论地球数据科学与共享

地球科学大数据的到来,迫切需要通过地球数据科学系统对地学数据机理、采集处理、存储管理,特别是集成共享与挖掘分析等进行研究,以便通过大数据资源,发现和揭示数据背后隐含的地学规律和知识,促进地学科技创新。本文首先分析了地球数据科学的内涵特征,提出了地球数据科学的基础理论方法和技术体系。然后基于国家地球系统科学数据共享实践,重点研究了大数据时代下,面向地球数据科学的地学数据共享新发展。     

融合光谱-空间信息的高光谱遥感影像增量分类算法

提出了一种融合光谱和空间结构信息的高光谱遥感影像增量分类算法INC_SPEC_MPext。通过主成分分析(PCA)提取高光谱影像的若干主成分,利用数学形态学提取各主分量影像对应的形态学剖面(MP),再将所有主分量影像的形态学剖面归并联结,组成扩展的形态学剖面(MPext)。将MPext与光谱信息相结合以增加知识,最大限度地挖掘未标记样本的有用信息,优化分类器的学习能力。不断从分类器对未标记样本的预测结果中甄选置信度高的样本加入训练集,并迭代地利用扩大的训练集进行分类器构建和样本预测。以不同地表覆盖类型的AVIRIS Indian Pines和Hyperion EO-1Botswana作为测试数据,分别与基于光谱、MPext、光谱和MPext融合的分类方法进行比对。试验结果表明,在训练样本数量有限情况下,INC_SPEC_MPext算法在降低分类成本的同时,分类精度和Kappa系数都有不同程度的提高。     

基于MODIS雪盖数据的北疆雪深多元非线性回归克里金插值

为了提高北疆地区雪深时空分布监测的准确性,以该区域48个气象站点2006年12月—2007年1月的月平均雪深观测数据为基础,通过分析月均雪深空间自相关性及其与经纬度、高程的相关性,结合MODIS雪盖数据构建了多元非线性回归克里金插值方法,插值获得了北疆地区较高精度的雪深空间分布数据。将插值雪深数据与普通克里金插值法、考虑高程为辅助变量的协同克里金插值法的预测结果进行比较,结果表明:1相对普通克里金和协同克里金方法,多元非线性回归克里金法的12月份雪深预测精度分别提高了15.14%和9.54%,1月份的提高了4.8%和6.7%;2由于充分利用了经纬度和地形信息,多元非线性回归克里金法的雪深预测结果可提供更多细节信息;3预测结果客观地表达了雪深随经纬度和地形变化的趋势,反映了积雪深度的空间变异性;4基于不显著相关的协变量高程的协同克里金插值法预测的雪深数据精度劣于普通克里金插值法的预测结果。     

利用ADS40立体影像建立一体化数字线划图生产体系

为提高数字线划图生产的效率,本文基于ADS40立体影像测图技术,综合利用遥感技术、摄影测量技术、GIS技术及数据库系统,提出了一种一体化数字线划图生产方案。该方案通过嫁接航天远景MapMatrix以及清华山维EPS两个平台,实现针对ADS40相机L1级影像从数据读取、立体模型构建、立体采集、DLG处理以及最终形成GIS入库数据的整个处理流程。实验证明,本文提出的工作方案是利用遥感技术提升城市大比例尺地形图生产、缩短更新周期的有效方案。     

Modeling and assessment of combined GPS/GLONASS precise point positioning

A combination of GPS and GLONASS observations can offer improved reliability, availability and accuracy for precise point positioning (PPP). We present and analyze a combined GPS/GLONASS PPP model, including both functional and stochastic components. Numerical comparison and analysis are conducted with respect to PPP based on only GPS or GLONASS observations to demonstrate the benefits of the combined GPS/GLONASS PPP. The observation residuals are analyzed for more appropriate stochastic modeling for observations from different navigation systems. An analysis is also made using different precise orbit and clock products. The performance of the combined GPS/GLONASS PPP is assessed using both static and kinematic data. The results indicate that the convergence time can be significantly reduced with the addition of GLONASS data. The positioning accuracy, however, is not significantly improved by adding GLONASS data if there is a sufficient number of GPS satellites with good geometry.     

卫星导航系统差分增强技术发展研究

随着用户对卫星导航系统需求的日趋膨胀,高精度差分技术已呈现出新的特征与发展趋势。本文从差分原理、技术、系统几个层面综合分析了现有差分系统的优缺点及发展趋势,在此基础上,探讨了我国卫星导航系统后续差分增强系统发展应关注的重点问题,并给出了几点建议。     

Outlier separability analysis with a multiple alternative hypotheses test

Outlier separability analysis is a fundamental component of modern geodetic measurement analysis, positioning, navigation, and many other applications. The current theory of outlier separability is based on using two alternative hypotheses—an assumption that may not necessarily be valid. In this paper, the current theory of outlier separability is statistically analysed and then extended to the general case, where there are multiple alternative hypotheses. Taking into consideration the complexity of the critical region and the probability density function of the outlier test, the bounds of the associated statistical decision probabilities are then developed. With this theory, the probabilities of committing type I, II, and III errors can be controlled so that the probability of successful identification of an outlier can be guaranteed when performing data snooping. The theoretical findings are then demonstrated using a simulated GPS point positioning example. Detailed analysis shows that the larger the correlation coefficient, between the outlier statistics, the smaller the probability of committing a type II error and the greater the probability of committing a type III error. When the correlation coefficient is greater than 0.8, there is a far greater chance of committing a type III error than committing a type II error. In addition, to guarantee successful identification of an outlier with a set probability, the minimal detectable size of the outlier (often called the Minimal Detectable Bias or MDB) should dramatically increase with the correlation coefficient.     

北京区域2013严重灰霾污染的主被动遥感监测

灰霾造成的严重大气污染受到人们越来越多的重视。结合2013年1月北京严重灰霾污染事件,介绍了太阳-天空辐射计、激光雷达、多波段CCD相机等遥感监测手段,分析了地-空基、主-被动等遥感方法获得的灰霾气溶胶特性遥感结果,讨论了不同遥感监测手段的特点及联合使用,结果表明：主动遥感手段在严重污染、夜间等情况下具有观测优势,而被动遥感信息含量大,具有获得气溶胶复杂特性参数的能力;地面遥感点、垂直分布线监测数据与卫星遥感的面观测数据相结合,可以初步实现灰霾的主被动遥感立体监测。     

基于RIA的气象信息网络发布关键技术

通过分析气象数据的特点和RIA(Rich Internet Application)技术的优势,为实现气象影像数据的高效发布,对网络地图发布的关键技术进行了详细的研究。主要包括缓存切片的分层分块规则建立,影像数据瓦片缓存目录构建,动态切片生成技术,Flex客户端地图展示技术。结果表明:与传统基于Web的地图发布技术相比,RIA技术具有界面元素丰富,交互响应快,大数据量显示效率高的优势。此外,还能够在改变地图缩放级别时,实现地图数据的快速加载和无缝拼接,这为后续气象GIS平台的开发以及高效运行奠定了基础。