟合时剔除模型残差大于2倍中误差的点,并在剔除粗差后重新进行拟合。通过比较外部检核点的已知高程异常值和球面小波模型值、多面函数拟合值之间的均方差评价模型的精度。数据结果表明,以外部检核均方差最小为准则,球面小波模型拟合精度较优,其拟合精度为1.65 cm,多面函数拟合精度为2.35 cm。     

山东地壳运动速度场模型建立与分析

建立高精度的地壳运动速度场模型是实现区域大地基准动态维持,反映地面形变,保障基础设施工程建设的重要途径。针对点位分布密集、精度可靠和多年连续重复观测等准确获取区域地壳运动速度场模型的关键问题,通过对山东及周边省份2010年1月—2015年11月连续近6a的130座连续运行参考站点在ITRF2008框架下进行处理,获取时间序列。首次完整建立了山东省地壳运动速度场模型。通过模型分析表明:水平方向,山东省地壳整体向东南方向运动,平均速率为34.3mm/a,运动方向为SE110.25°;垂直方向,鲁中山区及胶东半岛地区地壳较为稳定,鲁北、鲁西等华北平原地区存在显著沉降,最大沉降量位于广饶漏斗区,年沉降量81.6mm/a。     

利用GPS速度场求解构造块体的运动参数

文章推导了利用GPS观测速度计算构造块体转动参数和变形参数的统一模型,并基于此模型,利用GPS速度场资料,计算了中国大陆六个一级块体的转动参数和变形参数。     

小波技术在GPS基线解算数据预处理中的应用

采用小波技术对GPS观测数据进行处理。应用小波变换技术对GPS相位观测值进行周跳的探测和修复。GPS相位观测值可以作为时间序列来进行分析,作为时间函数,它所表现出来的是一条光滑度很好的曲线,一旦出现周跳,这种光滑性就被破坏,从发生周跳的历元开始,后继相位观测值序列发生等量阶跃,通过小波变换的信号特性检测原理,能够有效地探测出周跳的发生,这种方法对于缩小模糊度搜索空间及提高模糊度解的有效性有明显的作用,从而提高基线解算的精度。     

基于GPS速度场研究中国大陆块体运动

针对中国大陆区域全球定位系统监测网点的加密,采用高精度全球定位系统数据处理方法处理了中国大陆约2 000站的3期GPS观测,获得相对ITRF2008框架的中国大陆高精度、高密度全球定位系统水平速度场。基于此处理结果,对中国大陆6个一级块体及22个二级块体的刚体运动进行了重新分析,求解了各块体上相对可靠的刚体运动参数。进一步利用各块体的刚性参数,分析了块体边界带的相对运动。基于全球框架下的全球定位系统观测结果表明,喀喇昆仑—嘉黎、阿尔金、小江、红河等4个断层近期相对滑动速率较大,预示着这些区域近期发生地震的可能性较大;祁连山、富蕴、山西地堑、大秦岭、张家口—蓬莱、秦岭—大别山、郯庐南段等区域滑动速率较小一般低于5mm/a,与地质调查的结果基本一致。     

Spectral-spatial classification of hyperspectral images using wavelet transform and hidden Markov random fields

This paper proposes a spectral–spatial method for classification of hyperspectral images. The proposed method, called SSC, consists of two steps. In the first step, to overcome the computation complexity, a wavelet-based classifier is designed. In the second step, to enhance the classification accuracy, a novel hidden Markov random field called NHMRF technique in spatial domain is suggested. In NHMRF, we convert two-dimensional energies of traditional hidden Markov random field to three-dimensional energies and then we apply edge preserving regularization terms on each two-dimensional energy of this cube. The class label of each test pixel is fixed based on minimum three-dimensional energy achieved by edge preserving regularization terms. Experimental results show that the classification accuracy of the proposed approach based on three-dimensional energies and edge preserving regularization terms is effectively improved in comparison with the state-of-the-art methods.     

GPS单点测速的误差分析及精度评价 (英文)

Error sources which decrease the accuracy of GPS in absolute velocity determination have been changed since SA was turned off. Firstly, quantities of all kinds of error sources that influence velocity determination are analyzed. The potential accuracy of GPS absolute velocity determination is derived from both theory and field GPS data simulation. After that, two tests were carried out to evaluate the performance of GPS absolute velocity determination in the case of a static and an airborne GPS receiver and INS （Inertial Navigation System） instrument in kinematic mode. In static mode, the receiver velocity has been estimated to be several mm/s with the carrier-phase derived Doppler measurements, and several cm/s with the receiver generated Doppler measurements. In kinematic mode, GPS absolute velocity estimates are compared with the synchronized measurements from the high accuracy INS. The root mean square statistics of the velocity discrepancies between GPS and INS come up to dm/s. Moreover, it has a strong correlation with the acceleration or jerk of the aircraft.     

利用球冠谐模型研究GPS水准问题

本文是根据重力位在球冠面域内拉普拉斯方程解的表达式,尝试推导出了高程异常的球冠谐表达式,进而建立GPS水准高的球冠谐模型,该模型结合了重力位场的理论,考虑了水准高的物理意义,并且在同样分辨率下,相比球谐分析模型,系数大大减少。最后利用球冠谐模型对某测区GPS联测数据进行了试算,试算结果表明球冠谐模型对于解决GPS水准问题是可行的,并且得出了一些有意义的结果。