利用GRACE时变位模型研究南极冰盖质量变化

对CNES/GRGS和UTCSR GRACE Level-2产品重力位模型的J2项时间序列进行了主成分分析和比较,结果表明,CNES/GRGSJ2项具有更好的季节性变化特征,利用CNES/GRGS GRACE Level-2产品推求了南极地区冰盖质量变化速率,并对西南极和东南极冰盖质量变化进行了主成分分析,获取了其周年项振幅和相位。分析表明,南极地区冰盖质量变化呈现出明显的地区不平衡性和季节性变化特征,西南极冰盖存在有较强的减少趋势,利用主成分重构和调谐分析方法获得的西南极和东南极冰盖质量变化的周年项振幅分别为2.4 cm和1.3 cm等效冰高。     

利用GRACE数据反演格陵兰冰盖冰雪质量变化

比较分析了不同多项式条带滤波的效果,从中选出了适合GRGS数据的条带滤波;估算了2002-07～2007-09格陵兰冰盖冰雪质量变化的空间分布,并给出了格陵兰冰盖冰雪质量变化约为-116±9km3/a,对应海平面变化的贡献约为0.32±0.02mm/a。     

利用GRACE数据反演南极地区冰盖质量变化

采用CSR(Center for Space Research)公布的RL05版本的2002-07-2015-04近13年的GRACE卫星月重力数据,计算分析了南极冰盖质量变化趋势。通过比较300km的高斯平滑滤波、扇形滤波以及去条带扇形滤波算法对于去条带噪声的效果,确定去条带扇形滤波算法效果更好。分析对比了Geruo13、IJ05_R2、W12a这3种GIA模型对南极冰盖质量变化的影响,发现不同GIA模型计算的南极冰盖质量变化差异明显,尤其在坎普冰流、龙尼冰架和东南极等区域差别较大。本文分3个时间段反演计算了南极冰盖质量变化,结果显示,不同时间段质量变化存在很大差异,且南极冰盖质量变化呈现非常明显的地区不平衡性,主要体现在西南极、南极半岛、恩德比地、龙尼冰架和毛德皇后地等区域。     

GRACE时变重力场滤波方法研究

用3种不同的滤波方法获得了2007年相对于2005年的卫星重力变化图像,并与同期地面重力测量的结果进行比较,对比分析GRACE月重力场滤波方法的优缺点。结果表明,去相关平滑滤波算法优于高斯滤波和直接截断法,且去相关平滑滤波DDK5处理得到的卫星重力动态变化图像与地面观测结果符合最好,表明GRACE卫星时变重力场可以用来分析大区域重力动态变化。     

GRACE时变重力场滤波方法研究北大核心CSCD

用3种不同的滤波方法获得了2007年相对于2005年的卫星重力变化图像,并与同期地面重力测量的结果进行比较,对比分析GRACE月重力场滤波方法的优缺点。结果表明,去相关平滑滤波算法优于高斯滤波和直接截断法,且去相关平滑滤波DDK5处理得到的卫星重力动态变化图像与地面观测结果符合最好,表明GRACE卫星时变重力场可以用来分析大区域重力动态变化。     

GRACE时变重力场各向异性高斯组合滤波方法

受测量误差等因素影响,直接使用GRACE时变重力场模型的地表质量变化反演结果呈现严重条带噪声,必须采用滤波消除。本文对不同滤波方法进行了试验分析,以信噪比最大为准则,确定了不同滤波方法的最优滤波参数,并在此基础上提出了一种各向异性组合滤波方法。该方法根据时变重力场模型球谐系数误差特性,结合各向异性高斯滤波和均方根滤波特点,对精度较高的低次项系数采用较大权重以保留更多有效信号,而对精度较差的高次项系数采用较小权重以压制噪声。不同于传统的两步法组合滤波,该方法仅需进行一步滤波处理。试验结果表明,本文提出的各向异性组合滤波方法计算步骤简单,能够有效消除条带噪声;与单一滤波和传统两步法组合滤波方法相比,提高了反演结果信噪比,保留了更多真实信号。     

GRACE时变重力场位系数相关误差的滤波消除技术

利用UTCSR发布的2003-01~2013-07GRACE RL05月平均重力场模型,分析比较了高斯滤波、各向异性滤波、扇形滤波和维纳滤波,并结合去相关滤波在反演南极地区冰盖质量变化方面的差异。通过计算得到以下结论：①基于121组重力场模型阶方差分布得到维纳滤波与半径为300 km的高斯滤波效果最为接近,说明300 km滤波半径完全可以满足质量变化信号的提取;②在一定范围内,提高滤波半径能提高反演结果信噪比,建议南极区域的滤波半径为500 km;采用相同滤波半径,不同空间滤波算法计算的质量变化率基本一致,在南极区域可以选取任一滤波方法;③与其他算法相比,去相关滤波算法能在一定程度消除球谐系数中存在的系统误差,改善反演结果。     

GRACE时变重力场滤波方法

针对GRACE时变重力场模型高阶项误差较大导致的"南-北"条带噪声,该文利用模拟的GRACE数据分析了去相关滤波、Gaussian滤波、组合滤波和平滑先验信息滤波方法对噪声的滤除效果和对真实信号的衰减程度。实验表明:4种滤波算法均能有效降低条带噪声,但单独使用去相关滤波时效果较差,需与其他算法结合使用;Guass滤波和组合滤波在减小噪声条带的同时,也在一定程度上牺牲了空间分辨率;平滑先验信息滤波在移除噪声、保留有效信号方面比其他3种算法有较为明显的优势。     

GRACE反演格陵兰冰盖质量变化的不确定性分析与数据融合

重力恢复与气候实验（gravity recovery and climate experiment,GRACE）卫星已成为观测冰盖质量变化的主要手段之一,但不同机构发布的GRACE数据在估计格陵兰冰盖质量变化上存在较大差异,在研究长期变化趋势时会产生很大不一致性。针对此问题,先分析了用不同GRACE数据估算的格陵兰冰盖质量变化数据之间的差异,再用三角帽（three-cornered hat,TCH）方法对其进行不确定性分析,并通过数据融合消除了不同数据间的不一致性。     

Pattern detection in airborne LiDAR data using Laplacian of Gaussian filter

Methods for feature detection in laser scanning data have been studied for decades ever since the emergence of the technology.However,it is still one of the unsolved problems in LiDAR data processing due to difficulty of texture and structure information extraction in unevenly sampled points.The paper analyzes the characteristics of Laplacian of Gaussian(LoG) Filter and its potential use for structure detection in LiDAR data.A feature detection method based on LoG filtering is presented and ex-perimented on the unstructured points.The method filters the elevation value(namely,z coordinate value) of each point by convo-lution using LoG kernel within its local area and derives patterns suggesting the existence of certain types of ground ob-jects/features.The experiments are carried on a point cloud dataset acquired from a neighborhood area.The results demonstrate patterns detected at different scales and the relationship between standard deviation that defines LoG kernel and neighborhood size,which specifies the local area that is analyzed.     

Pattern detection in airborne LiDAR data using Laplacian of Gaussian filter

Methods for feature detection in laser scanning data have been studied for decades ever since the emergence of the technology. However, it is still one of the unsolved problems in LiDAR data processing due to difficulty of texture and structure information extraction in unevenly sampled points. The paper analyzes the characteristics of Laplacian of Gaussian (LoG) Filter and its potential use for structure detection in LiDAR data. A feature detection method based on LoG filtering is presented and experimented on the unstructured points. The method filters the elevation value (namely, z coordinate value) of each point by convolution using LoG kernel within its local area and derives patterns suggesting the existence of certain types of ground objects/features. The experiments are carried on a point cloud dataset acquired from a neighborhood area. The results demonstrate patterns detected at different scales and the relationship between standard deviation that defines LoG kernel and neighborhood size, which specifies the local area that is analyzed.     

GRACE和GOCE卫星监测的青藏高原重力场特征

文章阐述了对青藏高原重力场进行研究的意义,并进一步利用重力卫星GRACE和GOCE的数据对该区域的重力场特征进行了描述.通过对该区域的重力异常、径向引力梯度的计算和分析,可以得出:在青藏高原的西部,有明显的3条重力异常区,这与当地的地形有关,也与断层的位置有关;引力梯度比重力异常具有更高的空间分辨率;重力变化剧烈的区域与梯度的异常区有一定的对应关系,同时也是地球动力活动变化剧烈的区域.     

几种最优滤波方法的分析和比较

解决状态或信号最优估计问题的方法有很多,主要有Wiener滤波、经典Kalman滤波及以白噪声估计理论为基础的现代时间序列分析方法。系统总结了3种主要滤波方法的基本思想、适用条件,并结合算例进行了分析和比较。结果表明,经典Kalman滤波虽然能处理时变系统,但是求解Riccati方程要求较大的计算量,而现代时间序列分析方法则通过构造ARMA信息模型来代替求解Riccati方程,虽减少了计算量,但该方法仅仅适用于处理时不变系统。     

Sumatra-Adaman大地震同震和震后形变的GRACE卫星检测

利用CSR公布的RL-04版GRACE卫星月重力场模型计算了9.1级Sumatra-Adaman大地震的同震和震后形变效应。数值结果表明,GRACE能够监测到的同震和震后形变量为-20～10cm的等效水高,为大地震同震和震后形变监测提供了一种独特、有效的方法。     

根据人卫激光测距、GRACE和地球物理模型求解地球低阶重力场季节变化

本文利用2002年4月至2010年10月的Lageos1和Lageos2两颗激光卫星观测数据、GRACE以及地球物理模型三种独立的方法计算地球低阶重力场系数J 的变化,根据大气压强数据计算 J 时分别按反变气压计（IB）和非反变气压计(NIB)两种假设进行计算。通过分析 J 的季节特性表明,大气在NIB假设下得到的周年振幅比在IB假设下得到的振幅大3倍左右,相位相差47°;大气和陆地水的质量变化对 J 周年变化的贡献占主导地位,海洋的影响最小;大气、海洋和陆地水得到 J 半年振幅和相位值与SLR得到的振幅和相位值吻合较差,尤其是在IB假设下大气得到的结果与SLR结果相差最大; SLR、GRACE和地球物理模型三种独立方法得到的 J 周年项之间吻合相对较好,GRACE得到的周年振幅比SLR得到的周年振幅大50%左右, SLR观测得到的 J 周年振幅介于在NIB和IB两种假设下地球物理模型得到的结果之间;GRACE与SLR得到的 J 半年项的振幅相同,在IB假设下AOW得到的 J 半年振幅和相位与SLR结果差异最大。     

基于高斯括号原理的高斯光束传输与变换特性的分析

本文基于高斯括号原理,用ABCD定律详细地分析了基模高斯光束经过一般光学系统的传输与变换特性,并以此为基础,就各种典型光学系统及特殊情况作了进一步地讨论,得出了许多有实际应用价值的结论。     

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。