大规模GNSS网多进程并行解算研究

针对大规模GNSS网常规数据处理时效性差、效率低的问题,基于GAMIT/GLOBK软件,利用进程池技术从多时段与多子网2个维度分别设计共享内存模型数据并行算法,并融合实现大规模GNSS网在时间域和空间域上的时空一体化双层并行解决方案。该方案可突破软件传统串行处理GNSS数据时效性差、多核计算资源利用率低的限制,在测试环境下最大加速比高达19.39,可充分挖掘计算机算力,大幅提升大规模GNSS网数据处理的时效性。     

基于设计模式的GNSS数据解算软件GNSSer的设计与开发

采用C#语言,在.NET 4.5框架下,利用6种设计原则和6种设计模式解决GNSS数据处理软件开发中反复出现的问题,开发GNSS分布式数据处理软件GNSSer,达到统一与打破GNSS数据处理中面向对象方法在分析、设计和实现之间壁垒的目的,具有易维护、易扩展、易复用和灵活多样的特点。     

GNSS参考框架点的选取对时序位移的影响

针对GNSS数据处理中框架点的选取, 以及GNSS数据处理与全球解绑定和相似变换参数的选取问题,设计4种计算方案,分析了各种尺度GNSS观测网下不同计算方案得到的时序位移差异。结果显示：对于各级GNSS网,在与全球H文件联合解算并满足相同相似变换要求的前提下,选择IGS05的全部框架点和从中较均匀地挑选部分框架点得到的结果差别并不显著。而对于大区域GNSS网,绑定全球解和不绑定全球解得到的结果有显著差别,ITRF2005下水平速度差别可达4 mm/a;对于中、小区域GNSS网,绑定全球解和不绑定全球解得到的整体相对运动差别不明显。     

规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011~2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

GNSS水汽层析的约束条件方程变权代数重构算法

基于传统代数重构算法（algebraic reconstruction technique, ART）提出一种约束条件方程变权的代数重构算法(variable weight algebraic reconstruction technique, VWART),利用2019-08香港地区CORS网GNSS观测数据进行实验,选用京士柏探空气象站探空数据进行验证分析。结果表明,相比于传统代数重构算法,变权代数重构算法的精度、稳定性和可靠性均有所提高。以探空数据为例,其RMSE降低20.334%;在不同程度降水条件下,变权代数重构算法反演的垂直水汽廓线分布均优于传统代数重构算法。     

陆态网基准站的坐标和速度

介绍“中国大陆构造环境监测网络”GNSS基准站观测数据的处理和分析.数据处理基于陆态网工程2010-07-01 -2012-03-16日的252个GNSS基准站观测数据,获得了基准站的坐标单日解时间序列,利用抗差最小二乘估计拟合出了这些站的速度场.     

大规模GNSS网数据处理一体化方案与中国大陆水平格网速度场模型构建研究

针对当前大规模GNSS网在数据预处理、组织管理、基准站选取、处理策略、分区方案、质量检核与评估以及现有研究中速度场模型数据量小、连续性不佳、现势性不强等问题,首先基于2011～2017年陆态网260多个连续运行基准站的观测数据探讨大网解算的一体化数据处理流程,给出适用于大规模GNSS网数据处理的优化原则与质量评估方案,并着重分析不同的数据解算成果评估策略,其对大规模GNSS站网的高精度数据解算具有借鉴和参考意义;然后基于解算得到的ITRF2014框架下高精度速度场成果,采用克里金插值构建中国大陆水平格网速度场模型,并利用国内IGS站和陆态网区域站的精确速度值,对格网内插结果进行外部检验,结果表明,东、北方向速度残差的平均误差和中误差均小于2 mm/a,验证了模型的准确性、可靠性、简便性与现势性。     

全国警用空间信息服务互联互通的关键技术

针对大型空间信息服务平台构建过程中的数据互联互通和信息集成问题,从集成框架体系结构、技术路线和关键技术3个方面进行研究,提出了分布式地理空间信息集成框架的5层体系结构模型和原子空间信息服务概念;通过研究分布式空间查询路由算法和虚拟四叉树模型等关键技术,探索实现分布式环境下的空间信息的互联互通.     

城市复杂环境下GNSS/INS组合导航算法研究

针对城市环境下GNSS车辆导航存在卫星信号易受影响的问题,利用GNSS/INS组合算法提高复杂环境下城市车辆定位性能。基于城市环境下实测GNSS数据评估分析定位结果,使用GNSS/INS组合的常规卡尔曼滤波算法实现卫星失锁区域导航。同时,提出一种基于新息的自适应卡尔曼滤波算法,可有效增强卫星数较少及信号干扰严重区域的车辆导航定位能力。该方法利用量测与预测的关系构造自适应因子,改善定位精度。结果表明,常规卡尔曼滤波可在20 s卫星信号失锁情况下保证亚m级导航精度,自适应卡尔曼滤波算法在卫星信号受到严重干扰时,其定位精度相比于常规卡尔曼滤波算法提高30%,可满足在城市复杂环境下的高精度、高可靠性车辆导航定位服务需求。     

基于非监督分类和图优化的GNSS多路径误差削弱方法北大核心CSCD

基于城市环境下采集的多系统GNSS数据研究非监督分类算法和图优化(factor graph optimization,FGO)算法对多路径误差的抑制能力。伪距单点定位(single point positioning,SPP)结果表明,基于K-means++的非监督分类算法进行多路径信号分离时,在N、E、U方向的定位精度分别为3.61 m、2.90 m、8.14 m,较传统算法分别提升53.18%、55.18%、44.96%。图优化方法利用伪距和多普勒约束因子进行最优估计,在N、E、U方向的定位精度分别为0.94 m、1.34 m、2.78 m,精度分别提升82.1%、78.5%、82.0%。图优化算法对城市环境下GNSS定位的多路径误差抑制具有显著效果,可用于GNSS精密定位预处理阶段的异常卫星剔除和精确坐标初值获取,提高城市环境下GNSS定位性能。     

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MySQL集群与MPI的并行空间分析系统设计与实验

 GIS应用正面对空间数据规模日益增加和空间分析算法复杂度逐渐提高的挑战,本文提出一种基于MySQL空间数据库集群与MPI的并行计算库分布式空间分析框架的解决方案。该框架使用MySQL空间数据库集群解决大量空间数据存储与管理问题,利用MySQL Spatial的Replication机制加强空间数据的冗余备份和并发访问控制,同时使用MPI负责分布式计算节点间的通信减少人工控制通信的开发成本。并行框架的任务管理与调度系统采用优先队列式管理,通过Master节点监控集群状态,合理分发计算任务实现负载均衡和容错。最后,以多边形Overlay算法为例,研究其在该并行空间分析系统下的并行策略,采用数据并行的管道流水线作业方式在框架中运行测试,结果表明,该并行框架相比串行算法可以得到可靠的加速比。     

Intel MKL在Bernese GNSS数据处理中的应用

为提高Bernese GNSS software数据处理效率，将英特尔数学核心函数库(math kernel library，MKL)应用于Bernese 精密定轨数据处理，对比分析多个MKL矩阵求逆函数与Bernese 原有程序的计算效率。使用2019-03全球200个测站北斗/GNSS数据进行实验分析，结果表明，采用参数预消除策略时，参数预消除步骤消耗时间明显大于矩阵求逆，使用MKL处理数据效率提升不明显；而未采用参数预消除策略时，使用MKL矩阵求逆函数可显著提高矩阵求逆效率，其中dpotri函数矩阵求逆计算效率最高，消耗时间平均值为133 s，相比Bernese 原有程序计算速度可提高13倍。     

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基于SPKI/SDSI证书链搜索算法与访问控制模型设计

目前,PKI是解决信息安全问题的一种最成熟的技术手段,能够有效解决大部分安全问题,但是PKI无法实现网络上的资源控制。SPKI/SDSI可以有效解决资源控制问题,然而由于证书链搜索算法复杂度高,目前基于SPKI/SDSI设计的访问控制模型,都存在一定的问题。紧紧围绕受控资源的访问保护,基于SPKI/SDSI设计了一个高效的分布式访问控制模型,同时提出了一种新的证书链搜索算法,在海量证书库中能快速的查找证书链,并通过模拟实验,验证新的算法的效率,实验结果表明证书数量越大,文中的算法优势越明显。     

分布式空间拓扑连接查询优化处理算法

针对传统分布式数据库查询应用于分布式空间数据库查询带来的传输和处理代价高的问题,本文结合已有分布式跨边界片段连接优化方法,深入研究了分布式空间拓扑连接查询处理,提出跨边界连接优化的空间查询优化算法,丰富了传统的分布式查询的关系代数等价变换规则。同时,针对不同片段连接类型的分布式空间查询全局优化策略,实现了分布式空间查询分解与数据本地化,从而优化分布式查询中的数据传输所付出的高昂代价。最后,提出了结点归并、连接归并树、执行结点、执行计划树等分布式查询优化方法,利用相应归并和优化算法将全局空间查询转化为各个场地局部空间数据库的具体执行计划,消除分布式查询中的冗余计算,优化查询计算策略,从而解决分布式空间查询中的处理代价高的问题。通过分布式空间查询实验表明,本文的算法能够较好地提高分布式空间查询的性能。     

利用卫星测高技术研究地面沉降的初步探讨

基于雷达波卫星测高技术,通过数据处理获取华北平原和华东地区的地面沉降数据;优化地球物理参数和环境改正数,利用高精度SRTM模型进行地形坡度改正,通过改进的阈值算法提高测高数据的观测精度。将获取的地面沉降速率与GNSS基准站观测结果进行比较,偏差为-3.4±9.1 mm/a,相关性为0.88。采用阈值法和改进阈值法进行波形重跟踪改正的偏差分别为-3.2±5.5 mm/a和-2.9±4.1 mm/a,相关系数分别为0.94和0.97。实验结果表明,卫星测高可应用于地面沉降监测研究,尤其在缺少GNSS或传统水准监测数据的偏远地区的地面沉降监测中具有重要的研究价值。     

国家测绘基准管理服务系统建设

国家测绘基准管理服务系统作为"国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程"成果产出的关键环节,通过建设一个国家测绘基准数据中心,搭建了4个业务系统,具备了先进的测绘基准数据管理与处理功能,提升了现代测绘基准成果服务能力;实现了对360个新建和改造GNSS连续运行基准站的数据监控、汇集、管理、交换;实现了GNSS大地控制点、水准及重力数据汇集、管理;实现了每天处理2 000个GNSS连续运行站、大规模GNSS大地控制网的整体平差能力和地心坐标框架的综合分析能力;建设了具备多用户并发访问的Web、FTP网络服务与信息发布的共享服务业务系统。此外,还实现了我国范围内高精度卫星导航增强应用服务。国家测绘基准管理服务系统的成果精度与国际上几大IGS分中心相当。