应用杨赤中滤波推估法计算库容量

应用杨赤中滤波推估法,利用二项系数加权游动平均对观测值序列进行逐遍滤波,建立估值数学模型,求得各个方格中心高程估值.再由水库工程的溢洪道高程设计值与各方格中心高程的差值,求得各方格的体积,汇总即得库容量.讨论了不规则边界处理算法.     

基于杨赤中滤波推估法的地形剖面分析的设计与实现

应用杨赤中滤波推估法,将地形碎部点高程观测值经插值转换为格网DEM数据,并利用VB和MapInfo来实现其立体等高线的绘制功能。在此基础上,阐述其地形剖面分析功能的设计与实现。最后通过实验比较,验证了基于杨赤中滤波推估法的地形剖面分析能取得较好的效果。     

基于杨赤中插值法的DEM的可视化

数字高程模型(DEM)能有效描述地形结构,可视化技术是当今表达和分析复杂数据的有力工具。应用杨赤中插值法,将地形碎部点高程观测值看作一种包含规律性变化和随机性变化的复合变量,求其二项系数加权游动平均,建立估值数学模型,划分格网,求得各格网点高程估值。并阐述利用网格法来实现、分析和显示DEM数据的可视化原理和实例。     

基于杨赤中滤波推估法立体等高线的绘制

应用杨赤中滤波推估法,将地形碎部点高程观测值经插值转换为规则格网DEM数据.在此基础上详细阐述利用VB和MapInfo来实现其立体等高线的绘制过程,并对相关的关键技术进行说明.     

基于杨赤中推估法的DEM及等值线绘制

数字高程模型(DEM)是GIS最重要的组成部分,应用杨赤中滤波推估法,可将离散的高程数据经插值计算转换为格网DEM数据。在此基础上,利用VB和MapX实现等值线绘制功能。详细讨论杨赤中推估法构造DEM的原理和实现绘制等值线功能的步骤。     

应用最大熵方法改进杨赤中负权系数

杨赤中插值法数学模型在解算权系数时存在负权现象,文中初步分析了负权的分布规律,增设非负约束条件,利用最大熵原理分析模型系统对空间权重系数的依赖度,研究消除格网DEM插值的负权问题。通过MATLAB编程验证算法的正确性、准确性,并与二次规划法进行比较。对比显示最大熵法解得权系数大小比例与点位关系相适应,且其估值精度优于二次规划法。     

时空数据插值的杨赤中滤波法

时空数据插值是时空数据分析的一项基础性任务,其核心问题在于建模时空自相关结构。当时空数据非平稳、分布稀疏时,现有方法难以准确建模时空自相关结构,直接影响了插值的精度与可靠性。本文基于空间域复合变量理论,采用几何学与统计学相结合的策略对时空自相关结构进行建模,提出了一种基于杨赤中滤波的时空数据插值方法。该方法首先耦合杨赤中滤波与时空积和模型,建立定量描述时空自相关结构的时空基本变化函数;然后,基于时空基本变化函数,构建满足最优线性无偏估计准则的时空数据插值模型。采用模拟数据、2000—2009年我国大陆区域年平均气温与2014年5月—2015年4月北京市日均PM_2.5浓度时空数据集进行试验验证,结果表明：本文方法的时空插值精度明显优于当前的3种代表性时空插值方法,且不需要时空平稳性假设,可以更好地适应分布稀疏的时空数据集。     

非线性静态滤波与推估

滤波与推估是把参数作为正态随机量,观测方程常常是非线性的.线性静态滤波与推估方法通常是将非线性方程按泰勒级数展开,取至一次项,将非线性方程转换为线性方程,然后按极大验后估计等统计方法求出参数的验后估值及其方差.从极大验后滤波与推估的基本公式出发,推导非线性观测方程按泰勒级数展开时取至二次项和交叉项的非线性静态滤波与推估公式,并证明线性静态滤波与推估公式是非线性滤波公式的一个特例.     

基于ArcEngine的等雨量线绘制

等雨量线的绘制是济南城市防汛预警决策支持系统中最基本的功能之一。等雨量线的绘制最关键的部分为用已有站点的雨量数据进行空间插值,生成连续的雨量栅格图,再将雨量值相等的点连成等雨量线。本文用ESRI提供的ArcEngine组件实现了反距离加权插值（IDW）、样条函数插值（Spline）、克里金插值（Kriging）3种常用的插值方法,结合济南市现有的31个雨量站点的雨量数据,分别绘制出等雨量线,并比较3种插值方法的插值结果。结果表明：3种插值方法的结果都基本上反映了济南降雨的空间分布规律,而克里金插值的效果最好。     

异质时空数据插值方法研究

正插值建模旨在利用已有采样数据对空间/时空缺失数据或未采样数据进行估计,生成高精度空间曲面或时空网格,精确表达时空过程的空间/时空分布模式。然而,现有插值方法没有充分考虑时空数据的异质性和多元协变量的影响,导致插值精度很难满足要求。鉴于此,本论文以异质时空数据为主要研究对象,深入研究了顾及多元协变量影响的高精度空间/时空插值方法,具体包括:     

克里金插值的多路径误差空间分布特征

针对多路径误差的空间分布特征,该文提出采用克里金插值法构建多路径误差的空间插值模型。通过采用ArcGIS中克里金插值工具构建的多路径误差的空间插值模型,较好地展现出多路径误差与测站位置、反射源距离等因素的空间分布特征。实验结果表明:对比泛克里金插值法、普通克里金插值法、简单克里金插值法3种方法构建的多路径误差插值模型,普通克里金插值法的效果最好。研究成果直观反映出在林区、多层建筑物等环境下多路径误差影响较大,还预测出未采样区域的多路径误差影响范围,该研究成果可应用于GPS观测站选址、GPS测量技术设计等领域。该文从空间分布特征的角度提出了一种新的研究多路径误差特性的思路,实现了对指定测区内的多路径误差的空间分布特征的探究。     

植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描监测与沟蚀量估算

针对传统沟蚀监测手段劳作强度大,且数据采集的完整性、代表性受切沟复杂地形制约等问题,提出了一种针对植被稀疏地区沟蚀变化的地面激光扫描（terrestrial laser scanning,TLS）监测方法,形成了一套数据处理与侵蚀量计算技术流程。以河北省官厅水库东岸某大型切沟为例,利用高精度TLS进行两年3期野外监测与点云数据分析。通过点云配准、滤波、重采样及曲面拟合等预处理,生成不同采样分辨率下3期切沟表面模型,并提取地形信息;采用杨赤中滤波推估法计算并比较不同点云重采样分辨率下的沟蚀量。结果表明:（1）当点云重采样分辨率与切沟表面凹凸微结构暨石块粒径（2~6cm）接近时,沟蚀量估算值趋于稳定、结果可靠;（2）经侵蚀作用,切沟外壁表面高程整体降低2~20 cm;（3）切沟内壁侵蚀量不均衡,坡度较大处侵蚀最为显著。     

A Spatial Conditioned Latin Hypercube Sampling Method for Mapping Using Ancillary Data

For obtaining maps of good precision by the spatial inference method, the distribution of sampling sites in geographical and feature space is very important. For a regional variable with trends, the predicting error comes from trend estimation, variogram estimation and spatial interpolation. Based on the cLHS (conditioned Latin hypercube Sampling) method, a sampling method called scLHS (spatial cLHS) considering all these three aspects with the help of ancillary data is proposed in this article. Its advantage lies in simultaneously improving trend estimation, variogram estimation and spatial interpolation. MODIS data and simulated data were used as sampling fields to draw sample sets using scLHS, cLHS, cLHS with x and y coordinates as covariates, simple random and spatial even sampling methods, and the distribution and prediction errors of sample sets from different methods were evaluated. The results showed that scLHS performed well in balancing spreading in geographic and feature space, and can generate points pairs with small distances, and the sample sets drawn by scLHS produced smaller mapping error, especially when there were trends in the target variable.     

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。     

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。     

顾及运动估计误差的“凝视”卫星视频运动场景超分辨率重建

在含有运动地物的“凝视”卫星视频影像超分辨率重建问题中,针对由于运动估计不准确导致的重建后运动物体存在“格网”和“拖尾”等问题,提出了顾及运动估计误差的运动场景超分辨率重建方法。首先,在MAP模型框架下分析了基于L1范数和L2范数的保真项对于运动估计误差的稳健性,引入稳健的M-估计作为保真项,自适应的减少运动估计误差对重建结果的影响;然后,分析了稳健估计条件下Tikhonov、TV、BTV正则项的重建效果;最后,提出了基于稳健估计的双边滤波超分辨率重建方法,用SkyBox和吉林一号的卫星视频数据验证本文方法。试验证明,本文方法对含有运动目标的卫星视频影像具有较好的重建效果,重建后动态和静态地物细节都得到提升,归一化方差和梯度能量指标都优于其他方法。试验表明了本文方法的可行性。