基于网络RTK测定低于海平面区域的研究

测定低于海平面区域对天津市滨海新区城市发展具有重要意义。基于对天津市高精度CORS服务和区域似大地水准面模型的分析,提出用网络RTK技术快速有效测量低于海平面区域和精度评定方法。结果表明:高程测量结果精度较高,所得区域可靠,可在一定条件下推广使用该方法。     

20世纪全球海平面年代际间变率及区域特征

利用PSMSL全球海潮测量资料,分析了100多年以来全球海平面的年代际间变化特征.同时对区域变化特征进行了分析,得出全球海平面自30世纪70年代以来持续上升,全球海平面上升的区域变化特征明显,特别是最近30 a以来区域海平面变率增大.海平面变化的这种趋势和全球地面温度变化趋势相似.对几个有着较长时间记录的潮汐站测量资料进行了分析,从更长的时间尺度上调查了海平面的长期变化趋势.对全球潮汐测量资料的长期变化趋势分析后,得出在过去一个世纪里全球海平面呈现一个整体上升的趋势,在北大西洋和太平洋西部,海平面出现了近40 mm/a的上升量.     

基于机器视觉的水域远程监测应用系统方案设计

针对水面污染区域的识别及快速测量,通过电子测量手段和图像甄别方法,提出了一种高精度的水面污染面积测量方案,以满足水域管理和监测盲点污染需求。根据机器视觉的单目视觉测距原理,采用无人机航拍为该测量过程提供相应参数及污染区域方位信息。系统通过图像分割与堆叠技术对拍摄图片中油污染区域特征进行人工圈定边界识别,利用适用于该面积测量的视觉图像处理方法,设计了水面污染面积测量的人机交互,实现对污染区域面积进行实时或后期测量。试验结果表明,通过无人机实际飞控测量及软件处理,为水域管理提供有效依据,模拟水面污染面积测量精度为10^-3 m²,测量相对误差低于5%,垂直拍摄平均相对误差低于1.3%。     

航空重力测量在近海区域的精度评估与分析

利用泊松积分法和点质量法对澳大利亚West Arnhem Land区域的航空重力测量数据进行了精度评估,两种方法得到精度结果基本一致,评估结果表明GT-1A测量系统2′分辨率数据的测量精度优于3×10-5 m/s2,5′分辨率数据的测量精度优于2×10-5 m/s2。利用交叉点平差和泊松积分法、点质量法对渤海区域的航空重力测量进行了内部交叉点平差和外部精度评估,结果表明,内部评估精度与外部评估精度存在一定的差异,以外部评估为准则,CHAGS测量系统在渤海区域5′分辨率的航空重力数据精度优于3.5×10-5 m/s2。综合国内外试验情况分析得到,在近海区域,航空重力数据的分辨率和精度受测量仪器的性能而不同,整体上对于5′分辨率数据而言,可以达到或优于3×10-5 m/s2的精度。     

基于重力场模型高程拟合残差求定GPS正常高

为提高GPS高程异常拟合精度并减少已知点的数量,以提高流域规划高程控制测量工作效率,文中利用重力场模型高程拟合残差建立区域较高精度的线状似大地水准面拟合模型。该方法在联测较少高等级水准的情况下,区域高程拟合精度满足流域规划控制测量对高程精度的要求。     

GPS网的外部检验方法

GPS在小区域控制测量中的应用日趋广泛，本对如何评定GPS测量精度和可靠性提出了一些见解并介绍了3种外部检验GPS网精度的方法。     

探地雷达在城市管线测量中的应用研究

探地雷达作为一种新的城市管线探测方法,在城市测量应用中逐步得到推广,通过使用LD9000型探地雷达对天津市部分区域进行综合管线探测和分析,阐述了探地雷达在城市管线测量中的应用原理和测量过程,得出有益建议。     

联合时变重力数据与测高数据反演全球海平面变化及其分量贡献

理解全球海平面变化具有十分重要的意义,它间接反映了地球系统中气候性相关因素的变化。本文基于一组海平面指纹和比容经验正交函数,联合时变重力数据和卫星测高数据反演了2002年4月至2020年2月的全球海平面变化,将全球海平面变化分解成南极冰盖融化、格陵兰冰盖融化、陆地冰川融化、陆地水储量变化、冰川均衡调整和海水比容效应这6个分量的贡献。联合反演结果显示,全球平均比容海平面变化为1.08±0.05 mm/a,与相关文献的结果相吻合。研究发现,联合测高数据和时变重力数据的反演方法能够一定程度上减弱GRACE Follow-On卫星时期海水质量变化被低估的现象。本文利用联合反演的结果研究了区域海平面变化,在大部分近海区域反演效果较好,这表明该方法可用于区域海平面变化的研究。     

测距高程导线高程测量技术分析

丘陵地、山区的高程控制常采用三角高程测量的方法,其测量的精度低于水准测量,但在导线测量过程中在两个导线点之间增设一站的方法以及在计算大气折光系数K和作业过程中操作严密一些,即可相应地提高导线高程成果精度。     

利用高精度GPS定位技术建立我国陆海垂直运动监测网

海平面变化是全球变化的重要监内容之一,但验潮站资料同的仅是海平面对于验潮站所在地块的相对变化。本文提出利用高精度ＧＰＳ定位技术建立陆海垂直运动监测网监测海平面绝对变化的方法和原理,并对监测基准物稳定性及所能达到的精度进行了讨论,最后提出了建立我国陆海频繁垂直运动监测的实验方案。     

GRACE时变重力场的滤波理论及质量变化分析

正由于GRACE(gravity recovery and climate experiment)时变重力场模型直接解算质量变化时存在较大的误差,需要对其进行相应的滤波处理,提高质量变化的反演精度。本文总结了GRACE监测全球与区域质量变化的研究进展,分析了最新时变重力场模型的精度及其滤波方法;提出了基于重力位系数协方差阵的时变重力场滤波方法;分析了南极冰盖的质量变化、亚马孙流域陆地水质量和海平面变化。本文的研究成果及创新点主要包括以下几个方面:     

利用水准数据的天津市地面沉降时空特征分析

地面不均匀沉降可能对城市的发展与人民的安全造成危害,天津市的地面沉降情况尤为严重。针对该问题,本文收集天津市2005—2012年、2016—2017年水准观测数据,以固定水准点位的沉降量、沉降速率、沉降加速率为状态向量,构建卡尔曼滤波模型,对天津市历年的水准观测数据进行滤波;根据滤波后的结果,本文利用多项式加权内插的方法,以距离、沉降速率、沉降加速率信息确定权值大小,对地面沉降情况进行内插;并以中误差作为精度评定参数,比较多种内插方法的精度。通过对内插结果的试验分析发现,2005—2017年天津市地面累计平均沉降量为394.477 5 mm,最大沉降量为1 143.5 mm;主要沉降区域为北辰、大港、塘沽等地区,且随着时间的增长,这些区域呈现漏斗式下沉。试验证明本文结合卡尔曼滤波与多项式加权内插的方式能够较好地反映地面沉降的时空特征分布情况并对未来一段时间的沉降情况进行预测,对天津市的城市发展及建设有一定的参考意义。     

七参数坐标转换中一种削弱高程误差影响的新方法

在较大区域中,利用七参数法实现二维坐标至三维坐标转换时,高程精度影响坐标转换精度。本文提出了一种新方法,可解决七参数坐标转换中高程精度影响平面坐标精度的问题。该方法在无高程情况下,对4°×8°的大区域可实现1 cm左右的转换精度。同时,通过真实测量数据和模拟数据阐明了新方法的可行性和适用范围。     

双星伴飞卫星测高模式及其轨道设计

为达到提高反演海洋重力场分辨率的要求,本文提出一种双星伴飞的测高卫星模式,并根据卫星轨道设计的基本要求,给出相应的卫星轨道设计方案。仿真分析表明,该方案可在卫星设计寿命内完成反演1′×1′空间分辨率海洋重力场的要求,且观测数据覆盖了全球大部分海洋区域。该模式可实现星下点海平面梯度的实时测量,提出了改进测高反演海洋重力场的精度的新思路。     

精密二等水准测量质量控制研究

介绍了为满足泉州区域似大地水准面精化,通过精密二等水准测量的实践,对其精度及误差进行分析,认为Trimble NiDi能满足二等水准测量的精度,测量成果的精度取决于"二期一等水准测量的成果"、测量的方法和外界条件的影响。同时阐述了在水准测量实施过程、作业期间测量设备的配置及检校等方法减少误差;建议尽量避开使用大环线的一等水准复测点及水准路线上重力点的密度选择等。     

GB-SAR构建永久散射体网改正气象扰动方法

气象扰动对地基合成孔径雷达干涉测量技术的测量精度影响较大,选取合适的气象改正方法关系到测量结果的精度和可靠性。分析了常用的地基合成孔径雷达气象改正模型及方法,提出了一种利用永久散射体(permanent scatterers,PS)气象改正网的全场景气象改正方法,并将该技术应用到施工期的高危边坡监测实验中。结果表明,该方法可有效削弱气象影响,提高测量精度,准确探测出高危边坡中的不稳定区域。通过与传统选点气象改正的改正结果和测量机器人测量结果的比较分析,证明该方法可有效应用于高危边坡变形监测中,在复杂环境下气象影响可控制在亚mm级。     

基于3D激光扫描的变形监测技术研究

传统基于GPS和全站仪的地表变形监测手段由于监测点少,难以对滑坡体进行整体监测,本文提出基于点云所成模型间比较的变形信息提取方法,结合试验验证了算法的效果。结果表明,地面三维激光扫描技术应用于变形监测领域是完全可行的,虽然其在测量精度上略低于GPS、全站仪等传统监测手段,但对大范围区域快速、连续、全方位监测的优势是其他监测手段所不具备的。     

多种智能测量设备在水库水下地形测量中的联合应用

浅水区和沼泽区是水库水下地形测量的难点,大船由于吃水深无法到达,人员进入也相当困难。针对这些区域目前一种方法是利用机载激光测深系统进行测量,缺点是成本太高,不具有普遍性;另一种方法是采用插值法,缺点是精度低、无法满足大比例尺测量精度。为解决此问题,本项目研究了利用多波束测深系统深水区测量、应用无人测量船进行浅水区测量、多旋翼无人机进行沼泽区测量相结合的方式,实现了全覆盖、无盲区大比例尺水下地形测量,数据精度可靠,可满足IHO国际标准要求,解决了浅水区和沼泽区测量难、精度差的难题。     

小波及多分辨模型在卫星测高中的应用

自卫星测高技术首次在SKYLAB(1973～1974)中试验成功以来,卫星测高已被广泛应用于海平面、海洋环流、海洋大地水准面及海面地形的确定。随着测高卫星轨道精度的不断提高及观测资料的积累,人们对于海平面及海洋重力场的认识必定会越来越深刻。 本文对卫星测高技术的基本原理及误差源进行了详细的描述,并对减小卫星径向轨道误差的交叠点平差方法进行了探讨。通常有3种方法可消除交叠点平差的奇异性,即固定弧段法、奇异值分解法和大地水准面拟合法。大地水准面拟合法是以已知的参考大地水准面作为基准,通常可采用由重力位模型所表示的大地水准面,通过赋以适当的权,使海平面到参考大地水准面的距离和交叠差同时最小。本文采用大地水准面拟合法,着重探讨了中国海附近的局部区域的交叠点平差法     

基于球面QTM的大范围有源淹没算法研究

面对海平面上升后沿海区域大范围淹没模拟的应用需求,提出了一种基于球面QTM的大范围有源淹没算法,首先构建了研究区域的QTM三角格网集,并利用海陆分离的思想确定了初始淹没单元;然后基于QTM的12邻近搜索设计了面向多目标三角格网的淹没范围扩张方法,将初始淹没单元递归扩张得到最终的淹没范围;最后应用Visual C#语言及Microsoft DirectX三维图形接口设计开发了相应的试验原型系统,并利用天地图高分辨率影像和SRTM地形数据对试验区域进行了海平面上升后的大范围淹没模拟试验。结果表明,该算法具有较好的实用性,可以有效地对海平面上升后的大区域范围进行动态地淹没模拟,对辅助防灾减灾具有一定意义。