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。     

基于EMD的改进型3δ粗差探测方法

针对全球卫星导航系统（GNSS）时间序列粗差多、分布随机的问题,提出一种基于经验模态分解（EMD）的改进型3δ粗差探测方法。新方法基本思想是：先利用3δ准则初步探测全球导航卫星系统（GNSS）时间序列粗差并插补,再将GNSS时间序列分解为若干时间尺度的固有模态函数（IMF）分量,再利用相关系数法信噪分离,最后利用3δ准则对残差序列进行粗差探测。利用模拟数据和实际工程数据对比EMD-3δ方法相对于常规LS(Least Squares)-3δ法的粗差探测效果。模拟实验数据表明,EMD-3δ法能够探测92.7%的粗差,LS-3δ方法仅能探测48.3%的粗差。来自斯克里普斯轨道和永久阵列中心（SOPAC）的GNSS时间序列数据进一步表明EMD-3δ能较传统方法更有效地探测粗差。     

不同插值方法对CORS高程时间序列的影响分析

在CORS站高程时间序列的研究中,当连续缺失较多数据时,插值显得尤为重要。为了较好地解决这个问题,本文尝试采用正交多项式拟合的方法,分别利用正交多项式拟合、拉格朗日和三次样条等插值方法对高程时间序列进行插值,并对不同方法的插值结果进行了分析比较,验证了正交多项式拟合的可行性及有效性。结果表明:在高程时间序列插值中,三次样条插值结果较差;连续缺失3个点及以下时,正交多项式拟合、拉格朗日插值结果均较好,插值效果相当;随着缺失点数量的增加,正交多项式拟合结果要优于另2种方法。     

一种稳健的倾斜航空影像粗差探测方法

针对倾斜航空摄影匹配数据粗差探测问题,提出一种直接解相对定向模型作为平差数学模型的粗差探测方法。该模型克服传统方法对角元素近似初值的依赖,并且该解法的误差方程式不需要迭代求解。通过与多维粗差同时定位和定值法结合实验表明,该方法能够有效地探测倾斜航空摄影海量数据中的多维粗差,提高观测数据的精度,在倾斜航空摄影实际数据处理中具有较高的应用价值。     

奇异谱分析的变形监测序列粗差探测方法

针对时间序列数据中存在的粗差问题,该文首先介绍了奇异谱分析法(SSA)和未确知滤波法(UF)的工作原理,考虑到SSA方法在识别趋势项和周期性信号方面及UF算法在区分粗差和异常值上的优势,在SSA准确提取信号的基础上结合UF算法提出了一种新的SSA-UF粗差探测法:首先利用SSA提取观测值序列的信号并获取残余分量;然后通过UF算法对残余分量进行分析确定粗差点的位置;最后确定粗差点并剔除。通过单因素和多因素主导变形的观测值序列两个实例的验证分析,结果表明,该文中提出的SSA-UF粗差探测法与SSA数据统计方法相比在监测数据处理中的粗差探测效果明显,可靠性更高,为后续监测数据分析处理奠定了较好的基础。     

CHAMP卫星轨道数据的粗差探测

德国GFZ数据中心提供的CHAMP卫星轨道数据中存在少量粗差。本文基于牛顿数值微分公式及误差传播定律给出了卫星轨道时间序列粗差探测的基本原理和粗差定位方法。文章用模拟和实测CHAMP卫星轨道数据进行了计算，验证了该方法的有效性。     

复杂环境下高频GNSS时间序列粗差处理方法

针对复杂环境下高频全球导航卫星系统(GNSS)变形监测序列粗差多、类型不同的特点,该文提出了一种结合极点对称模态分解(ESMD)和一阶差分的粗差探测方法。首先采用ESMD获得观测序列有限个本征模态函数(IMF),根据斯皮尔曼系数确定IMF趋势项而获得残差序列;然后针对残差序列无法准确识别区域态粗差问题,构造残差一阶差分序列并根据离散态和区域态粗差特点探测粗差;最后进行积分还原获得残差序列并叠加趋势。仿真实验结果表明,该方法能识别出序列中的离散态和区域态粗差。能很好地应用于沪苏通长江公铁两用大桥高频GNSS变形监测中,对其他类似的公铁两用桥的粗差探测和修正提供参考和借鉴。     

GNSS变形监测时间序列的改进型3σ粗差探测方法

针对全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)变形监测时间序列中粗差多、大小分布区间大的特点,提出了一种基于小波分析的改进型3σ粗差探测方法。利用实验模拟数据和实际工程数据,分别对该方法的探测效果同常规3σ法和四分位间距(inter-quartile range,IQR)法进行对比。结果表明,改进型3σ粗差探测法相对于常规3σ法和IQR法,不仅在总体探测率上效果更好,而且对探测3σ~5σ粗差的优势更为明显,满足了高可靠性的GNSS变形监测实际需求。     

L1范数与IQR统计量组合的GNSS坐标序列粗差探测算法

GNSS坐标时间序列中不可避免地含有粗差,未剔除的粗差将会导致参数估计有偏。因此,粗差探测与剔除是GNSS坐标序列分析中一项重要的数据预处理工作。针对GNSS坐标时间序列特点,提出了一种将L1范数(L1-norm)估计与四分位距统计量IQR(interquartile range)组合的移动开窗粗差探测算法,称之为L1_Mod IQR。该方法的主要思想是,首先利用L1范数估计得到较"真实"的残差,然后再对残差采用IQR统计量进行粗差探测。将L1_Mod IQR法与"3σ"法、基于最小二乘的τ检验法等粗差探测算法进行了模拟计算与对比,验证了该算法的有效性。进一步采用L1_Mod IQR算法对中国区域10个IGS站的高程时间序列进行了分析,结果表明中国区域IGS站高程序列的粗差剔除率最小为0.1%,最大为2.6%。并且以WUHN站为例与SOPAC提供的结果进行了对比,结果表明SOPAC提供的"Clean"数据仍含有大量的粗差,而L1_Mod IQR算法能够有效地剔除粗差。     

GNSS伪距粗差的开窗探测及修复

针对GNSS伪距观测粗差,提出一种基于同一卫星历史伪距时间序列的时间相关性、不同卫星伪距间的空间相关性的开窗粗差探测修复方法。以窗口内历史伪距时间序列分别预测当前各卫星伪距,得到各卫星伪距预测值和实测值的残差并将其标准化,再用各卫星伪距残差的变异系数来衡量不同卫星伪距间的空间相关性,通过伪距时间相关性和空间相关性构成膨胀因子进行粗差定位,并以窗口内伪距相关为原则进行粗差修复。试验证明,该方法能在线探测修复多种类型伪距粗差,并能合理处理不影响定位的等量跳变。     

湖北省行政区划图集的设计思想

为社会经济发展全面布局、统筹规划与宏观决策提供重要科学依据,将权威、法定的区划、地名和界线信息以地图形式直观地显示,湖北省首次开展了《湖北省行政区划图集》编制工作。在图集设计工作中,围绕使用资料权威性、内容表达系统性和图面形式艺术性主题,对图集内容、编排、配置、工艺、色彩及符号等环节进行了大量设计实践工作,创新表达了图集结构、表示方法、整饰等方面,为区域行政区划图集设计探索了工作思路,并可向同类型地图集设计提供技术经验。     

宁夏CORS在矿山中的应用与实践

CORS最早诞生于20世纪末,经过十几年的不断发展,CORS在解算方法和服务功能上得到了不断改善,已被广泛应用于空间三维定位工作中。目前,国内外已将CORS列为现代空间定位技术应用的重点方向,加大推进CORS应用的力度．不断扩大其应用范围。满足不同行业、不同用户对精密定位、快速和实时定位,测速、测量位移及测量气象参数的要求,满足资源调查、城市规划、国土管理、城乡建设、基础测绘、灾害监测、环境监测、防灾减灾、精密农业、数字化矿山及交通管理现代化,信息化管理的需求,对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测。     

内河数字航道技术总结与展望

在长江干线数字航道、无锡感知航道、长三角船联网及国外莱茵河航道RIS、密西西比河航道IWS/WIN等典型案例分析的基础上,按照内河数字航道的结构层次,从航道要素监测、航道数据、航道维护管理以及航道信息公共服务等4个方面全面归纳总结了技术研发进展情况,涵盖了关键技术、模型方法、协议标准、装备软件等内容,简要阐述了主要技术成果在长江干线、西江干线、京杭大运河等国家高等级航道网规划、建设、维护、管理、服务中的应用情况。从有序推进内河数字航道发展、对接内河水运转型升级需求的角度,指出了内河数字航道技术发展的总体趋势,并运用缺口分析法,找出了航道感知层、航道数据层、航道维护管理层、航道信息公共服务层等4个层次的技术瓶颈。本文的内容可为我国内河数字航道规划、建设与运行维护的技术选型及内河数字航道技术研发方向的选定提供借鉴。     

基本地貌形态数学定义的研究

根据拓扑学中覆盖和同胚的定义 ,论证等高线图形保持着覆盖它的三维曲面的拓扑性质 ,据此我们可以在平面上定义和描述三维曲面的空间特性。继而给出了如斜坡、山、山脊、凹地、谷地、鞍部等基本地貌形态的数学定义。这些数学定义使局限于定性描述的基本地貌概念获得了精密的数学形式和定量的刻划 ,并揭示了事物从量变到质变的变化规律和内在联系     

浅析专题地图中的底图数据处理方法——以大比例尺陆地交通图为例

专题地图的应用越来越广泛,但其生产和制作却存在若干问题。很多制图软件偏重于专题要素的处理与表达,对底图要素的研究较少。针对这一问题,文章介绍了专题地图的底图要素确定原则,分析了影响底图要素的因素,进而确定了底图要素的处理方法,包括坐标转换、投影变换、分类分级、显示处理等。最后以大比例尺陆地交通图为例,结合笔者所做工作,...     

矢量地图数据的水印技术综述

矢量地图数据在人类的社会、经济活动中发挥着不可替代的作用,许多行业如城市规划、环境保护、汽车导航、工程设计、资源勘察、土地管理、抢险救灾、观光旅游以及军事指挥等都离不开地图数据的支持。它具有易于更新、复制和分发等特点,同时,也方便了地图数据的非法复制、分发及伪造行为,它的版权保护问题日益引起人们的重视。分析了矢量地图数据的特点及可能的水印操作空间,总结了现有的矢量地图数据的水印算法及存在的问题,并指出了矢量地图数据数字水印需要进一步研究的问题。     

地理信息系统在种植业上的应用研究

地理信息系统在农业领域有着极为广泛的应用,在种植业方面应用前景广阔,通过地理信息系统可以直观地展示农作物分布、播种进度、出芽、长势、产量、收获进度等信息,并为各级领导决策提供帮助.本文将地理信息系统应用于种植业中小麦作物全生命周期的研究,将小麦的播种进度、出芽率、长势、墒情、病虫害、产量、收割进度、贸易情况等通过地理信息系统进行展示,通过制作统计专题图、单值专题图等,运用卷帘图、时间轴等方法,实现图上数据的比对,可在线分析研判,为领导辅助决策提供可视化、科学化的展示工具.     

不同高程系统的比较

Geopotential, dynamic, orthometric and normal height systems and the corrections related to these systems are evaluated in this paper. Along two different routes, with a length of about 5 kilometers, precise leveling and gravity measurements are done. One of the routes is in an even field while the other is in a rough field. The magnitudes of orthometric, normal and dynamic corrections are calculated for each route. Orthometric, dynamic, and normal height differences are acquired by adding the corrections to the height differences obtained from geometric leveling. The magnitudes of the corrections between the two routes are compared. In addition, by subtracting orthometric, dynamic, and normal heights from geometric leveling, deviations of these heights from geometric leveling are counted.     

基于GIS的土地储备业务管理系统的研究与实现

土地是支撑城市社会经济发展和基础设施建设的空间基础,作为自然物的土地具有价值属性。土地储备涉及市土地开发中心前期部、征地部、出让部、工程部、合同部、计财部等内部职能部门,涉及测绘、规划、房管、农业、城市更新、发改、人民政府等外部单位,交互业务较多,因此土地的规划、审批、征收、出让、工程等流程复杂、管理困难。本文介绍了土地储备业务管理系统的实现思路,系统实现建立业务审批体系。规范资金使用和管理,达到海量数据高效处理、图属档一体化、实时信息在线共享、流程优化协同办理、短信督办提醒的目标,满足对土地储备情况的宏观监管和微观审批,形成完善的土地储备业务管理体系。     

Redefining the possibility of digital Earth and geosciences with spatial cloud computing

Abstract

Global challenges (such as economy and natural hazards) and technology advancements have triggered international leaders and organizations to rethink geosciences and Digital Earth in the new decade. The next generation visions pose grand challenges for infrastructure, especially computing infrastructure. The gradual establishment of cloud computing as a primary infrastructure provides new capabilities to meet the challenges. This paper reviews research conducted using cloud computing to address geoscience and Digital Earth needs within the context of an integrated Earth system. We also introduce the five papers selected through a rigorous review process as exemplar research in using cloud capabilities to address the challenges. The literature and research demonstrate that spatial cloud computing provides unprecedented new capabilities to enable Digital Earth and geosciences in the twenty-first century in several aspects: (1) virtually unlimited computing power for addressing big data storage, sharing, processing, and knowledge discovering challenges, (2) elastic, flexible, and easy-to-use computing infrastructure to facilitate the building of the next generation geospatial cyberinfrastructure, CyberGIS, CloudGIS, and Digital Earth, (3) seamless integration environment that enables mashing up observation, data, models, problems, and citizens, (4) research opportunities triggered by global challenges that may lead to breakthroughs in relevant fields including infrastructure building, GIScience, computer science, and geosciences, and (5) collaboration supported by cloud computing and across science domains, agencies, countries to collectively address global challenges from policy, management, system engineering, acquisition, and operation aspects.