海域重力异常模型的多尺度分析

不同于传统的重力异常模型精度分析方法,本文以马里亚纳海沟区域(140°E—150°E,10°N—20°N)为例,利用DOG球面小波提取了DTU10、DTU17和SIO V32.1模型在不同波段内的重力异常信号,对模型间的差异进行了深入分析,并对基于径向基函数的不同深度、不同分辨率的多尺度分析进行了尝试。利用DOG球面小波对各模型多尺度分析的结果表明,随着尺度变小,模型间的差异在变大;DTU10、DTU17模型间的差异主要集中在10.9～43.6 km的波段内,分布在海岸、海沟、海底山附近,体现了Cryosat-2、Jason-1/GM观测数据和FES2014海潮模型的贡献;受模型构建方法不同、观测数据增多和波形重跟踪的影响,DTU17、SIO V32.1模型的差异大于DTU10、DTU17之间的差异。对传统径向基函数进行了改进,实现了多深度、多空间分辨率情况下径向基函数多尺度分析,结果略优于单一深度、单一空间分辨率径向基函数构建结果,有望应用于多源数据的重力场模型构建。     

多面函数和格网重力异常的拟合计算

格网平均重力异常是计算重力场各量的基本数据，其精度及分辨率，主要取决于实测重力点的精度及分布密度，但采用何种方法获得格网平均重力异常，对其精度也有着显著的影响，通常，完成格网重力异常的拟合计算，倾向于使用多项式拟合法，最小二乘配置法，平均法等，而用多面函数拟合法完成重力场量的拟合计算，还处在初步的的探讨、实验阶段。本文在仔细研究和大量试算的基础上，解决了应用多面函数拟合法中最棘手的选取合理的核函数     

重力异常对地下异常体边界的识别算法

针对常见的地下异常体边界处理算法存在着识别出的边界发散、不准确的问题,该文通过两组理论模型进行了多种边界识别方法的试算,以比较分析其各自的效果。结果表明:常见方法中,水平梯度、HTD法和Theta图法均能一定程度上反映出边界信息,但效果一般;而与其相比,该文在此基础上构建的3种基于更高一阶导数的边界识别滤波器能更有效、准确地提取边界信息;并且在不同深度异常体的组合模型中,改进二阶倾斜角ITA_2算子依旧能在有效均衡不同强度异常的同时,非常清晰地识别出不同深度异常体的边界,有利于实际工作中重力异常的解释。     

基于小波分析的海洋重力异常畸变消除方法研究

为了有效地消除重力异常畸变对海洋重力测量的影响,得到高精度的海洋重力测量值,本文在小波理论分析的基础上,将小波分析应用到消除海洋重力异常畸变中。基于信号的奇异性分析理论和小波软阈值处理方法,提出一种小波联合软阈值处理方法;根据重力异常状态方程,分别采用小波软阈值处理方法和小波联合软阈值处理方法对重力异常畸变数据进行了仿真对比实验,理论分析和仿真实验表明:采用小波软阈值处理方法和小波联合软阈值处理方法并选用通用阈值选择规则都能在一定程度上消除海洋重力异常畸变,但在相同背景条件下,小波联合软阈值处理方法的性能优于小波软阈值处理方法。     

航空重力测量数据的小波阈值滤波

基于航空重力测量实测数据,详细探讨了不同小波、阈值确定和施加方式及小波分解层次对滤波效果的影响。实验结果表明,db8、db10和coif5较适合于航空重力测量应用,小波的分解层次一般应取7层或8层,且不同的分解层次应当采用不同的恰当阈值,此时的滤波结果与地面参考值的比较精度为3~5×10-5ms-2,与采用截止频率为0.005 Hz的巴特沃什低通滤波器的滤波结果相当。     

多分辨率分析的干涉技术大气改正算法

针对合成孔径雷达干涉技术中与高程相关的大气延迟会影响形变监测精度的问题,该文采用小波变换多分辨率分析法来减弱其影响,提高合成孔径雷达干涉的监测精度。该方法根据差分干涉相位不同组分的频率性质和雷达坐标系下的DEM高程信息,分别对其进行多分辨率分析;采用互相关分析法提取解缠相位中与高程相关大气相位的小波系数并对其做降权处理,重构解缠差分干涉图。实验证明了该方法的可行性,研究区域整体上与高程相关的大气延迟部分得到了一定削弱,其中选取的3个局部地区分别降低了15.58%、24.74%、23.27%的与高程相关的大气延迟影响。     

小波基选取对重力异常多尺度分解的影响

针对重力异常分离的有力工具——小波分析最优小波基获取的研究较少的现状,该文试图通过理论模型实验分析方法,深入探讨小波分解阶数、不同小波基、场源深度变化对重力异常分解的影响。实验结果表明,重力异常多尺度分离的最优小波基为Dmey小波,最佳分解阶数为7阶;当场源深度发生变化时,最优小波基和分解阶数保持不变。     

利用离散小波探测沉降测值异常

研究小波变换在沉降测值异常探测中的应用问题,实例分析证明:借助离散小波的多分辨率分析,能有效地探测和剔除沉降观测中的异常值,获得有效的沉降数据,为进一步进行沉降分析与预报提供可靠保证。     

ICCP重力匹配算法在局部连续背景场中的实现

提出了在具有统一解析式连续背景场基础上实现迭代最近等值线的匹配算法,建立了局部连续背景场的最近点搜索模型,采用BFGS拟牛顿方法实现置信范围内最近等值点精确定位。分别对连续背景场的ICCP匹配算法和离散背景场的ICCP匹配算法进行了两组对比仿真实验。实验结果表明,连续背景场的IC-CP匹配算法在搜索最近等值点方面有了较大改进,匹配精度有了较大提高。     

基于ICCP算法的重力辅助惯性导航

迭代最近等值线算法(ICCP)是一种重要的匹配导航算法,文中首先介绍ICCP算法的基本原理,随后在0.2′×0.2′重力异常数据库的基础上,利用ICCP算法进行仿真计算得到最佳匹配位置。最后为了验证匹配位置是否可用于修正惯导误差,提出将匹配位置误差作为观测量,用卡尔曼滤波对惯导系统误差进行最优估计。由最后的仿真结果可以看出,ICCP算法可有效抑制惯导纬度误差的增长,且最大纬度误差不超过2,′以匹配位置误差作为观测量可以用来估计惯导方位误差角。     

扰动引力多核快速并行算法

远程飞行器和弹道导弹的精确控制与导航会受到地球外部扰动引力场的影响,实践中常利用地球重力场位系数模型计算扰动引力矢量,但其计算效率随着所用模型阶次的升高而显著降低。针对这一问题,文中提出利用OpenMP并行算法快速计算轨迹点扰动引力矢量,在不损失精度的前提下有效提高了计算效率。通过数值实验可知,所提方法可以提高扰动引力矢量的计算效率,加速比达到6倍。这也为重力场元快速计算提供了参考方案。     

重力梯度同步观测方法

为了克服传统陆地重力梯度测量方法的不足,提出了利用两台或多台具有电子读数的相对重力仪测量重力梯度的同步观测方法和相应的数据处理模型,该方法无需进行固体潮改正和零漂改正而直接求解重力差,垂直重力梯度实验结果验证了该方法的有效性。     

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。     

地球重力场有限连续Fourier分析

在Ｆｏｕｒｉｅｒ变换下，从采样函数ｓｉｎｃ（πｘ）与矩形脉冲、ｓｉｎｅ２（πｘ）与山形脉冲的映象关系出发，本文引入采样函数ｓｉｎｃ（πｘ）、ｓｉｎｃ２（πｘ）完成了有限离散Ｆｏｕｒｉｅｒ变换向有限连续Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的过渡，在原函数频宽有限的情况下，彻底解决了以往方法造成的混进、泄漏、周期延拓等误差。其次，引入一组变量替换，完成了奇异积分向常规积分的转化。最后模型上的试算展示了本方法的良好应用前景。     

重力固体潮观测数据的自动化预处理

研究了重力固体潮汐观测数据的预处理方法,给出了对原始观测数据降采样的平均滤波和小波滤波处理方法以及处理中断数据的线性插值和三次样条插值方法,研制了重力固体潮汐观测数据自动化预处理软件APTsoft,实现了异常数据(包括尖峰、台阶、中断等)的自动标定与改正功能。实验结果验证了本文预处理方法及APTsoft软件的有效性,APTsoft可应用于重力固体潮观测数据的自动化预处理。     

有限范围的重力层间改正算法

层间改正是重力归算的一项重要内容,传统的平面层层间改正、球面层层间改正与地形改正的范围不一致,因此均存在远区虚拟地形引入的近似误差,且计算点高度越高,此误差越大。本文提出使用有限范围的层间改正进行重力归算的方法,使其区域范围与地形改正的范围一致。然后给出了有限范围层间改正的简便计算方法,该算法与通过地形改正严密积分法演化来的算法具有较好的一致性。内插试验说明当计算点地形高于1000m时,内插应使用基于有限范围层间改正的重力归算方法。     

基于DirectX的多分辨率动态DEM构网算法研究

提出了一种基于DirectX和LOD的DEM动态构网算法。该算法使用四叉数和LOD层次模型技术来解决地形数据的动态简化和动态构网,有效地简化了复杂的地形数据,在满足真实的前提下,尽可能多地删除冗余三角形。生成的三维地形的渲染速度达到了20到30帧,基本上满足了实时显示的要求。     

重力梯度向量化调和分析的FFT算法

在利用卫星重力梯度数据求解地球重力场模型位系数时,为进一步提高调和分析法的计算效率,推导出了利用5种组合{Tzz}、{Txx+Tyy}、{Tzz-Txx-Tyy}、{Txz,Tyz}、{Txx,Tyy,Txy}构建重力场模型位系数的向量化调和分析法和向量化调和分析的FFT算法.实验表明,利用30′×30′格网Tzz数据...