EBK算法中半变异函数模型对DEM插值精度差异性研究

针对经验贝叶斯克里金(EBK)插值算法中的不同半变异函数模型对不同地貌地形的适应性问题,分别选取了平原,山地和丘陵三种不同地貌样区,进行空间插值试验研究。首先,选取不同地貌类型数据,获取离散高程点数据;然后,对数据进行预处理,通过GS模块分析地形数据中是否分态分布,是否存在趋势等;最后,通过经验贝叶斯克里金方法选择不同的半变异函数模型对不同地貌数据进行插值,以均方根误差为精度指标,比较分析EBK方法中不同半变异函数的适应性。分别选择径向基函数插值方法和普通克里金插值方法两种不同的插值方法作为对比,分析与EBK算法的插值精度的差异性。实验结果表明:在默认参数设置情况下,EBK算法效果更好,误差更小,精度更高。     

两步Shepard插值组合模型在构建局部似大地水准面中的应用

传统的拟合模型在已知点较少的情况下,难以较好地实现全球定位系统(Global Positioning System,GPS)代替水准测量、获取高程异常及建立局部似大地水准面的目的.鉴于此,选取香港某地区42个实测点数据,通过两步Shepard插值思想,分别与多项式曲面、多面函数、神经网络等数学方法相结合,构建组合模型进...     

高精度海洋重力异常格网插值技术研究

通过对当前常用的Kriging方法、改进的二次曲面Shepard方法(MQS)、径向基函数法(RBF)三种格网插值方法进行实验比较和分析,可以得出如下结论:MQS方法插值速度快,整体精度高;RBF插值内部区域精度很高,但是容易在边缘区域出现异常误差,而且计算速度较慢;而Kriging方法在速度上略高于RBF,但精度上要稍低于RBF和MQS。另外,基于插值误差与测区重力异常具有很强相关性的特点及RBF插值方法产生的误差特性,提出了利用光滑因子和边缘数据延拓分别对MQS和RBF方法进行改进的设想,并通过实验进行了验证。     

利用牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学模型

针对GPS/INS组合导航中INS动力学建模不准确的问题,提出了一种基于牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学多阶建模算法。首先,介绍了牛顿插值的计算方法;然后,利用其对惯性系统Gauss-Markov模型进行改进,实现了多阶建模;最后,给出了组合导航详细的动力学模型和观测模型。利用实测数据对算法进行验证,并通过对比不同阶数建模方法寻求牛顿插值的最优建模阶数。结果表明,相比于传统GaussMarkov过程,基于牛顿插值的GPS/INS组合导航惯性动力学模型能够有效提高组合导航位置精度和姿态精度。与此同时,实验分析表明,4阶牛顿插值建模在实现模型准确性的前提下,降低了模型的复杂性,为牛顿插值建模阶数选取提供了良好的借鉴。     

基于扩展场强模型的稀疏AQI空间插值新算法

针对空气质量指数（AQI）监测点分布稀疏,现有空间插值算法精度不高问题,提出了新的扩展场强模型与算法。扩展场强单参数模型引入参数c控制场强衰减程度,通过c与误差关系图并借助二分查找法计算最优c值。扩展场强双参数模型加入参数k调整场强影响范围,通过c、k与误差关系图并借助迭代双线性插值法求解最优c、k组合。以北京、天津、武汉、郑州四个城市2014-08~2015-04的50组AQI监测值为实验数据,采用交叉验证法并以RMSE、AME、PAEE为评价指标,实现了单参与双参模型及参数选取,然后与克里金法及类似的反距离加权法进行对比。实验证明,扩展场强模型能够得到针对稀疏AQI的更高插值精度,且双参数模型精度高于单参数模型。本文算法适用于采样点数目与位置均固定的稀疏数据插值,并可推广至其他类型与维度的空间数据。     

滑动式切比雪夫插值算法在精密星历内插中的研究

在高精度GPS测量中,采用合适的内插模型来提高精密星历内插精度是降低测量误差的重要手段。本次研究基于切比雪夫插值模型原理与计算公式,针对滑动式切比雪夫多项式算法出现插值盲区的局限性以及出现龙格现象的问题,采用了滑动式插值算法进行了改进,通过在MATLAB上编程实现各类模型并对各类模型的结果进行比较,最终得出在插值效率方面的最优多项式,在一定程度上对该插值方法进行了优化,提高了GPS数据处理的效率。     

一种面向CPU/GPU异构环境的协同并行空间插值算法

CPU/GPU异构混合系统是一种新型高性能计算平台,但现有并行空间插值算法仅依赖CPU或GPU进行加速,迫切需要研究协同并行空间插值算法以充分利用异构计算资源,进一步提升插值效率。以薄板样条函数插值为例,提出一种CPU/GPU协同并行插值算法以加速海量激光雷达（light detector & ranger,LiDAR）点云生成数字高程模型（DEM）。通过插值任务的分解与抽象封装以屏蔽底层硬件执行模式的差异性,同时在多级协同并行框架基础上设计了Greedy-SET动态调度策略,策略顾及底层硬件能力的差异性,以实现异构并行资源的充分利用和良好负载均衡。实验表明,协同并行插值算法在高性能工作站上取得19.6倍的加速比,相比单一CPU或GPU并行算法,其效率提升分别达到54%和44%,实现了高效的协同并行处理。     

Kriging法在区域重力场插值中的适用性研究

由于重力观测网点位分布不均匀,密度不够,在精细刻画区域重力场变化时受到很大限制,因此需采用合理的插值算法。文中介绍Kriging插值算法和变异函数理论模型的基础上,结合陕西地区2011—2012年离散重力变化数据,利用最小二乘法得到各个理论变异函数模型的拟合参数,并将实验变异函数模型用于Kriging插值算法,同时综合考虑交叉验证精度统计、插值精度统计结果,以此来研究Kriging插值算法的适用性,研究结果表明:基于最小二乘法获得的球形模型、指数模型拟合参数精度高,高斯模型、对数模型精度最差;基于球形模型、指数模型的实验变异函数用于Kriging插值算法得到的插值结果精度最高、图像平滑自然、异常区明显,是一种适合陕西地区重力离散数据进行插值计算的有效算法。     

GPS卫星精密星历的轨道插值

IGS只提供采样率为15 min的精密星历,而在卫星精密导航、定位等计算中需要更高采样率的轨道位置,因此需要通过轨道插值的方法对精密星历进行加密。以1 d间隔30 s的插值数据为基础,分别使用常规算法和滑动算法对轨道插值常用的拉格朗日插值和切比雪夫插值进行分析,可为卫星轨道插值计算时选取插值方法、阶次提供理论依据。结果表明,利用常规算法计算,两种插值的最佳精度均能达到mm级;利用滑动算法计算,两种插值的最佳精度均能达到亚mm级;相同条件下滑动算法的精度优于常规算法,滑动算法的计算结果比常规算法更稳定,且对龙格现象有抵抗力。     

航测数据处理中的空间插值方法比较

航测数据的航线间距与采样点间距差异很大,生成等值线时需要进行空间插值.以云南省江川地区的航测数据为实验数据源,分别采用反距离权重插值(IDW)、规则样条函数插值(Regularized Spline)、张力样条函数(Tension Spline)插值和Kriging插值等4种插值方法,对航测数据进行分析与比较,从中选出...     

基于二次曲面的Shepard方法在GPS高程拟合中的应用

针对单一GPS高程拟合方法的不足,给出了一种基于二次曲面的Shepard拟合法。通过对二次曲面拟合法、Shepard拟合法和基于二次曲面的Shepard拟合法进行高程拟合结果的比较,表明基于二次曲面的Shepard拟合方法能显著提高高程拟合精度。     

基于二次曲面的Shepard拟合法在GPS水准中的应用

针对GPS水准中常用拟合方法的不足,给出一种基于二次曲面的Shepard拟合法。通过某测区GPS水准实测数据,采用二次曲面拟合法、Shepard拟合法、多面函数法和基于二次曲面的Shepard拟合法对测区高程异常进行拟合,结果表明,基于二次曲面的Shepard拟合法计算得到的高程异常的精度和可靠性最高。     

基于VTK表现的3维空间数据加密算法的研究

空间数据表示方法和空间数据插值方法是3D-GIS研究的基本问题。3维空间数据的曲面重建有着广泛的应用前景,也是当前国际上的研究热点之一。Crust算法是一种基于计算几何中的Voronoi周期图的曲面重建算法,它算法简单,重建结果精细,但是由于计算量太大,其应用受到了限制,文中采用基于VTK(Visualization Tool Kit)表现3D空间数据的表示方法,提出了一个新的三角网格内插的曲面重建算法,并给出了实例以说明该方法的有效性。     

一种抗差的形变数据插补方法

针对传统基于空间插值和时间序列上的插值补全形变缺失数据的方法在空间点位分布稀疏、观测值连续缺失以及含有粗差的情况下插补效果不佳的问题,提出了一种基于抗差Kriged Kalman Filter的形变缺失数据插补方法。该方法是一种时空插值的算法,在空间点位分布稀疏时考虑时间上的相关性,在时间上出现连续缺失时考虑其他点位对插补点的影响,以提高插补缺失数据的精度。又将抗差估计融合到Kriged Kalman Filter中以抵抗形变数据中粗差对插补精度的影响。利用模拟数据及天津GPS地面沉降数据进行了实验分析。结果表明:由于该法考虑了监测点的时空相关性以及具有抗差性能,使得插补结果在空间点位稀疏、连续缺失或具有粗差的情况下都具有较高的插补精度。     

离散重力数据等值线生成算法

网格化是等值线图生成算法中的主要步骤,使用Shepard曲面拟合法、加权趋势面拟合法及普通克里金算法对重力异常数据网格化,从计算速度、网格化后数据连续性、网格化结果精度、网格化运算时间等方面对三种方法比较分析,普通克里金法拥有较好计算精度和图形连续性,但是计算时间最长,Shepard法计算精度不错、时间短,只是生成图形连续性差,趋势面法计算时间长、结果精度低,不是一种很适用的方法。     

流动重力空间插值方法比较

流动重力对于地震监测具有十分重要的指示作用,对其进行空间插值能获取其空间分布特征、弥补测站数据较少的不足。本文使用球面Kriging、反距离加权、改进的Shepard 3种方法对流动重力进行插值,从数据分布、插值点个数、插值分辨率、搜索半径（搜索点数）分析插值结果,并对结果予以验证。结果表明：①与球面Kriging、反距离加权法相比较,改进的Shepard方法对于流动重力的插值能取得较好的结果,当插值区域内流动重力样本点的变化较小、不存在异常点时,使用球面克里金插值会获得连续性好、平滑度较高的插值结果;②流动重力插值过程中要根据样本点分布特征、插值范围选取适当的分辨率;③对于地球要素插值,要充分考虑其地球物理构造性质及空间相关性和变异性。     

顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法

时空插值方法被广泛应用于缺失时空数据集的插值与估计。时空插值是时空建模与分析的一个重要内容,当前该研究关注的热点之一是异质条件下的时空插值与估计问题。因此,本文从时空数据的异质性出发,提出了一种顾及时空异质性的缺失数据时空插值方法。该方法首先对数据集进行时空分区,然后分别在时间和空间按照异质协方差模型计算缺失数据的估计值,进而利用相关系数确定时空权重、融合时间和空间估计值得到缺失数据的最终估计结果。最后通过两组气象数据集进行交叉验证对比分析试验。试验结果表明本文方法对比其他插值方法具有更高的精度和适用性。     

结合三维量测数据的绝缘子选型与评估方法

绝缘配置可以在综合降低线路设备外绝缘配置成本和防污维护成本的基础上,从根本上降低污闪事故的发生概率,完备的绝缘子数据能够为科学合理的绝缘配置与选型提供可靠的支持。本文提出了一种新的绝缘子数据选型与评估方法,结合绝缘子三维量测数据及防污闪关键影响因子,采用多条件选型与评估模式,实现了绝缘子快速选型,极大提高了绝缘配置的效率。     

基于规则六面体的三维空间数据插值方法

地学现象本质上是分布于三维空间的数据场.利用有限的三维采样观测结果,通过三维空间内插是分析和模拟三维空间现象分布和变化特征的重要手段.本文利用规则六面体对三维空间进行离散,采用三维空间移动插值法,以六面体格网顶点为中心,以可变半径球形窗口搜索足够数量的邻近采样点,按距离权倒数内插函数计算待定点的属性.文中给出了该算法的具体实现以及插值结果的可视化表现,证明这种三维空间插值方法是行之有效的,且符合空间现象的空间分布特点.     

Robust support vector regression for biophysical variable estimation from remotely sensed images

This letter introduces the /spl epsiv/-Huber loss function in the support vector regression (SVR) formulation for the estimation of biophysical parameters extracted from remotely sensed data. This cost function can handle the different types of noise contained in the dataset. The method is successfully compared to other cost functions in the SVR framework, neural networks and classical bio-optical models for the particular case of the estimation of ocean chlorophyll concentration from satellite remote sensing data. The proposed model provides more accurate, less biased, and improved robust estimation results on the considered case study, especially significant when few in situ measurements are available.