基于DEM的地形因子分析与岩性分类

地形因子作为对地形地貌特征进行数字表达的定量参数,对岩性识别精度的提高具有重要的意义。在对已知岩性类别区域的高程、坡度、剖面曲率、地表粗糙度和地表切割深度等10个地形因子的分类有效性和相关性进行评价的基础上,对地形因子进行筛选并将最佳尺度下的地形因子用于岩性的分类。结果表明,高程、剖面曲率、地表切割深度、地表粗糙度和平面曲率这5个地形因子的组合更具良好的分类效果,且都对应有识别性最好的岩性。在识别岩性类别时加入充分表达其地形特征的最佳地形因子组合有利于提高岩性的识别与分类能力。     

利用机载点云检核ICESat-2/ATLAS激光测高数据精度

美国第2代激光测高卫星ICESat-2已经公开发布数据,能够提供剖面状密集点云,但其平面/高程精度还未得到充分验证。全球开源DEM或卫星光学立体影像生成的DEM精度远低于星载激光测高数据,无法实现激光精度检核。本文使用机载激光雷达/光学立体影像数据开展ICESat-2卫星ATLAS精度验证,通过单光子点云去噪、剖面地形恢复和数据内插等手段,对国内舟山、上海和汉中等不同地形条件下的星载光子计数激光雷达数据进行对比分析。实验结果表明, 6组ATLAS点云高程的均方根误差分别为0.43、0.65、0.72、0.53、0.45和0.77 m,平均值达到0.59 m,具备较好的高程精度。     

基于“嫦娥一号”干涉成像光谱数据的月表虹湾地区FeO及TiO_2含量评估

基于"嫦娥一号"干涉成像光谱数据对月表虹湾地区元素分布进行分析。首先对该数据进行辐射畸变校正、反射率反演和几何校正等预处理;然后基于Apollo月球样品含量的实验室实测数据,建立一套基于"嫦娥一号"干涉成像光谱数据的FeO及TiO2含量反演模型;最后计算获取月表虹湾地区FeO及TiO2含量的分布图,并针对分布结果对虹湾地区的成因提出假设。     

基于小波多尺度分析的DEM数据综合研究

在同一地区,随着数字高程模型(DEM)分辨率的降低,或者地形图比例尺的缩小,DEM或地形图所描述的地形表面的细节部分不断舍弃而表现出宏观的骨架特征。本文将小波多尺度分析方法和方根模型结合模拟这一过程,由基于1:1万比例尺地形图建立的DEM生成了两种新的较小比例尺DEM,对比不同比例尺等高线可知,较小比例尺保持了较大比例尺的山体轮廓、山脊、谷地走向等地貌形态的塑造。采用坡度和剖面曲率两个参数及信息论的方法,分别对原始DEM和新生成的DEM进行分析和验证,结果表明,DEM经过数据综合,不但地形表面的轮廓越来越平缓,而且地形表面的细节也越来越平滑。利用方根模型作为小波高频系数阈值选取的依据更贴近于传统制图综合方法,能够将比例尺的改变与综合程度结合起来,实现任意比例尺DEM的自动综合。     

DEM误差的空间自相关特征分析

采用空间自相关分析方法,从空间角度对数字高程数据误差的空间分布特征进行了研究。实验表明,利用双线性曲面表示地形表面时,产生的数字高程数据误差的全局Moran’sI指数趋近于0,在整个区域单元上的分布不存在显著的全局空间自相关,邻近区域单元上高程数据误差之间的关系在整体上既不综合表现为趋同,也不综合表现为趋异,高程数据误差的整体空间格局为随机格局;而且数字高程数据误差在空间上的分布与地形坡度和地表粗糙度有一定的联系,一般情况下,平均坡度、地表粗糙度越大,高程数据的全局Moran’sI指数偏离0稍远一些;否则,距离0近一些,但全局空间自相关仍不显著,在整体上表现为随机格局。     

多角度遥感估算稀疏团粒分布型土壤表面粗糙度方法初探

表面粗糙度是影响土壤在微波波段发射和散射辐射的主要因素之一,也是微波遥感研究与应用的重要参量。由于微波后向散射还受介电特性、穿透深度等因素的影响,在微波遥感应用中往往难以单独考虑介质表面粗糙度,给参数估算与反演带来了一定困难。在可见光、近红外波段,粗糙度作为土壤表面重要的结构参数之一,直接影响着土壤的二向反射分布特征。因此,本文尝试利用光学多角度观测信息,反演土壤表面粗糙度。基于地表二向反射几何光学模型,假设裸土像元由随机分布于平坦表面的土壤团粒组成,将团粒近似为半椭球体,建立裸露土壤表面二向反射模型,模拟不同粗糙度条件下土壤表面像元的二向反射分布特征。进一步尝试采用多角度观测数据反演模型,估算土壤团粒的几何结构参数,进而计算土壤表面均方根高度,作为表面粗糙度的衡量指标。地面实测多角度数据的初步验证结果表明,多角度光学遥感估算土壤表面粗糙度的方法是可行的。     

卫星轨道和大气延迟误差联合校正的山地DEM提取

针对轨道误差和大气延迟误差是制约ALOS PALSAR数据快速获取大面积及高精度数字高程模型的主要因素这一问题,该文提出一种基于埃尔米特(Hermite)插值和高程大气模型对两种误差进行联合矫正的方法。首先,采用埃尔米特插值法对轨道矢量数据进行插值,以提高去除平地效应的效果;然后,建立高程与相位之间的线性模型,去除与高程相关的大气延迟误差;最后,进行相位高程转换得到数字高程模型。利用陕西省彬县地区的两景ALOS PALSAR数据进行实验分析。结果表明,该方法获取的数字高程模型以航天飞机雷达地形测绘使命为参考的均方根误差为14.48m,比常规干涉方法获取的结果有很大的提高,证明了该方法的有效性。     

基于InSAR技术的大别山DEM提取及地貌特征分析

以Envisat ASAR为数据源,运用高密度的InSAR技术反演安徽地区大别山造山带地区的高精度数字高程模型(DEM),并利用GIS的空间分析和统计分析技术,对大别山地区的构造地貌进行剖面分析,生成研究区面状地形起伏特征图,在此基础上对大别山地区的地形地貌进行定量分析,其成果可为我省地震地质研究提供大尺度的参考资料。     

基于地统计学的黄土高原地貌分异规律研究

地统计分析是研究区域化变量的重要手段,以陕北黄土高原为研究区域,采用数字地形分析结合地统计学的方法进行地形空间分异规律研究.选取神木、绥德、延川、甘泉、宜君、长武、淳化7个样区,从变程、偏基台值、块金值3个指标,分析了黄土高原地区高程、坡度、剖面曲率和平面曲率在空间上的分异规律.结果表明,高程的块金值变化与地形粗糙度存...     

地表粗糙度影响下的GNSS-R土壤湿度反演仿真分析

基于双天线全球导航卫星系统反射技术（global navigation satellite system reflectometry,GNSS-R）,建立了两个修正地表粗糙度影响的土壤湿度反演模型——解析模型和人工神经网络模型,并以GPS L1 C/A码为例建立了GNSS-R土壤湿度仿真平台,仿真分析了地表粗糙度对两个模型反演精确度的影响。结果表明,当地表均方根高度大于0.010 m时,必须对解析模型进行粗糙度修正。粗糙度影响修正结果显示,小粗糙度情况下修正的解析模型取得了良好的结果,但对于大粗糙度有一定局限性。在均方根高度大于0.025 m时,进行土壤粗糙度修正前,人工神经网络模型精度比解析模型提高了36.83%~72.36%。进行修正后,人工神经网络模型的精度比解析模型提高了42.86%~54.40%。人工神经网络模型在修正前后取得了相近的精度,无修正的人工神经网络模型精度比有修正的解析模型精度仍提高了35.83%~53.48%。     

利用COSMIC掩星折射指数分析全球大气边界层顶结构变化

基于小波协方差变换法,由折射指数廓线确定大气边界层顶高度,利用2007至2012年气候星座观测系统（Constellation Observing System for Meteorology Ionosphere and Climate,COSMIC）掩星折射指数廓线分析全球大气边界层顶参数随地理位置、季节和日变化的特征,结果表明全球大气边界层顶结构受热力因素和大气动力因素的影响,具有明显随经纬度变化的特征。在大气动力因素主要影响下,30°S~30°N范围内陆域比海域的季节变化幅度更强。对全球大气边界层顶高度月均值和去季节性变化距平值的分析表明2008年和2011年大气边界层顶高度出现季节性异常。大气边界层顶气压与高度在全球呈负相关,而温度与高度在南北纬40°~90°呈正相关,30°S~30°N呈负相关。2012年全球大气边界层顶高度日变化幅度均值为0.37 km,同纬度海洋与陆地区域年平均边界层顶高度的日变化有一定相关性。     

全月球撞击坑的空间分布模式

以基于嫦娥探月工程公开数据识别的全月球直径大于500 m的106 016个撞击坑为研究对象,划分月海、月陆、经向、纬向研究区域,采用核密度估计与Ripley's K函数的规格化函数-L函数相结合的GIS点模式分析方法,研究全月球撞击坑的空间模式。研究结果表明,全月球撞击坑分布形成了三个聚集中心,南北两极核密度低,东半球核密度高,西半球核密度低,北半球核密度高,南半球核密度低;月陆地区的核密度大于月海地区的核密度,在撞击坑直径范围1~500 km范围内,月陆地区的撞击坑数量是月海地区平均水平的5倍;全月球撞击坑的L（d）曲线随距离变化的过程中在总体上呈现先增后减的态势,经向、纬向研究区位在不同空间尺度上的聚集程度存在差异。     

利用GPS观测研究我国赤道异常驼峰区电离层TEC变化

利用中国南部地区七个站点的2004年GPS观测数据,对赤道异常中国扇区电离层TEC的北驼峰位置和时间以及驼峰北侧电离层梯度进行了分析,结果表明:驼峰位置随季节改变,介于地理北纬17.5°～22.5°之间,冬季月份相对为低,分季月份相对为高,年平均位置约在北纬20°附近;驼峰出现时间也随季节在地方时13～16 h之间变化,冬季月份相对为早,夏季月份相对为晚,其出现时间的年平均值前者在地方时14 h前后,后者约在地方时15～16 h之间。驼峰区电离层TEC存在纬向梯度,其梯度也随地方时和季节而改变,夜侧梯度在地方时4.5 h前后为极小,且在不同季节其变化幅度不大,而日侧梯度在地方时13.5～16.5 h时段出现极大,且在不同季节差异较大,分季要高于冬季和夏季。      

轨道摄动影响GNSS卫星可见性的分析研究

针对GNSS卫星轨道数据受到摄动力的影响产生偏差的现象,研究轨道扰动对卫星可见性的影响．借助STK(Satellite Toolkit)仿真软件,结合TowBoday、J2、J4和HPOP四种轨道预报模型对卫星轨道进行仿真研究;选取TowBoday、J2和HPOP三种模型对星座系统仿真,生成地面测控站对星座卫星的可见性分析报告．仿真结果表明:摄动力会对卫星轨道产生扰动;引入摄动力的轨道方程能解算出更为准确的轨道根数;HPOP模型能更为精确地进行卫星轨道的预报,在该模型下,纬度和经度方向上的最大误差分别为0.076°和0.115°,径向方向上高度最大误差为3.226 km;卫星轨道的扰动对卫星可见性产生一定的影响,最大误差为9.913 s.      

混合式全球网格划分方案

基于地理坐标的等间隔网格划分方案的优缺点及地图投影的特点,提出一种混合式全球网格划分方案。这种划分方案将全球分成了6个面片,每个面片的每一边都是90°,其中4个面片处于南北纬45。之间,以等距离圆柱投影为基础,采用矩形网格覆盖;两个面片处于高纬地区,以极地正方形变换为基础,采用不规则四边形网格覆盖。     

计算子午线弧长与底点纬度的常微分方程数值解法

计算子午线弧长与底点纬度本质上是解算标准的一阶常微分方程。为了研究利用常微分方程数值解法进行子午线弧长与底点纬度计算的可行性与可靠性,选取大地纬度自0°起以步长1″依次增大至90°,共计324 001个样本数据,分别基于求解常微分方程的Euler算法、改进的Euler算法以及二阶、三阶、四阶Runge-Kutta算法对其进行了数值计算。并与传统算法结果进行比较,从数值算法结果的精度、运算速度、自洽程度等方面对数值算法质量进行评价。计算结果表明:利用常微分方程数值解法求解子午线弧长与底点纬度的方法,能够得到与传统算法精度一致的结果;且数值算法运算速度大约是传统算法的2倍,其中四阶Runge-Kutta算法的精度与自洽程度最高。这表明,常微分方程数值解法比传统算法更适用于子午线弧长和底点纬度的大数据计算。     

Eddies and planetary waves in the Central Arabian Sea

Eddies and planetary waves are identified as one of the important factors that control the dynamics of the Arabian Sea. During 10–14 January 1990, Ignat, Paulyuchenkov (USSR ship) conducted an experiment in the central Arabian Sea and of late TOPEX/POSEIDON satellites collected data on sea surface height (SSH) anomalies of the Arabian Sea. These data sets give an opportunity to understand the characteristic of eddies and planetary waves in this region during winter. The geostrophic flow revealed three anticyclonic and two cyclonic eddies of diameters ranging from 75 to more than 150 km from surface to subsurface levels. Current speeds around different eddies were maximum at surface and varied from 9 cm/s to 25 cm/s (at the middle point between the center and periphery). The occurrence of eddies were further investigated with the TOPEX/POSEIDON altimetry for the years 1993–97. The analysis revealed multiple eddies of diameter 100 to 550 km occur every year with maximum number of eddies during 1997 and minimum during 1995. The calculated speed varied between 8–30 cm/s around various eddies. Longitude-Time plots showed annual Rossby waves generating at the eastern Arabian Sea and propagating westwards with a phase speed of ~ 10 cm/s along 16° N. Further, it was observed that these waves arrived in the study area by January. In addition, another positive anomaly of SSH was found generating at the western Arabian Sea simultaneously and extended up to the study region by April–June. Time series of SSH at selected locations along 16°N revealed many small-scale oscillations and their spatial variability. These oscillations were delineated using the FFT analysis. Other than the Rossby wave, the major components at the study region were 40–60 and 26–32 day oscillations. The implications of these long period waves associated with eddies are discussed.     

单站区域电离层TEC建模及精度分析

为了分析单站区域电离层总电子含量(total electron content,TEC)模型的适用范围和精度,基于2～15阶次球谐函数,分别建立了欧洲区域16个单站区域电离层TEC模型,生成了区域格网TEC,并与欧洲定轨中心(Center for Orbit Determination in Europe,CODE)、...     

门源Mw5.9级地震形变InSAR观测及区域断裂带深部几何形态

利用Sentinel-1A卫星升轨、降轨合成孔径雷达影像数据,提取了2016年门源Mw5.9级地震的高精度合成孔径雷达干涉同震形变场,利用单纯形法和非负最小二乘法反演确定了地震断层几何和滑动分布,并构建了区域断裂带的深部几何形态模型。结果表明,门源Mw5.9级地震同震形变以地表抬升为主,沿升轨、降轨视线向的最大值分别为5.3 cm、7.1 cm;地震断层走向、倾角分别为133°、43°;地震滑动以逆冲为主,主要发生在地下6.14~12.28 km处,最大滑动量约0.5 m,平均滑动角为66.85°,地震矩为1.0×1018 N·m（Mw5.94）;形变观测拟合残差均方根为0.36 cm;区域断裂带的深部几何形态以花状构造为特征,整体倾向南西,门源地震发震断裂为花状构造中未出露地表的盲断层。相关成果能够为研究区域地壳运动与变形、活动断裂与地震孕育发生等提供参考。     

2013年芦山Ms 7.0级地震断层参数模型反演

2013年4月20日四川芦山地区发生了Ms 7.0级地震。利用GPS三维同震形变数据获取地表形变场,基于位错模型反演芦山地震的断层几何参数及滑动分布。首先采用多峰值颗粒群算法（multiple peak particle swarm optimization,MPSO）得到断层几何参数,其中断层走向206.47°,倾角44.11°,长度21.94 km,离地表最浅处为7.66 km,最深处为17.84 km。为了反演断层面的精细滑动分布,分析地震所在的龙门山断裂西南段破裂面具有的铲状型特征,将芦山地震破裂面确立为铲状模型,即将断层的倾角预设为上陡下缓,倾角变化范围为21°~50°。结果显示,断层破裂面在不同深度区域出现了两个滑动峰值,其中最大滑动量为0.68 m,深度位于13 km。地震释放的能量为1.47×1019 N·m,对应的矩震级为Mw 6.74,与地震学的研究结果一致。